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Apostila GeoStudio 2004 1

Índice 1 REDE DE FLUXO EM BARRAGENS...................................................................................................... 2

1.1 INICIALIZANDO O ARQUIVO .................................................................................................................. 2 1.2 CONFIGURAÇÕES DA PÁGINA ................................................................................................................ 2 1.3 CRIANDO GRIDS (PONTOS AUXILIARES) ............................................................................................... 3 1.4 DEFININDO AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS .................................................................................... 6 1.5 DEFININDO REGIONS........................................................................................................................... 10 1.6 EDIÇÃO / ERROS EM ELEMENTOS ........................................................................................................ 13 1.7 DEFININDO CONDIÇÕES DE CONTORNO DO PROBLEMA ...................................................................... 14 1.8 MODIFICAÇÕES ................................................................................................................................... 17 1.9 VERIFICAÇÃO DE ERROS ..................................................................................................................... 18 1.10 PROCESSAMENTO DA BARRAGEM ....................................................................................................... 19 1.11 OUTROS EXEMPLOS DE BARRAGENS................................................................................................... 27

2 ANÁLISE DA ESTABILIDADE DE TALUDES ...................................................................................... 28 2.1 INICIALIZANDO O ARQUIVO ................................................................................................................ 28 2.2 CONFIGURAÇÕES DA PÁGINA .............................................................................................................. 28 2.3 CRIANDO GRIDS (PONTOS AUXILIARES) ............................................................................................. 28 2.4 CONVENÇÕES DO PROGRAMA ............................................................................................................. 29 2.5 IMPORTANDO DESENHOS .................................................................................................................... 30 2.6 DEFININDO AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS .................................................................................. 32 2.7 DEFININDO REGIONS........................................................................................................................... 33 2.8 VISUALIZANDO AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS............................................................................ 34 2.9 DEFININDO O NÍVEL DE ÁGUA ............................................................................................................ 35 2.10 MODIFICANDO ELEMENTOS ................................................................................................................ 37 2.11 VERIFICAÇÃO DE ERROS ..................................................................................................................... 37 2.12 EXECUTANDO O CÁLCULO DE ESTABILIDADE..................................................................................... 38


Notas

• O pacote de Ferramentas Geo-Studio 2004 pode ser descarregado no site: WWW.GEO-SLOPE.COM, deve-se baixar a versão completa, e nas opções do programa escolher a versão estudantil, que é livre, porém com algumas limitações.

• As instruções contidas abaixo são referentes à versão GeoStudio2004. • O presente material é preliminar e básico, um referência completa pode ser obtida no

próprio progrma através da AJUDA (Help), ou dos Manuais disponíveis.

1 Rede de Fluxo em barragens

1.1 Inicializando o Arquivo Abrindo o Geo-Studio 2004, escolha, no lado direito a opção “Create a SEEP/W analysis”. Deve-se atentar para se escolher a licença de estudante (Student license), como mostrado na Figura 1.

Figura 1 – Inicializando o Arquivo

1.2 Configurações da Página


Pode-se definir o tamanho da folha, ou seja, fazer um ajuste , à escala do problema, escolha o Menu: SET, e no interior desse escolhendo a opção Page e também pela opção: Units and Scale.

1.3 Criando Grids (Pontos Auxiliares) Para criar “Grids” pontos auxiliares, escolha o Menu: “Set” ; Opção “Grid”, nessa etapa é possível escolher o espaçamento entre os pontos. Escolha a opção: “Display Grid”, para mostrar os pontos, e caso se deseje, escolha também a opção “Snap to Grid”, para que o cursor do mouse percorra apenas os pontos definidos (como no Auto-Cad). (Figura 2).

Figura 2 – Configuração da página

Feito o descrito acima, o programa apresentará uma tela como a mostrada na Figura 3, já apresentando os pontos “Grids” :


Figura 3 – Pontos Auxiliares

A orientação para o programa de como será a análise está no Menu: “KeyIn – Analysis Settings” (ver Figura 4).

Figura 4 – Configurações do programa

Para o desenho da geometria da barragem, escolha o Menu: Sketch, e a opção Line. Desenhe a barragem desejada para a análise, clicando ponto a ponto no desenho.


Figura 5 – Desenho Básico

No presente exemplo será ilustrada uma barragem de solo homogêneo, com apenas um material, outros modelos seguem o mesmo processo, atentando-se para as condições de contorno, propriedades e definição dos materiais. Pode-se importar um desenho já existente, em formato .DXF do AutoCAD, ou outros tipos de arquivos, como mostra a Figura 6.

Figura 6 – Importando imagens


1.4 Definindo as Propriedades dos Materiais Para definir a permebilidade dos solos, escolha o Menu “KeyIn”, e dentro desse a opção: “Hydraulic Functions – Hydraulic Condutivite” . Uma tela como a exibida na Figura 7, será mostrada.

