[pt] Apresenta-se um estudo de avaliação dos critérios e métodos que são empregados atualmente na análise e projeto dos sistemas de tubulação nas usinas nucleares assim como a verificação da aplicação de alguns dos novos critérios apresentados pela comunidade técnico-científica internacional, dentro do método de análise modal-espectral. Estudam-se os tópicos da interação entre o sistema de tubulação e a estrutura que o suporta mediante o uso de espectros acoplados, a consideração do efeito do deslocamento relativo dos apoios da tubulação, usando-se espectros que o consideram ou uma excitação espectral múltipla, a introdução da combinação dos máximos modais dependendo da posição relativa das suas freqüências e a inclusão da resposta espectral correspondente aos modos de alta freqüência ou modos rígidos. A ferramenta básica de análise é constituída pelo programa computacional ANSYS. A avaliação é feita sobre parâmetros de esforços internos em trechos de um modelo de um sistema real de tubulações da usina nuclear brasileira, Angra 3. Os padrões são obtidos por análises no tempo de cada modelo sob o acelerograma de projeto. Conclusões são apresentadas sobre as atitudes mais convenientes para a atual conjuntura brasileira de projeto. / [en] The main concern of this work is with the application of the modal spectral seismic analysis to secondary structural systems of nuclear power plants, with the large amount of conservatism which is included in them, and, of course, with the consequences to the particular case of the plants under construction in Brazil. One considers the design analysis methods which have been used so far in Brazil, as well as the most recent developments in the area, in USA and in Europe, to conclude about the adequacy of those procedures and recommend eventual changes to them. One then studies the subjects of the coupling effect between the primary and secondary system responses, the influence of the piping support relative displacements, the contribution of the cross-correlation among response modal components and the participation in the overall response of the so-called rigid modes. The main computer program aid is taken from an ANSYS-2 version and one uses a reduced model of a piping system as the secondary system and a 3-D beam element model of a reactor building as the primary system. The spectral analysis results are compared to time domain solutions using the same structural models excited by a design accelerogram. Conclusions and recommendations are oriented to the present design practice in Brazil. / [es] En esta tesis se presenta un estudio de evaluación de los criterios y métodos que se emplean actualmente en el análisis y proyecto de los sistemas de tubulación en las plantas nucleares así como la verificación de la aplicación de algunos de los nuevos criterios presentados por la comunidad técnico-científica internacional, dentro del método de análisis modal-espectral. Se estudian los tópicos de la interacción entre el sistema de tubulación y la extructura que él soporta mediante el uso de espectros acoplados; la consideración del efecto de deslocamiento relativo de los apoyos de la tubulación, utilizando espectros que lo consideran o una excitación espectral múltipla; la introdución de la combinación de los máximos modales dependiendo de la posición relativa de las sus frecuencias y la inclusión de la respuesta espectral correspondiente a los modos de alta frecuencia o modos rígidos. La herramienta básica de análisis es el programa computacional ANSYS. La evaluación se realiza sobre parámetros de esfuerzos internos en trechos de un modelo de un sistema real de tuberías de la planta nuclear brasilera, Angra 3. Los padrones se obtienen por análisis en el tiempo de cada modelo bajo el acelerograma de proyecto. Se presentan conclusiones sobre las actitudes más convenientes para la actual conyuntura brasilera.

[pt] Enfoca-se a análise sísmica de usinas termonucleares sob metodologia no domínio da frequência utilizando-se como modelo, o do prédio do reator da usina Angra 3 e como principal ferramenta o programa de análise de problemas com interação solo-estrutura, SASSI. São avaliadas alternativas para três fases distintas do projeto: geração de sismos artificiais, análise do sistema principal e desenvolvimento de espectros para análise do sistema secundário. Na geração de sismos artificiais, a introdução de critérios de compatibilização complementares ao do espectro de resposta é avaliada considerando-se as consequências sobre as respostas em um ponto da estrutura. No sistema principal, sujeito a excitações sísmicas nas direções horizontal e vertical, comparam-se soluções no domínio do tempo e da freqüência e se reconhece a metodologia na frequência como uma alternativa conveniente à análise no tempo para cálculo de respostas em termos de acelerações , deslocamentos e tensões máximas e de espectros de acelerações. São ainda, desenvolvidos espectros de resposta acoplados para a análise de sistemas secundários segundo sistemática já proposta, para cálculo no domínio do tempo, que comparados com estes, alcançam amplitudes da mesma ordem, porém com tempo de processamento inferior. A metodologia de análise no domínio da frequência apresenta- se como um recurso mais preciso, pois permite a consideração de parâmetros do solo não constantes com a frequência; no que diz respeito ao programa utilizado, mostra-se flexível e acessível. / [en] The seismic analysis of nuclear power plant structures and components is considered to evaluate the convenience to update the brazilian design routine through the use of frequency domain techniques provided by codes such as SASSI. For this purpose one uses a FEM model of a reactor building which has been already analyzed by current techniques in time domain, and comparisons are made with results obtained in the frequency domain, with special attention to the following points: - analysis of the main structures using foundation impedance functions variable with the excitation frequency; - generation of coupled floor response spectra and their application to the analysis of secondary systems; - consideration of complementary criteria based on a minimum seismic spectral density function to generate artificial ground motion accelerograms compatible with a prescribed design response spectrum. As a first step, an exploratory