Orientador : Dr. Jair Mendes Marques / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 13/05/2016 / Inclui referências : f. 131-137 / Linha de pesquisa : Métodos estatísticos aplicados / Resumo: As construções de usinas hidrelétricas consistem em empreendimentos de grande relevância para o desenvolvimento econômico e social de um país. No entanto, esse é um tipo de obra que requer muita vigilância, pois a ocorrência de comportamentos anormais em sua estrutura podem resultar em consequências indesejáveis. Inspeções realizadas através de instrumentos de monitoramento é um dos mecanismos de avaliação da segurança de uma barragem. Leituras periódicas dos instrumentos geram conjuntos de dados estocásticos que fornecem importantes informações sobre sua saúde estrutural. Métodos matemáticos e estatísticos são de grande importância para o tratamento e análise dos dados, pois, possibilitam predições de possíveis anormalidades no comportamento da barragem. Assim, este trabalho propõe uma metodologia de análise de árvore de falhas, em que o conceito de falha é definido através da detecção e classificação automática de pontos de mudança no comportamento de séries temporais geradas por instrumentos de monitoramento instalados em uma barragem. A detecção automática dos pontos de mudança em uma série temporal consiste em uma abordagem neuro/fuzzy/bayesiana dividida em três etapas: clusterização dos pontos da série temporal a partir de um mapa auto-organizável de Kohonen; construção de um conjunto fuzzy que transforma a série temporal inicial, com distribuição arbitrária, em uma nova série com distribuição de probabilidade beta; a detecção dos pontos de mudança através de uma simulação de Monte Carlo via algoritmo de Metropolis-Hastings. O método para a classificação dos pontos de mudança detectados, em relação aos níveis de alerta, foi desenvolvido através da construção de um sistema de controle fuzzy baseado em informações subjetivas utilizadas por especialistas em segurança da barragem. Por fim, a proposta metodológica é aplicada em dados gerados por instrumentos de monitoramento instalados no bloco de contraforte D38, da estrutura de barramento da Usina Hidrelétrica de Itaipu, onde o método destacou como principal resultado a detecção da mudança e comportamento nas medidas dos instrumentos de monitoramento ocorridas no período de enchimento do reservatório, o que mostra a eficiência dos conceitos abordados. Assim, pode-se concluir que a análise fuzzy de árvore de falhas descrita neste trabalho pode ser considerada uma boa alternativa para o auxílio no gerenciamento da segurança de uma barragem. Palavras-chave: Segurança de Barragem, Análise de Árvore de Falhas, Redes de Kohonen, Conjuntos Fuzzy, Algoritmo de Metropolis-Hastings, Controlador Fuzzy, Medida de Importância. / Abstract: The construction of hydroelectric plants consist of highly relevant projects for economic and social development of a country. However, this is a kind of work which requires a lot of monitoring, because the occurrence of atypical behavior in structure can result in undesirable consequences. Inspections carried out by monitoring instruments is one of the safety assessment mechanisms of a dam. Periodic readings of the instruments generate sets of stochastic data provide important information about their structural health. Mathematical and statistical methods are of great importance for the processing and analysis of data therefore enable predictions of possible abnormalities in the dam behavior. Thus, this paper proposes a fault tree analysis methodology, in which the concept of failure is defined by detecting and automatic shift points classification in the time series behavior generated by monitoring instruments installed in a dam. Automatic detection of change points in a time series consists of a neuro/fuzzy/bayesian approach divided into three steps: clustering of points in the time series from a self-organizing map of Kohonen; construction of a fuzzy set that transforms the initial time series with arbitrary distribution on a new series with beta probability distribution; detection of change points through a Monte Carlo simulation via Metropolis-Hastings algorithm. The method for classification of detected shift points in relation to alert levels, is developed by building a fuzzy control system based on subjective information used for dam safety experts. Finally, the proposed methodology is applied to data generated by monitoring instruments installed on the buttress block D38, the bus structure of Itaipu Hydroelectric Power Plant, where the method highlighted as main result the detection of change and behavior in measures of instruments monitoring occurred in the filling period of the container, which shows the efficiency of the discussed concepts. Thus, it can be concluded that the fuzzy analysis of fault tree described in this work could be a good alternative for assistance in security management of a dam. Key-words: Dam Safety, Fault Tree Analysis, Kohonen Networks, Fuzzy Sets, Metropolis-Hastings algorithm, Fuzzy Controller, Importance Measure.

