Análise probabilística de barragens de terra construídas com materiais de baixa qualidade

Abstract

número de barragens destinadas à geração de energia elétrica, sendo cada vez mais necessário o estudo de materiais não convencionais que possibilitem barragens mais econômicas e processos construtivos otimizados. Esta dissertação estuda a adoção de materiais de baixa qualidade, resultantes de baixo controle de compactação, em maciços de terra. Para tanto, foi analisada uma seção de barragem, em que se adotam tanto o material compactado no ramo seco da curva de compactação – denominado material seco – quanto o material compactado em condições ótimas de energia e umidade – chamado material ótimo. Outras duas seções foram analisadas para fins comparativos, sendo uma seção constituída apenas de material seco e outra seção em que foi adotado somente o material ótimo. Foram realizadas análises determinísticas, que fornecem valores de fator de segurança dos taludes, bem como análises probabilísticas, que permitem a avaliação da probabilidade de ruptura das seções. As análises foram desempenhadas com auxílio da ferramenta numérica ALLFINE, que possibilita a modelagem acoplada de fenômenos mecânicos e hidráulicos, permitindo o estudo do fenômeno de colapso observado no material seco. O modelo constitutivo adotado para o comportamento mecânico dos materiais foi o Modelo Básico de Barcelona. As análises probabilísticas do fator de segurança das seções foram realizadas através do Método dos Pontos de Estimativas, variando-se os parâmetros mecânicos do solo que carregam incertezas quanto aos seus valores. Os parâmetros mecânicos dos materiais a serem considerados foram selecionados através de análise pelo método de FOSM, que possibilitou avaliar a influência da variabilidade de cada parâmetro na variabilidade do fator de segurança, permitindo a otimização das análises. As respostas obtidas nas análises permitem o entendimento do comportamento de seções construídas com material colapsível, nas fases de final de construção e enchimento do reservatório. Além disso, verificou-se a importância da realização de análises probabilísticas para seções de barragem, uma vez que os resultados de análises determinísticas não são suficientes para prever o comportamento de barramentos, sobretudo quando são adotados materiais não convencionais. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The hydroelectric potential of Brazil’s rivers enables the construction of a large number of dams for generating electricity, making it increasingly necessary the study of unconventional materials that allow economy and optimization of construction methods. This dissertation studies the use of bad quality materials, resulting from poor compaction control, in earth dams. To this end, a dam section composed by one soil compacted dry of optimum and the same material compacted at optimum conditions was analyzed. Two other dam sections were studied, for comparative propose, being one section composed only by the material compacted dry of optimum and the other composed only by the material compacted at optimum conditions. Deterministic analysis were performed, which provide values of factor of safety of the slopes, as well as probabilistic analysis, which enables the assessment of probability of rupture of the sections. The study was carried out with the aid of program ALLFINE, which allows the realization of coupled analysis of mechanical and hydraulic phenomena, making it possible to exam the collapsible behavior of the soil. The constitutive model adopted to mechanical behavior of materials was the Barcelona Basic Model. The probabilistic analysis of factor of safety of the dam sections were performed using Point Estimate Method, which was conducted by varying mechanical soil parameters for which the values carry uncertainty. The mechanical parameters to be considered were selected through analysis by probabilistic FOSM method, which evaluates the influence of variability of each parameter in the variability of the factor of safety. Results obtained by the analysis allow the understanding of behavior of collapsible soils used in dam sections, during stages of construction and first reservoir filling. They also highlight the importance of performing probabilistic analysis to dam sections, since deterministic analysis are not sufficient to predict the behavior of dams, especially when adopted unconventional materials.