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Centrais Elétricas – Barragens de Gravidade e Arco

Igor Simão

Professor: Dr. Clodomiro Unsihuay Vila

TE033 - Centrais Elétricas, Igor Simão 107/05/2016

Ementa

• Introdução

• Barragens de Gravidade CCV e CCR

• Barragens de Arco

- Classificações

- Arranjos

• Considerações Finais

• Referências

07/05/2016 TE033 - Centrais Elétricas, Igor Simão 2

Intro

• Manual Critérios de Projeto Civil de Usinas Hidrelétricas (2007) – 30 metros acima já coloca em risco vidas humanas.

• Levantamentos topográficos, fotogeológicos, sondagens

• Estudos geológicos e geotécnicos devem acontecer em diversas fases do projeto.

• Fundação, permeabilidade, compressibilidade.


Barragem de Gravidade

• Estrutura de tal forma que seu peso próprio e fundação use como vantagem para estabilidade tanto forças verticais como horizontais.

• Primeiras barragens construídas a milhares de anos a.C com dimensões de base 4x maior que sua altura


Forças e Momentos em Barragens

• Forças Verticais

• Forças Horizontais

• Todas as Direções

• Forças de Expansão

• Forças Dinâmicas

• Momentos Verticais e Horizontais


Barragem de Gravidade – Concreto Convencional (CCV)

• Base em monólitos divididos por juntas de contração –Previne trincas devido a temperatura.

• Equipamento de refrigeração e juntas de construção os tornam menos econômicos.

• Limitação de equipamentos

devido a dimensão da

praça de trabalho



• Condições de Carregamento Normal (CCN): todas as ações com grande probabilidade que podem ocorrer ao longo da vida útil da barragem (peso próprio, material decantado, empuxo, subpressão, drenos operantes, etc)

• Condição de Carregamento Excepcional(CCE): condições com baixa probabilidade de ocorrência (efeitos hidrológicos, defeitos nos sistemas de drenagem, abalos sísmicos, etc.) somados com CCN.



• Condições de Carregamento Limite (CCL): Combinações de ações com MUITO baixa probabilidade de ocorrência ou quando há mais de uma CCE ao mesmo tempo).

• Combinações de carregamento de construção (CCC): Esforços na fase de construção, montagem, instalações, testes de equipamentos temporários ou permanentes, níveis de água a montante e jusante.


SAP2000


Programa utilizado para fazer análiseestruturais e de tensões x deformaçõesutilizando elasticidade e rigidez dos materiais

SAP2000


https://www.youtube.com/watch?v=yvVj6nxydek (SAP2000, por Marcelo Cambrais)

SAP2000

• https://www.csiamerica.com/products/sap2000/features


SAP2000


https://www.csiamerica.com/products/sap2000/features

Barragens de Gravidade – Concreto Compactado a Rolo - CCR

• Resultado da necessidade de métodos mais econômicos e mais rápidos na construção da barragem.

• Podem subir certa de 60cm/dia (50 metros em 3 meses)

• Usa-se equipamentos mais simples: caminhões pequenos (4 – 6m cúbicos), tratores D3 – D4 e rolos compactadores.


Exemplo de - CCR


Altura: 91 metros Comprimento: 815m

Barragens de Concreto em Arco


Barragens de Concreto em Arco

• Forma de abóboda ou casca

• Resiste às cargas horizontais

• São indicadas para vales rochosos, estreitos e de grande profundidade.


Classificações

• Com base na altura:

Baixa carga < 40m

Média Carga = 40 – 100m

Alta carga > 100m

• Com base na forma:

Supereficie Curva apenas no plano horizontal

Superficie curva nos dois planos, horizontal e vertical – barragens em abóbodas


Classificações

• De acordo com o contato na fundação:

-Elásticas apoiadas nas ombreiras;

-Com juntas perimetrais;

-Com juntas na fundação da barragem.

• De acordo com o extravazador:

-Não vertedouras;

-Vertedouros de superfície ou de fundo.


Classificações de acordo com as Condições Topográficas


•Devem ser construídas em locais que tenham condições topográficas e geológicas adequadas.•Média de 200kg/cm^2•As ombreiras devem ser compostas por monólitos maciços, rochosos e impermeáveis. Devem ser livres de falhas, fraturas ou estratificação.