Orientador : Prof. Dr. Eduardo Salamuni / Co-orientador: Prof. Dr. Alberto Pio Fiori / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Geologia. Defesa: Curitiba, 31/08/2015 / Inclui referências : f. 124-129 / Área de concentração: Geologia ambiental / Resumo: As barragens são obras de grande potencial de risco, haja vista que um eventual colapso tem consequências catastróficas ao meio ambiente. Tais ocorrências reforçam a necessidade e especial importância nos investimentos em levantamentos preliminares e monitoramento destas estruturas com intuito de melhorar a segurança da barragem. Em estudos prévios à construção de uma barragem, a investigação geológico-geotécnica realizada é extremamente importante para a caracterização e compartimentação geomecânica do maciço. O trabalho proposto objetivou identificar feições geológicas que enriqueçam o conhecimento acerca da fundação da barragem e aumentem a segurança da estrutura, por meio da integração entre o levantamento geológico-estrutural, correlação de atributos geotécnicos, instrumentação e monitoramento geodésico. A pesquisa tomou como base a Usina Hidrelétrica de Mauá e seu entorno, localizada sob o rio Tibagi, a noroeste do município de Telêmaco Borba divisa com Ortigueira no Estado do Paraná. O local em que foi construída a UHE Mauá está inserido sobre soleiras de diabásio da Formação Serra Geral e rochas sedimentares paleozoicas da Bacia do Paraná, de alto controle estrutural em função da intersecção de estruturas regionais como o Arco de Ponta Grossa, Zona de Falha São Jerônimo Curiúva com a Zona de Falha Jacutinga. A análise estrutural possibilitou o reconhecimento de feições estruturais, com predomínio de direções N50-60E de maior penetratividade em mesoescala e N40-50W, mais pervasivas na escala regional. As descontinuidades mapeadas são caracterizadas, principalmente por juntas, falhas e zonas de cisalhamento cataclásticas associadas a eventos tectônicos transcorrentes, por vezes, de regime transtrativo com estruturas em flor negativa e falhas oblíquas, identificadas nos sedimentos paleozoicos e rochas básicas da Formação Serra Geral. Em conjunto ao levantamento estrutural, foi confeccionada a modelagem geomecânica da fundação da barragem, com o software Voxler 3, que interpola, por meio da geoestatística, graus de consistência, fraturamento, alteração e RQD dos dados obtidos das sondagens realizadas na época dos estudos prévios à construção da barragem. Para a modelagem foram utilizados 22 furos, com um total de 512 m, distribuídos na região da fundação da barragem, em que foram desconsiderados os segmentos escavados para construção desta estrutura. O resultado apresentou concentrações locais em segmentos com alto grau de fraturamento e alteração da rocha, identificados principalmente na margem direita da barragem, que coincidem com descontinuidades mapeadas em campo e alinhamentos interpretados no relevo. A caracterização geológico-geotécnica do maciço rochoso permitiu identificar áreas suscetíveis de riscos à obra, que por meio do monitoramento geodésico apresentaram recalques pouco expressivos à segurança do empreendimento. Palavras-chaves: Modelagem Geomecânica, Barragens, Fundação. / Abstract: The dams are civil works of great potential risks, given that a possible collapse would have catastrophic consequences for the environment. Such events reinforce the need and particular importance in the investment in preliminary surveys and monitoring of these structures aiming to improve dam safety. In previous studies the construction of a dam, the geological and geotechnical investigation is extremely important for the characterization and geomechanical compartmentation of the rock mass. The proposed work aimed to identify geological features that enrich the knowledge of the dam’s foundation and increase the safety of the structure, through the integration of geological and structural survey, correlation with geotechnical attributes, instrumentation and geodetic monitoring. The research was based on the Mauá Hydroelectric Power Plant and its surroundings, located under the Tibagi River, northwest of the town of Telêmaco Borba on the border of Ortigueira in Paraná. The place where it was built the