Um estudo de propagação de ondas e aplicação do sismo na análise dinâmica acoplada a barragem em arco - reservatório - fundação

Autor: Mendes, Neander Berto
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UnBUniversidade de BrasíliaUNB.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2018.
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq).
Em engenharia de barragens, é indispensável a observância de condições rigorosas de segurança pois, dependendo do porte, seu rompimento causa graves prejuízos, diretos (como perdas de vidas humanas, danos materiais na barragem e nas zonas inundadas) e indiretos (como paralisação das atividades econômicas no local e a jusante, perda de energia elétrica que seria gerada na barragem rompida e em outras e danos físicos e/ou psicológicos aos sobreviventes). A barragem deve possuir estabilidade adequada para suportar com segurança os carregamentos (normais e extremos) de projeto. Dentre os eventos extremos a que uma barragem deve resistir, há o sismo. Quando a barragem vibra, a água também participa do movimento, portanto, durante a ação de um sismo, é de fundamental importância a consideração da interação dinâmica entre a estrutura e o fluido. Além disso, os efeitos da rocha de fundação da resposta ao terremoto de barragens são significativos e devem ser considerados em uma análise dinâmica. Este trabalho apresenta respostas (deslocamentos e tensões) de uma barragem em arco com dupla curvatura (barragem Morrow Point), incluindo a interação barragem-reservatório-fundação, submetida a um movimento do solo (terremoto de Taft Lincoln School Tunnel). Em todas as análises realizadas, utilizou-se o software ANSYS, baseado no método numérico dos elementos finitos e os resultados computados foram comparados com os disponíveis na literatura. Para atenuação das ondas espúrias de reflexão, foi utilizado elemento absorvedor no domínio finito do reservatório e camadas absorventes no domínio finito da fundação. A aplicação do sismo foi feita pela técnica de deconvolução. Como resultado final foi feita a análise completa da resposta da barragem devido ao seu peso, a pressão hidrostática e ação sísmica. A relação do módulo de Young da fundação pela barragem é igual a 1 sendo considerados todos os efeitos da interação barragem-fundação, o reservatório foi assumido como cheio e o coeficiente de reflexão da onda no contorno do reservatório foi selecionado como 0,5, sendo que a tensão de tração máxima encontrada foi de 3,69 MPa na direção do arco na ombreira inferior direita (1/5 da altura) na face montante da barragem.
In dam engineering, it is indispensable to observe strict safety conditions, since, depending on the size, its disruption causes direct (such as loss of human life, damage to the dam and flooded areas) and indirect (such as a stoppage of activities, loss of electrical energy that would be generated in the ruptured dam and others and physical and / or psychological damage to the survivors) serious damages. The dam must have adequate stability to safely withstand (normal and extreme) design loads. Among the extreme events to which a dam must resist, there is the earthquake. When the dam vibrates, water also participates in the movement, so during the action of an earthquake, it is of fundamental importance to consider the dynamic interaction between the structure and the fluid. In addition, the rock foundation effects of quake response to dams are significant and should be considered in a dynamic analysis. This work presents responses (displacements and stresses) of a double-curved arc dam (Morrow Point dam), including the dam-reservoir-foundation interaction undergoing a ground movement (Taft Lincoln School Tunnel earthquake). In all analyzes, the ANSYS software was used, based on the numerical method of the finite elements and the computed results were compared with those available in the literature. For attenuation of the reflection spurious waves, absorber element was used in the finite domain of the reservoir and absorbent layers in the finite domain of the foundation. The earthquake was applied by the deconvolution technique. As a final result, a complete analysis of the dam response was made due to its weight, hydrostatic pressure and seismic action. The ratio of the Young's modulus of the foundation to the dam is equal to 1 considering all the effects of the dam-foundation interaction, the reservoir was assumed to be full and the reflection coefficient of the wave in the contour of the reservoir was selected as 0.5, being that the maximum tensile stress found was 3.69 MPa in the arch direction at the lower right side (1/5 of the height) at the face of the dam.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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