Figura 7 – Propriedades dos solos

Escolha a opção “New” (Figura 7). Em seguida será exibida uma tela como ilustra a Figura 8.


Figura 8 - Definindo a Permeabilidade

O programa permite que se informe como a permeabilidade do material (K) varia com a pressão no solo, para o exemplo, será adotado por simplicidade, uma permeabilidade constante do material, independente da pressão atuante. Deve preencher a tabela, com no mínimo dois pontos. A opção “COPY” deve ser escolhida (em cada ponto), para que os valores sejam copiados e utilizados pelo programa (Figura 9).


Figura 9 - Permeabilidade

Um gráfico (Conditividade x Pressão) será mostrado escolhendo a opção “VIEW”, o gráfico está representado na Figura 10. Ressalta que para o presente exemplo foi adotado uma permeabilidade constante para o solo.

Campos a serem

preenchidos


Figura 10 – Gráfico (Condutividade x Pressão)

Deve-se fazer o descrito acima, para todos os materiais (solos) a serem utilizados na analise (no presente exemplo um material, caso haja dois ou mais, deve-se fazer o mesmo descrito acima).

Figura 11 – Definindo o solo

Para utilizar os materiais definidos anteriormente, escolha a opção “KeyIn – Material Properties”, da mesma forma deve-se escolher o numero do solo e a respectiva curva (Permeabilidade).


1.5 Definindo Regions Para definir a localização na barragem dos materiais definidos anteriormente, deve-se indicar as chamadas Regions, para isso, vá até o Menu Draw, e escolha a opção Regions. Delimite a região desejada, com o respectivo material (Figura 12 e 13).

Figura 12 – Pontos para se definir uma região

Figura 13 – Região Definida

Pode-se dividir a barragem em um número maior de elementos, como mostra a Figura 14.


Figura 14 – Edição dos Elementos

A Figura 15 mostra a tela para edição dos elementos gerados.

Figura 15 – Tela de Edição dos elementos

Outra possibilidade de se dividir a barragem em elementos é mostrada nas Figuras 16, 17, 18 e 19, esse tipo de divisão é importante quando se utiliza mais de um material (solo), ou quando se deseja maior precisão na resposta do problema. A Figura 16 mostra esquematicamente como será feita a subdivisão da barragem em três regiões.


Figura 16 – Vista esquemática da divisão da barragem em três regiões

As Figuras 17 e 18 ilustram esquematicamente como deve ser feita a definição das regiões.

Figura 17 – Definindo Regiões


Figura 18 – Regiões

A Figura 19 exemplifica como será mostrada a barragem, quando todas as regiões foram definidas.

Figura 19 – Regiões definidas

1.6 Edição / Erros em Elementos Um erro freqüente é o mau posicionamento dos elementos a Figura 21, mostra em exemplo que os elementos estão conectados de forma incorreta, o programa encontrará respostas inconsistentes nessa situação. Deve-se corrigir caso os elementos não estejam corretamente posicionados (Figura 20).


Figura 20 – FORMA ERRADA

Figura 21 – FORMA CORRETA

1.7 Definindo Condições de Contorno do Problema Deve-se informar ao programa algumas informações sobre as condições de contorno da barragem. Escolha a opção “Draw Boundary Conditions” (Figura 22).


Figura 22 – Condições de Contorno.

No exemplo será suposto que a carga (nível) de água seja de 15 metros a montante da barragem (A barragem está na cota 10 m). Assim a carga total = 25 m (15 + 10 = 25 m).

Figura 23 – Definindo a Carga Total.

Deve-se clicar em todos os pontos, que possuem essa propriedade (Figura 24).

Figura 24 – Pontos a Montante.


Figura 25 – Carga a Montante.

Para jusante será adotado uma carga (nível) de água de 5 metros, da mesma forma de citado anteriormente deve-se clicar em todos os pontos até a cota de cinco metros. Salienta-se que ~e informada a CARGA TOTAL, assim como a barragem está na Cota 10m a carga total (10 + 5 = 15), a Figura 26, mostra o referido acima.


Figura 26 – Carga nos Pontos a Jusante

1.8 Modificações Para se modificar, alguma informação, texto ou dado, escolha a opção “MODIFY” (Figura 27).

Figura 27 – Modificações


Feito todo o procedimento descrito acima, o problema está definido.

1.9 Verificação de Erros Para verificação de possíveis erros, escolha o ícone “Verify/Optimize” (Figura 28).

Figura 28 – Verificação de Erros

Uma tela, como a mostrada na Figura 29, será exibida. Caso exista algum erro esse deve ser corrigido antes do processamento.


Figura 29 – Resultado da verificação de erros

Caso seja encontrado algum erro, esse deve ser corrigido antes de se prosseguir.

