Barragens de Abóbada Sujeitas a Acção Sísmica
11 Agosto, 2010.
Uma barragem, pela sua complexidade e dimensão, pode considerar-se entre as construções cujo projecto maiores dificuldades técnicas coloca aos engenheiros civis. O nível de segurança que é exigível de uma barragem e a importância dos investimentos económicos que lhe estão associados determinam a necessidade de proceder a cálculos cuidadosos, que permitam assegurar a adequada estabilidade deste tipo de obras, nomeadamente aquando da ocorrência de sismos.
Acompanhando a crescente tendência para a utilização de métodos de analise dinâmica na previsão do comportamento das estruturas sob a acção de fenómenos vibratórios, tem-se verificado o desenvolvimento de modelos computacionais, tendo em vista a determinação da resposta de barragens abóbada a acções sísmicas.
Estas análises dinâmicas baseiam-se no Método da Sobreposição Modal, pressupondo, portanto, comportamento linear e elástico dos materiais. A acção sísmica é considerada através da utilização de espectros de resposta.
Do ponto de vista estrutural, uma barragem abobada é uma casca que se liga ao longo do respectivo contorno inferior, a um maciço de fundação rochoso. Através do paramento de montante, a barragem contacta com a água armazenada na albufeira.
Os estudos dinâmicos de barragens devem ter em conta a influência recíproca e simultânea destes três domínios – a barragem, o maciço rochoso e o liquido – que há necessidade de modelar adequadamente.
O Método dos Elementos Finitos, através dos progressivos desenvolvimentos de que tem beneficiado, e paralelamente ao aperfeiçoamento dos computadores, constitui uma via muito eficaz para realizar a modelação pretendida, pois permite, de uma forma económica, a obtenção de resultados muito precisos.
Na discretização de barragens é comum ser utilizado um elemento finito de casca (contemplando a deformação por esforço transverso) que se tem revelado adequado para a modelação deste tipo de estruturas. 0 maciço rochoso é modelado ou através do elemento finito tridimensional ou recorrendo a um artifício, devido a Vogt, consistindo na colocação de apoios elásticos na fundação da barragem.
A água contida na albufeira é modelada ou com base no referido elemento tridimensional ou utilizando o conceito de massas adicionais de Westergaard.
Os elementos finitos tridimensionais, constituindo um meio poderoso e versátil na discretização quer do reservatório quer do maciço de fundação, originam, contudo, um acréscimo importante nos tempos dos cálculos computacionais, e aumentam drasticamente as dimensões do problema em estudo. Muitas outras razões condicionam a geração das malhas de elementos finitos, obrigando a consideração de um número total de graus de liberdade superior ao pretendido. As técnicas de condensação, com base nas quais podem ser suprimidos graus de liberdade considerados desnecessários, constituem processos adequados de reduzir as dimensões das matrizes de rigidez e de massa da estrutura.
Autor: Rui Manuel Carvalho Marques de Faria
Excerto Adaptado
