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

Abstract

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.