•Podem ser caracterizadas de acordo com os vales se estreitos ou longos:•Definição: n = L/H (Coeficiente de Sítio)

-Se L > 3,5.H => Vale longo

Classificações de acordo com as Condições Topográficas

• Vales estreitos apresentam uma estrutura mais econômica em comparação com vales longos;

• A proporção mais eficiente para vales longos: L =~ 10.H;

• Devem ser considerados também as juntas estruturais.


Arranjos

• A efetividade de uma barragem também depende da forma da secção transversal do vale que pode ser:

- Trapezoidal;

- Retangular;

- Triangular*;

- Secção não simétrica.


*Melhor arranjo devido a maiores pressões hidrostáticas na base

Arranjos


A estrutura é separada da

fundação por juntas periféricas

ou escavações para proporcionar uma forma mais suave e simétrica para o contorno

da base


http://lasvegassun.com/photos/galleries/1905/may/15/hoover-dam---plans/1155/

• A barragem Vajont é um exemplo de barragem em arco.

• A capa do solo da vertente/ombreira esquerda deslizou para dentro do reservatório criando uma onda de 100m galgando a barragem.



http://farm5.static.flickr.com/4152/5046971836_3e14600759.jpg


http://cache2.asset-cache.net/gc

http://www.unizar.es/aguariospueblos/img/caso/32_0027.jpg


Seção Transversal da usina de Chikreysk 1GW construida entre os anos 1955 a 1976 com 236 metros de altura e espessura da crista de 7,6m e 42 metros na fundação (n = 1,8)

Brasil


https://marcosbau.files.wordpress.com/2010/12/geologia-brasil.jpg

Brasil


http://matogrosso-cidades.blogspot.com.br/2015/04/geologia-de-mato-grosso.html

- Apresentam teor de silte inferior a 20% e argila variando entre 15% e 80%. São solos com alta permeabilidade à água, podendo ser trabalhados em grande amplitude de umidade

(http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/)

Brasil


http://ecoturismoecultura.com/

Paraíba: Estrutura Cristalina de composição granítica/granodiorítica - relacionadas a ambiente de arco vulcânico

(Dr. Viana M. Samuel, Evolução Geologica do Terreno da Paraíba do Sul, 2009)

Considerações

• O projeto deve tem em consideração todos os aspectos citados:

- Formato dos anéis em planta;

- Seleção dos raios;

- Ângulos centrais;

- Topografia e geologia adequadas;

- Analises de estabilidades na estrutura e fundação.


Considerações

• A barragem deve ser segura contra deslizamento e transbordamento em qualquer plano dentro da barragem na base ou abaixo da base.

• Causas de ruptura em barragens são de 59% por problemas nas fundações e 29% por transbordamento.


Considerações

• A forma e curvatura da barragem tem grande influencia na estabilidade.

• Sempre que possível o projeto da estrutura e fundação deve tirar vantagem da forma dos aspectos morfológicos e topográficos da area instalada.


Referências

• Superman, 1978.

• https://www.youtube.com/watch?v=39kL0zqAtpE (Autor)

• DIMENSIONAMENTO E ANÁLISE DE ESTABILIDADE DE BARRAGEM DE GRAVIDADE EM CONCRETO, Samuel Augusto Schneider, 2011.

• PROJETO DE USINAS HIDRELÉTRICAS PASSO A PASSO. Geraldo Mangela Pereira.

• https://www.youtube.com/watch?v=Oc9srnYozTU (Water Flow)

• https://www.youtube.com/watch?v=Mokpyr_49W8 (Hidrelétrica de Mauá)

• https://www.youtube.com/watch?v=yvVj6nxydek (SAP2000, por Marcelo Cambrais)

• http://ecoturismoecultura.com/

• (http://www.agencia.cnptia.embrapa.br/)

• http://matogrosso-cidades.blogspot.com.br/2015/04/geologia-de-mato-grosso.html

• https://marcosbau.files.wordpress.com/2010/12/geologia-brasil.jpg

• http://cache2.asset-cache.net/gc

• https://www.csiamerica.com/products/sap2000/features07/05/2016 TE033 - Centrais Elétricas, Igor Simão 41

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