Avaliação da influência das características do maciço rochoso de fundação sobre a probabilidade de falha por deslizamento de estruturas de concreto de usinas hidrelétricas
Orientador : Prof. Dr. José Marques FilhoDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Construção Civil. Defesa: Curitiba, 25/05/2017Inclui referências : f. 163-167Resumo: Nas últimas décadas, acidentes envolvendo usinas hidrelétricas e demais empreendimentos hidráulicos se tornaram mais frequentes, fazendo crescer a pressão da sociedade pela avaliação da condição de segurança das barragens existentes, e exigindo comprometimento de profissionais e entidades por responsabilidade no projeto de novos empreendimentos hidráulicos. A ruptura de uma estrutura de concreto de obras hidráulicas pode ser ocasionada por diversos fatores, sendo que as maiores causas de ruptura estão relacionadas a cheias excepcionais e a problemas relacionados à fundação, unidade de análise deste trabalho. Para entender a influência das características do maciço rochoso de fundação, especialmente da interface com a estrutura de concreto, este trabalho visa incorporar a variabilidade dos parâmetros geotécnicos, eficiência de drenagem, pesos específicos e aceleração sísmica na determinação da probabilidade de ruína dessas estruturas. Para isso, fez-se uso de estudo de caso do vertedouro da UHE Baixo Iguaçu - Paraná, em etapa de projeto executivo, determinando a probabilidade de falha da estrutura por deslizamento. O estudo reproduziu a condição da fundação a partir da construção de modelo hidrogeológico em elementos finitos, e determinou a subpressão atuante através de análises de percolação. A probabilidade de falha foi determinada utilizando o método de Monte Carlo, a partir da distribuição de probabilidade de cada variável estudada, realizando 5.000.000 de avaliações para cada simulação. Foram realizadas simulações para faixas de vazão afluente que variaram desde a vazão ecológica (200 m³/s) até cheias excepcionais com recorrência de 10.000 anos (56.362 m³/s), e respectivos níveis de água de montante e jusante. Os resultados mostram que os parâmetros geotécnicos de resistência da interface concreto-rocha são as variáveis mais influentes na determinação da probabilidade de falha por deslizamento. A condição mais crítica é para a operação prolongada à vazão mínima (ecológica), onde há maior desnível entre montante e jusante, enquanto que para operação normal a uma vazão de 2.598 m³/s a probabilidade de falha é da ordem de uma em 1 milhão. Palavras chave: Probabilidade de falha, estabilidade de estruturas, segurança ao deslizamento, interface concreto-rocha.Abstract: In the last decades, accidents involving dams and other hydraulic structures have become more frequent, increasing social pressure on the existing dams safety conditions. This fact demands commitment of professionals and companies with new plant project safety approaches. The failure of a hydroelectric concrete structure can be caused by several factors, but the main causes of failure are related to exceptional floods and foundation-related problems, which are the focus of this document. In order to understand the influence of the rock mass characteristics, especially the contact plan with the concrete structure, this work considers the variability of geotechnical parameters, drainage efficiency, specific gravities and seismic acceleration to determine the probability of failure of these structures. To achieve this objective the work makes uses of a case study, the spillway of Baixo Iguaçu HPP, on Paraná/Brazil that is under construction, determining the probability of failure by sliding. The study reproduces the foundation condition throughout a FEM hydrogeological model and it determines the acting uplift through seepage analysis. The probability of failure was determined by Monte Carlo method using the probability distribution of each variable, performing 5,000,000 evaluations for each simulation. Simulations were performed for flood rages varying from the ecological flow (200 m³/s) to exceptional floods with 10.000 years of recurrence time (56.362 m³/s) and its respective water levels. The results confirmed that geotechnical resistance parameters of the rock foundation and the interface concrete-rock are the most important variables during the determination of the failure by sliding probability. The most critical condition found was the extended operation at the minimum (ecological) flow, where there is the greatest difference between upstream and downstream water levels, while for a normal operation at the flow of 2.598 m³/s, the probability of failure is in the order of one in a million. Key words: Probability of failure, stability of concrete structures, sliding safety, concrete-rock interface
