Estudo da influência da crosta local no comportamento sísmico do sistema barragem gravidade-reservatório-fundação

Abstract

O conhecimento acerca do comportamento das barragens gravidade de concreto sob ações dinâmicas é um fator primordial para a segurança dessas estruturas, que são complexas não só por possuírem dimensões gigantescas, mas também devido à interação entre a água do reservatório, o solo da fundação e o concreto da barragem. Algumas pesquisas neste campo consideravam apenas a interação fluido-estrutura como um fator importante na resposta dinâmica, no entanto, pesquisas recentes mostram também a influência da fundação no comportamento dinâmico. Nesse sentido, a fim de estudar a influência do acoplamento dos três meios, este trabalho propôs avaliar a resposta dinâmica em termos das análises de vibração livre e igualmente sobre o carregamento harmônico e sísmico. Um estudo comparativo das frequências e das deformadas foi realizado entre os sistemas desacoplados (barragem - fundação, reservatório) e acoplados (barragem - reservatório - fundação) para a análise de vibração livre. De maneira análoga as respostas da estrutura foram estudadas e comparadas para uma carga pontual harmônica aplicada na crista da barragem, assim como para um carregamento sísmico. A análise sísmica foi realizada com dados históricos do Brasil que permitiu avaliar as tensões e deslocamentos em alguns pontos da barragem de perfil típico brasileiro com e sem a interação solo-estrutura e fluido-estrutura. Um outro objetivo deste trabalho é observar o comportamento do estado de tensões da crosta em função dos esforços gravitacional e tectônico para um perfil homogêneo e avaliar a influência do peso do reservatório para um perfil homogêneo e heterogêneo. A interação barragem-reservatório-fundação e a análise da variação do estado de tensões da crosta foram investigadas pelo método dos elementos finitos através do software ANSYS APDL. Os resultados numéricos foram validados pelas formulações analíticas e estudos da literatura. Os resultados mostraram que a flexibilidade da fundação e a inserção do reservatório tem um impacto significativo nas respostas da barragem, tanto para estudo de vibração livre quanto para o estudo de vibração forçada envolvendo uma análise harmônica e sísmica. Para o perfil da crosta observou-se, principalmente, que o peso do reservatório pode induzir sismos rasos na região da instalação da barragem.