Modelo em elementos finitos para solução do problema hidromecânico em barragens de concreto

Abstract

As barragens como estruturas hidráulicas necessitam do estudo de tensões que consideram todas as ações possíveis, principalmente as hidromecânicas. As metodologias mais modernas de barragem de concreto recomendam o método dos elementos finitos para obtenção dos esforços internos. A modelagem numérica de barragens deve empregar alguns procedimentos: (i) escolha do tipo de elemento, (ii) aplicação das condições de contorno e (iii) ação do carregamento externo. As normas técnicas direcionadas para barragens de concreto sempre indicam a importância de considerar a ação da poropressão no interior da barragem, mas há poucas metodologias que orientem claramente como proceder. O presente trabalho apresenta um estudo focado na obtenção e comparação de modelagens numéricas na situação estática estrutural e a hidrodinâmica acoplada, pois a principal diferença dessas análises é a ação da poropressão no modelo hidrodinâmico. Vários tipos de modelos foram empregados para comparar o procedimento de obtenção da poropressão, incluindo um exemplo prático para o fluxo em meio poroso. As modelagens numéricas foram desenvolvidas pelo software computacional para elementos finitos ABAQUS/CAE. As modelagens foram bidimensionais de forma progressivas iniciando com a comparação de um modelo com seção simples. Em seguida, é estudada a barragem de Jucazinho com vários tipos de camadas diferentes. A modelagem da barragem de Jucazinho foi implementada de várias formas: (i) Modelo Íntegro, (ii) Modelo com camada de concreto convencional na face montante, (iii) Modelo com dreno no interior da galeria de drenagem e (iv) Modelo com camada de concreto convencional e dreno no interior da galeria. As comparações realizadas indicam que os modelos com a consideração da camada de concreto convencional na face montante apresentam os valores das tensões principais mais consistentes que os demais modelos, pelo fato da distribuição interna da poropressão. Por fim, é elaborado um código de programação direcional para ABAQUS para a implementação e cálculo do modelo numérico de barragens de concreto, de forma que o modelo contenha todas as considerações de carregamento, tipo elemento, condições de contorno e o tipo de formulação numérica a ser utilizada.