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Publicação
Estudo da rotura por deslizamento de uma barragem arco-gravidade utilizando modelos de fenda discreta
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Autores
Orientador(es)
Resumo(s)
Neste trabalho, a partir de um modelo descontínuo tridimensional de uma grande barragem arco-
gravidade e da sua fundação, analisa-se a estabilidade da obra ao deslizamento avaliando a
importância da utilização de modelos não lineares de fenda discreta, frágil e com enfraquecimento,
para o contacto betão/rocha e para os elementos de junta representativos do betão, com
enfraquecimento.
Apresentam-se de uma forma sucinta os principais aspetos relativos a barragens do tipo gravidade
e descrevem-se as visitas a três obras que foram efetuadas durante o desenvolvimento dos trabalhos
desta dissertação. Apresentam-se os modelos de fenda discreta, frágil e com enfraquecimento,
utilizados nas simulações numéricas realizadas. Justifica-se a utilização do modelo com
enfraquecimento, que se aproxima do comportamento real, pois conduz a resultados próximos dos
obtidos experimentalmente em ensaios de tração e de corte em provetes de betão e rocha.
A análise de estabilidade da barragem é efetuada tendo em consideração que os resultados obtidos
com um aumento da pressão hidrostática são semelhantes aos obtidos usando o método de redução
das resistências. Os resultados das análises efetuadas são comparados com os resultados do modelo
simplificado atualmente preconizado na legislação de barragens baseado no método de redução das
resistências.
Dos estudos realizados, verifica-se que o cenário de majoração da parcela hidrostática é o que
conduz a fatores de segurança mais baixos. Os resultados apresentados mostram que mesmo no
método de redução de resistências, é necessário adotar modelos não lineares de comportamento do
betão. Avalia-se a influência dos parâmetros resistentes do contacto, nomeadamente do termo
coesivo, da tensão de tração e das energias de fratura em modo I e modo II. Verifica-se que para
esta obra e para os parâmetros de resistência utilizados, a adoção de um modelo constitutivo frágil
não garante, ao contrário do que seria expetável, a definição de um fator de segurança conservativo.
In this study, a discontinuum three-dimensional model of a large arch-gravity dam and its foundation is used to analyse the stability of the dam. The relevance of using the non-linear discrete crack approach, brittle models and softening models is assessed, for both the dam/foundation interface and for the concrete/concrete joint element which simulate concrete non-linear behaviour. The main aspects regarding gravity dams are presented along with a brief description of three dam inspections that took place during the course of the master thesis work. The non-linear discrete crack approach, the brittle models and the models with softening used in the numerical analysis are presented. The use of the constitutive model with softening used in this study is justified, as it properly simulates the actual behavior. In fact, results obtained with this model are close to those experimentally obtained in tensile tests and in shear tests of concrete/rock and concrete specimen Stability analysis is carried out taking into account that the results obtained assuming an increase in the hydrostatic pressure are close to those obtained using the strength reduction method. Results of the numerical analysis are compared with those obtained using the simplified strength reduction method, suggested in current Portuguese regulation. Analysis carried out shows that an increase in the hydrostatic pressure leads to lower factors of safety. Results show that even when the strength reduction method is used a non-linear model simulating the concrete behaviour is required. A parametric study is carried out in order to assess the influence of the strength parameters, namely, cohesion, tensile strength and fracture energies in mode I and in mode II. In this particular case, with the assumed strength parameters, a brittle model does not ensure a conservative safety factor.
In this study, a discontinuum three-dimensional model of a large arch-gravity dam and its foundation is used to analyse the stability of the dam. The relevance of using the non-linear discrete crack approach, brittle models and softening models is assessed, for both the dam/foundation interface and for the concrete/concrete joint element which simulate concrete non-linear behaviour. The main aspects regarding gravity dams are presented along with a brief description of three dam inspections that took place during the course of the master thesis work. The non-linear discrete crack approach, the brittle models and the models with softening used in the numerical analysis are presented. The use of the constitutive model with softening used in this study is justified, as it properly simulates the actual behavior. In fact, results obtained with this model are close to those experimentally obtained in tensile tests and in shear tests of concrete/rock and concrete specimen Stability analysis is carried out taking into account that the results obtained assuming an increase in the hydrostatic pressure are close to those obtained using the strength reduction method. Results of the numerical analysis are compared with those obtained using the simplified strength reduction method, suggested in current Portuguese regulation. Analysis carried out shows that an increase in the hydrostatic pressure leads to lower factors of safety. Results show that even when the strength reduction method is used a non-linear model simulating the concrete behaviour is required. A parametric study is carried out in order to assess the influence of the strength parameters, namely, cohesion, tensile strength and fracture energies in mode I and in mode II. In this particular case, with the assumed strength parameters, a brittle model does not ensure a conservative safety factor.
Descrição
Palavras-chave
barragem gravidade fundação rochosa modelação numérica comportamento mecânico deslizamento