Procedimentos progressivos analíticos e numéricos para análise de barragens em arco

Abstract

Muitas soluções alternativas de geração de energia elétrica no Brasil vêm sendo estudadas, entretanto a produção hidroelétrica ainda apresenta uma maior relação custo-benefício para o país devido condições naturais de potencial hidráulico elevado. Neste contexto, as barragens desempenham um papel importante, e com a tendência ainda maior de demandas energéticas por aproveitamentos hidroelétricos, torna-se necessário o desenvolvimento de ferramentas de análise e metodologias de cálculo destinadas aos novos desafios do futuro. Com a restrição a barragens de grande porte devido elevado impacto ambiental, as Pequenas Centrais Hidroelétricas (PCH’s) refletem a melhor alternativa de exploração de nosso potencial hidráulico. Desta forma, apresentam-se com destaque as barragens em arco. Feitas de concreto, estas estruturas de barramento são mais esbeltas, econômicas e seguras, visto que há redução significativa no consumo de concreto e os índices de acidentes registrados são os menores. Transmitem a maioria da carga de água para os lados do vale ou grandes blocos de concreto devido à sua curvatura, levando em conta o efeito de casca. Sendo assim, o presente trabalho tem como objetivo o estudo comparativo analítico e numérico utilizando-se de processos progressivos de análise vislumbrando o desenvolvimento de uma metodologia para o tratamento de barragens em arco de concreto com simples curvatura, utilizando os métodos clássicos de análise de cascas e técnicas numéricas baseadas no método dos elementos finitos com auxílio do programa ANSYS 11.0. Os esforços e deslocamentos ao longo da estrutura foram obtidos e validados para cada caso estudado, e os resultados obtidos, mostram um bom acordo entre si, evidenciando a validade dos procedimentos adotados, e a confiabilidade destes, que podem ser utilizados em futuras análises. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Many alternatives to generate electricity in Brazil have been studied. However, the hydroelectric production still presents a major cost-benefit relation to the country due to natural conditions of high water potentials. In this context, dams play an important role, and with trend even higher energy demands for hydroelectric explorations, it becomes necessary the development of tools for analysis and computation methodologies for new challenges in the future. With the restriction to large dams due to high environmental impact, the Small Hydro Plants (SHP) reflect the best alternative for the exploration of brazilian hydro-potential. Thus, present especially the arch dams. Made of concrete, are more slender, economical and safer than large dams, as there is significant reduction in the consumption of concrete and accident rates are the lowest recorded. It transfers most of the water loads to the sides of the valley or to big blocks of concrete due to its curvature, taking into account the shell effect. Therefore, the goal of this work is study the analytical and numerical comparative processes using progressive analysis envisioning the development of a methodology for the treatment of concrete arch dams with simple curvature, using classical methods of analysis of shells and numerical techniques based on finite element method using ANSYS 11.0 program. Stresses and displacements along the structure were obtained and validated for each case studied, and the results shows a good agreement among them, demonstrating the validity of the procedures adopted, and the reliability of which, that can be used in future researchs.