1.10 Processamento da Barragem Para o cálculo da barragem escolha o ícone “ Solve” (Figura 30).


Figura 30 - Ícone para Cálculo

Ao se escolher a opção citada acima uma tela será exibida uma tela como a mostrada na Figura 31.


Figura 31 – Tela para o Cálculo

Para iniciar o cálculo deve-se escolher a opção “Start”. Para a visualização da resposta, (Linhas de Fluxo, Equipotenciais e outros), clique no ícone “Contour” , como mostra a Figura 32.


Figura 32 – Ícone Contour

Uma tela será exibida, mostrando a barragem (Figura 33).

Figura 33 - Barragem

As Figuras 34 e 35 explicam de forma simplificada alguns ícones, para editar o que será mostrado no resultado.


Figura 34 - Ícones


Figura 35 - Ícones

1 – Edita preferência 2 – Visualiza / Apaga os Nós 3 – Numera os Nós 4 – Visualiza / Apaga os Elementos 5 – Numera os Elementos 6 – Visualiza / Apaga as condições de contorno do problema 7 – Visualiza / Apaga o símbolo de elemento infinito 8 - Visualiza / Apaga as cores dos materiais utilizados 9 - Visualiza / Apaga a superfície fréatica 10 - Visualiza / Apaga as seções de fluxo 11- Visualiza / Apaga detalhes das regiões 12 - Visualiza / Apaga as equipotenciais 13 - Visualiza / Apaga em cores as equipotencias 14 - Visualiza / Apaga vetores 15 - Visualiza / Apaga linhas de fluxo 16 - Modifica Objetos 17 - Visualiza / Apaga Eixos 18 - Visualiza / Apaga desenhos


Pode-se optar por várias informações para serem mostradas no desenho, como Carga Total (Total Head),Pressão (Pressure), Carga de Pressão (Pressure Head) entre outras, como exemplifica a Figura 36.

Figura 36 – Opções de Visualização

Escolhendo as opções, mostrar equipotenciais, Adicionar cor, e mostra a superfície freática, um desenho como o mostrado na Figura 37, será exibido.

Figura 37 - Resposta


As linhas de fluxo são inseridas, escolhendo o ícone correspondente, e clicando no ponto onde se deseja traçar a linha (Figura 38).

Figura 38 – Linha de Fluxo

Para adicionar as cotas das equipotenciais, basta escolher o ícone correspondente, e clicar em cada linha de equipotencial (Figura 39).

Figura 39 – Desenho Final


1.11 Outros Exemplos de Barragens Barragens de Concreto com cortina Vertical.


2 Análise da Estabilidade de Taludes 2.1 Inicializando o Arquivo Abrindo o Geo-Studio 2004, escolha, no lado direito a opção “ Create a SLOPE/W analysis”. Deve-se atentar para se escolher a licença de estudante (Student license), como mostrado na Figura 40.

Figura 40 - Inicializando um Arquivo

2.2 Configurações da Página Pode-se definir a escala do problema, escolhendo o Menu: “SET”, e no interior desse escolhendo a opção : “Units and scale”.

2.3 Criando Grids (Pontos Auxiliares) Para criar “Grids” pontos auxiliares, escolha o Menu: “Set” ; Opção “Grid” , nessa etapa é possível escolher o espaçamento entre os pontos. Escolha a opção: “Display Grid”, para mostrar os pontos, e caso seja desejado, escolha também a opção “Snap to Grid”, para que o cursor do mouse percorra apenas os pontos definidos (Figura 41).


Figura 41 - Pontos Auxiliares

Feito o descrito acima, o programa apresentará uma tela como a mostrada abaixo, já com os pontos “Grids”, (Figura 42).

Figura 42 - Exibição de pontos auxiliares

2.4 Convenções do Programa A orientação para o programa de como o desenho será efetuado, pode ser escolhida em “KeyIn”, escolhendo a opção: “Analysis Settings – Slipe Surface ”(Figura 43).


Figura 43 – Configurações do programa

Todo o texto será desenvolvido para a analise sendo feita da Esquerda para Direita, caso o usuário adote outra convenção, deve-se fazer adaptações ao descrito a seguir. Para o desenho dos taludes, escolha o Menu: “Sketch”, e a opção “Line” ou o ícone em destaque na Figura 44. Desenhe os taludes desejados para a análise, clicando ponto a ponto no desenho (Figura 44).

Figura 44 – Desenho básico

2.5 Importando Desenhos


Para aumentar a precisão dos desenhos, pode-se criar o desenho no Auto-Cad, e importá-lo para o Geo-Slope (Slope/W), (Figura 45 e 46). Ressalta que os arquivos no Auto-Cad, devem ser salvos no formato .DXF. Seguindo o caminho:“File- Import” (Figuras 45).

