centrais elétricas –barragens de gravidade e...
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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
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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.
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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
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Forças e Momentos em Barragens
• Forças Verticais
• Forças Horizontais
• Todas as Direções
• Forças de Expansão
• Forças Dinâmicas
• Momentos Verticais e Horizontais
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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
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Barragem de Gravidade – Concreto Convencional (CCV)
• 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.
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Barragem de Gravidade – Concreto Convencional (CCV)
• 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.
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SAP2000
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Programa utilizado para fazer análiseestruturais e de tensões x deformaçõesutilizando elasticidade e rigidez dos materiais
SAP2000
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https://www.youtube.com/watch?v=yvVj6nxydek (SAP2000, por Marcelo Cambrais)
SAP2000
• https://www.csiamerica.com/products/sap2000/features
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SAP2000
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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.
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Exemplo de - CCR
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Altura: 91 metros Comprimento: 815m
Barragens de Concreto em Arco
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Barragens de Concreto em Arco
• Forma de abóboda ou casca
• Resiste às cargas horizontais
• São indicadas para vales rochosos, estreitos e de grande profundidade.
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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
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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.
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Classificações de acordo com as Condições Topográficas
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•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.
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Arranjos
• A efetividade de uma barragem também depende da forma da secção transversal do vale que pode ser:
- Trapezoidal;
- Retangular;
- Triangular*;
- Secção não simétrica.
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*Melhor arranjo devido a maiores pressões hidrostáticas na base
Arranjos
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A estrutura é separada da
fundação por juntas periféricas
ou escavações para proporcionar uma forma mais suave e simétrica para o contorno
da base
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http://lasvegassun.com/photos/galleries/1905/may/15/hoover-dam---plans/1155/
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• 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.
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http://farm5.static.flickr.com/4152/5046971836_3e14600759.jpg
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http://cache2.asset-cache.net/gc
http://www.unizar.es/aguariospueblos/img/caso/32_0027.jpg
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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
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https://marcosbau.files.wordpress.com/2010/12/geologia-brasil.jpg
Brasil
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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
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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)
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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.
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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.
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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.
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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