work on the usage of SASSI program is made running a couple of simple examples. In the continuation of the work, a series of runs is made using the above-mentioned structural model under currently prescribed ground motions in the design of brazilian NPP structures. The results are compared with those from previous analyses using different methodologies and some interesting conclusions are brought up. / [es] En el presente trabajo se enfoca el análisis sísmico de plantas termonucleares bajo la metodología en el dominio de la frecuencia utilizando como modelo, el del edificio del reactor de la planta Angra 3 y como principal herramienta el programa de análisis de problemas con interacción suelo-extructura, SASI. Son evaluadas alternativas para tres fases distintas del proyecto: generación de sismos artificiales, análisis del sistema principal y desarrollo de espectros para análisis del sistema secundario. En la generación de sismos artificiales, se evalúa la introducción de criterios de compatibilización complementares al del espectro de respuesta. En el sistema principal, sujeto a excitaciones sísmicas en las direcciones horizontal y vertical, se compararon soluciones en el dominio del tiempo y de la frecuencia. Se reconoce la metodología en la frecuencia como una alternativa conveniente para cálculo de respuestas en términos de aceleraciones, deslocamientos y tensiones máximas y de espectros de aceleraciones. Se desarrollan, además, espectros de respuesta acoplados para el análisis de sistemas secundarios según sistemática ya propuesta, para cálculo en el dominio del tiempo, que comparados con éstes, alcanzan amplitudes de la misma orden, pero con tiempo de procesamiento inferior. La metodología de análisis en el dominio de la frecuencia se presenta como un recurso más preciso, pués permite la consideración de parámetros del suelo no constantes con la frequencia; con respecto al programa utilizado, éste se muestra flexible y accesible.

[pt] O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um procedimento numérico para a análise sequencial estática e dinâmica de barragens de terra, durante as principais fases da vida da estrutura:construção, enchimento do reservatório e carregamentos sísmicos. A modelagem numérica é feita mediante o método dos elementos finitos, incorporando as não linearidades dos materiais através de módulos dependentes do nível de tensões, para a análise estática, e do nível de deformações para a análise dinâmica. Inicialmente são apresentadas as características do comportamento de barragens de terra submetidos a carregamentos estáticos e dinâmicos. Apresentam-se também alguns dos fatores que influenciam a resposta estática e dinâmica deste tipo de estrutura geotécnica. Em seguida apresentam-se as formulações e implementações numéricas realizadas para a análise sequencial, estática e dinâmica, por elementos finitos. Desenvolveu-se neste trabalho um programa de microcomputador para análise de barragens considerando varias opções como elementos infinitos, elementos de interface, contornos viscosos, etc. Outras obras de terra e problemas geotécnicos, além de barragens, podem também serem analisadas por este programa, de caráter bastante geral. Finalmente ilustra-se a aplicabilidade do programa e procedimentos implementados, através da previsão do comportamento da Barragem de Recreta, localizada no Peru. Os resultados desta análise, considerando no estudo dinâmico o registro disponível do terremoto de Lima (1974), são apresentados e discutidos. / [en] This work presents the development of numerical procedures for static and dynamic sequential analysis of earth dams during the main phases of their life: construction, reservoir filling and seismic loading. The numerical modeling is performed using the finite element method with material modulus that exhibit either stress state (static analysis) or strain state (dynamic analysis) dependency. General behavior characteristics of earth dams subjected to static and dynamic loads are initially presented. The main factors influencing the static and dynamic responses are also indicated e briefly discussed.Mathematical formulations and the numerical algorithms considered in the development of a computer code specially written for this research, such as interface elements, infinite elements, viscous boundaries, etc., are fully described with several illustrative examples to validate their application. The prediction of both static and dynamic responses of the Recreta Dam, in Peru, is also carried out considering the available seismic records of the Lima earthquake, occurred in 1974. The computed numerical results indicate that the computer program is reliable, efficient and potentially useful for other geotechnical applications. / [es] Este trabajo presenta el desarrollo de un procedimiento numérico para el análisis secuencial estático y dinámico de dique de tierra, durante las principales fases de la vida de la extructura:construción, llenado del reservatorio y cargas sísmicas. La modelación numérica se realiza mediante el método de los elementos finitos, incorporando las no linealidades de los materiales a través de módulos dependientes del nível de tensiones, para el análisis estático, y del nível de deformaciones para el análisis dinámico. Inicialmente se presentan las características del comportamiento de dique de tierra sometidos a sobrecargas estáticas y dinámicas. Se presentan también algunos de los factores que influyen en la respuesta estática y dinámica de este tipo de extructura geotécnica. En seguida se presentan las formulaciones e implementaciones numéricas realizadas para el análisis secuencial, estático y dinámico, por elementos finitos. Se desarrolló en este trabajo un programa de microcomputador para el análisis de dique considerando varias opciones como elementos infinitos, elementos de interface, contornos vizcosos, etc. Otras obras de tierra y problemas geotécnicos, además de dique, pueden también ser analizadas por este programa, de carácter bastante general. Finalmente se ilustra la aplicabilidad del programa y los procedimentos implementados, a través de la previsión del comportamiento del Dique de Recreta, localizada en el Peru. Los resultados de este análisis, considerando en el estudio dinámico el registro disponible del terremoto de Lima (1974), son presentados y discutidos.