Figura 45 – Importando Arquivos


Figura 46 – Importando Desenhos

2.6 Definindo as Propriedades dos Materiais Para definir o tipo de material, e suas características geotécnicas (Ângulo de atrito, Coesão e outros), escolha o Menu “KeyIn”, e dentro desse a opção: “Material Properties”. Feito o descrito acima, abrirá uma janela como a representada na Figura 47.


Figura 47 – Definindo os materiais

Dentro dessa, escolha o tipo de material (Ex:Mohr-Coulomb); e informe as propriedades referentes ao mesmo, feito isso Clique em “Copy”, para que o material seja Salvo na memória do programa. A versão para estudante limita em dois os materiais, possíveis de serem utilizados.

2.7 Definindo Regions Para definir a localização no talude dos materiais definidos anteriormente, deve-se definir as chamadas Regions, para isso, vá até o Menu Draw, e escolha a opção Regions. Delimite a região desejada, com o respectivo material. A figura abaixo mostra a ordem em que os pontos devem ser marcados, indicando que para definir a região deve-se iniciar de baixo para cima e da esquerda para direita. (Devido à convenção adotada no início), a Figura 48 ilustra como se deve definir.

Figura 48 – Definindo uma Região.

O mesmo deve ser feito para o restante do talude, utilizando o material conveniente (caso o mesmo apresente mais de um material (Ex: RSU em amarelo e Solo em Verde) (Figura 49).


Figura 49 - Definindo Regiões

2.8 Visualizando as Propriedades dos Materiais Para visualizar as propriedades dos materiais, no talude vá ao Menu “Sketch”, selecione “Text” Clique em “Insert Field”, e escolha quais propriedades, serão mostradas, clique em “Insert”, e em seguida, no ponto que as propriedades serão inseridas no desenho (Figura 50).

Figura 50 – Propriedades dos Materias


Após o término, clique em “Done”.

2.9 Definindo o Nível de Água Pode-se definir o NA, no ícone: “Draw Pore-Water Pressure” (Figura 51).

Figura 51 – Nível de água

Em seguida, será mostrada uma tela, como a figura abaixo; escolha em quais materiais a Linha Piezométrica será aplicada, após, clique em “Draw” e clique no desenho nos pontos que definem o NA, (Figuras 52 e 53).

Figura 52 - Definindo a Superfície piezométrica

Selecione por quais materiais a linha piezométrica passará, se por todos (RSU, e Solo), pode-se escolher (ALL).


Figura 53 – Superfície piezométrica

Para definir onde será o centro das superfícies de ruptura, vá ao Menu “Draw”, escolha “Slip Surface”, e em seguida “Grid”. Faça um retângulo, fora do talude. Como mostrado na Figura 54.

Figura 54 – Definindo Centro para superfícies de Rupturas

Para traçar as superfícies de ruptura, vá até o ícone “Draw Slipe Surface Radius” (Figura 55). Assim como para definir Regions, para demarcar a região das superfícies de rupturas deve-se iniciar de baixo para cima e da esquerda para direita, clicando em quatro pontos.


Figura 55 - Ícone

Após o procedimento aparecerá uma imagem como a mostrada na Figura 56.

Figura 56 – Imagem ilustrativa - Tangentes

2.10 Modificando Elementos Para modificar qualquer elemento escolha o ícone “Modify Objctes” (Figura 57).

Figura 57 – Ícone para Modificar Elementos

2.11 Verificação de Erros Para verificar se há algum erro no trabalho, vá até o ícone “Verify/Optimize” (Figura 58).


Figura 58 – Verificação de Erros

Uma tela como a mostrada na Figura 59 será exibida.

Figura 59 – Resultado da Verificação de Erros

2.12 Executando o Cálculo de Estabilidade

Feita a verificação de erros, caso o programa não encontre nenhum, pode-se calcular a estabilidade do talude. Para realizar o cálculo, escolha o ícone “Solve”:


Figura 60 – Cálculo da Estabilidade

Após o cálculo da estabilidade, o programa mostrará o resultado numa tela, como a Figura 61, indicando os fatores de segurança para as diferentes análises.

Figura 61 - Resultado da Estabilidade

Uma visualização completa da saída do programa pode ser obtida, clicando no ícone “Contour” (Figura 62).


Figura 62 - Visualizar Resultados - Contour

Uma nova tela será mostrada, entre as diversas possibilidades, pode-se visualizar a superfície de ruptura crítica, como mostra a Figura 63.

Figura 63 - Resultados

Uma tela explicando de forma breve a função de alguns ícones é ilustra na Figura 64.

Figura 64 – Ícones


O ícone “Graph” permite fazer vários diagramas como o mostrado na Figura 65.

Figura 65 - Gráficos

O ícone “View slice Information”, permite visualizar diagramas de força como o mostrado na Figura 66.

Figura 66 – Informações das Fatias

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