Mauá Hydroelectric Power Plant is part of diabase sills of the Serra Geral Formation and Paleozoic sedimentary rocks of the Paraná Basin, high structural control due to the intersection of regional structures such as the Ponta Grossa Arch, Saint Jerônimo Curiúva Fault Zone with Jacutinga Fault Zone. Structural analysis allowed the recognition of structural features, with a predominance of N50-60E direction of greater penetrative mesoscale and N40-50W, more pervasive in regional scale. Mapped discontinuities are characterized mainly by joints, faults and shear zones associated with cataclastic tectonic strike-slip events, sometimes of transtensive shear regime with negative flower structures and oblique faults identified in Paleozoic sediments and basic rocks of the Serra Geral Formation. At the same time as leading a structural survey, the geomechanical modeling of the dam’s foundation was done with the Voxler 3 software, which interpolates through geostatistics, degrees of consistency, fracturing, alteration and RQD data obtained from surveys carried out at the time of studies previous to the dam’s construction. For the modeling, 22 holes were used with a total of 512 m, distributed in the region of the dam’s foundation, they were disregarded segments excavated for building this structure. The result showed local concentration in segments with high degree of fracturing and alteration of the rock, identified mainly on the right bank of the dam, which coincides with discontinuities mapped in the field and alignments interpreted in relief. The geological and geotechnical characterization of the rock mass identified areas of potential risk to work, which geodetic monitoring showed that settlements have little expressive safety issues for the project. Keywords: Geomechanical Modeling, Dams, Foundation.

Orientador : Dr. Cassius Tadeu Scarpin / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 23/03/2016 / Inclui referências : f. 95-100 / Resumo: Considerando o grande número de acidentes e incidentes ocorridos em barragens nos últimos anos, fez se necessário o desenvolvimento de políticas relacionadas à segurança de barragens. A segurança de uma barragem exige um esforço significativo para se evitar algum tipo de dano. Uma das estratégias está relacionada ao plano de instrumentação e monitoramento das barragens. O monitoramento exige, da equipe técnica, a leitura dos dados dos instrumentos de auscultação a fim de acompanhamento periódico da barragem, isto é, a equipe percorre as galerias regularmente coletando os dados dos instrumentos de auscultação respeitando a periodicidade de cada instrumento. Percebeu-se que o plano de monitoramento da barragem pode ser modelado através de um problema de programação matemática, mais precisamente, por um problema de roteirização periódica em arcos capacitados (PCARP). O PCARP é considerado uma generalização do clássico problema de roteirização em arcos capacitados (CARP) devido a duas características: período de planejamento maior que uma unidade de tempo, de modo que os veículos fazem diversas viagens e as frequências de visitas estão associadas aos arcos a serem servidos ao longo do horizonte de planejamento. Para o problema de monitoramento de barragem, a frequência de visitas ao longo do horizonte de tempo não está associada ao arco, mas ao instrumento do qual se pretende coletar os dados. A proposta apresenta um novo problema de roteirização periódica em arcos capacitados com múltiplas tarefas, e a formulação de um modelo matemático. As principais características apresentadas são: Múltiplas tarefas a serem realizadas em cada arco e frequências distintas para realizar cada uma das tarefas; frota heterogênea, posto que a leitura só possa ocorrer se o leiturista possuir o aparelho adequado para coleta dos dados; flexibilidade de mais de um leiturista passar por um mesmo arco em um mesmo dia. O modelo matemático foi implementado e exemplos didáticos foram gerados aleatoriamente para validar o modelo proposto. Para avaliar a proposta na perspectiva da segurança de barragens, com a finalidade de padronizar as leituras e a determinação de itinerários fixos, foi realizado uma aplicação no trecho "A" da hidrelétrica de ITAIPU / Abstract: Considering the large number of accidents and incidents in dams in recent years, it was necessary to the development of policies related to dam safety. The safety of a dam requires a significant effort to avoid any harm. One of the strategies is related to instrumentation and monitoring plan of the dams. Monitoring requires the crew to read the data of sounding instruments to dam periodic monitoring, that is, the team goes through the galleries regularly collecting data from auscultation instruments respecting the periodicity of each instrument. It was noticed that the dam monitoring plan can be modeled through a mathematical programming problem, more precisely, he problem of monitoring was made by a Periodic Capacitated Arc Routing Problem (PCARP). The PCARP is considered as a generalization of the classic capacitated arc routing problem (CARP) due to two characteristics planning period longer than a time unit, so that several vehicles are traveling and the frequency of visits associated arcs to be served over the planning horizon. To the dam monitoring problem the frequency of visits over the time horizon is not associated with the arc, but the instrument which is intended to collect the data. The proposal presents a new problem of periodic routing in capacitated arcs with multiple tasks and the formulation of an accurate mathematical model. The main features are presented: Multiples tasks to be performed for each distinct arc and frequency to perform each tasks, heterogeneous fleet, since the reading can only occur if the meter reader have the instrumentation to collect data, flexibility of more than one meter reader go through the same arc on the same day. To evaluate the proposal in view of dam safety with standardize the purpose of reads and the determination of fixed itineraries was carried out an application in the stretch A of the ITAIPU hydroelectric.

Orientadora : Profª. Drª. Adriana de Paula Lacerda Santos / Co-orientador : Prof. Dr. José Marques Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Construção Civil. Defesa: Curitiba, 06/06/2014 / Inclui referências / Area de concentração : Ambiente construído / Resumo: Diversas barragens no mundo já romperam, provocando danos ambientais, sociais e econômicos. A preocupação em evitar futuros desastres impulsionou a criação de legislação governamental em diversos países, que no caso do Brasil entrou em vigor com a Lei n° 12.334/2010, a qual estabelece a Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB). De maneira geral, esta política obriga os responsáveis a investirem na preservação de suas estruturas e no aprimoramento de seus sistemas de monitoramento, de forma a proporcionarem respostas mais rápidas e objetivas. Como ferramentas do monitoramento, as inspeções visuais propiciam a avaliação global da performance das estruturas, enquanto a instrumentação de auscultação agrega informações pontuais sobre mudanças operacionais ou de comportamento, provendo um alarme quando um indicador de desempenho exceder os limites estabelecidos como aceitáveis. Estes valores limites podem ser definidos através de métodos estatísticos, baseados na relação entre as medidas dos instrumentos e outras variáveis, como o nível do reservatório, período do ano ou medida de outros instrumentos. Além dos parâmetros de projeto (subpressão da fundação, deslocamentos, entre outros), a instrumentação de barragens também pode ser utilizada para monitorar o comportamento de manifestações patológicas. Especificamente em barragens de concreto gravidade, dentre as principais causas do surgimento de fissuras, destacam-se as alterações volumétricas geradas pelos fenômenos de origem térmica no concreto, que estão associados ao processo construtivo destas estruturas. Com base nisso, o objetivo geral desta pesquisa foi propor um processo de monitoramento do comportamento das fissuras térmicas em barragens de concreto gravidade, por meio da análise dos dados de instrumentação e no estabelecimento de valores de controle. Para isso, foi selecionada como estudo de caso a fissura do bloco B- 11 da barragem da Usina Hidrelétrica Governador José Richa (GJR), que foi identificada antes mesmo do enchimento do reservatório, em agosto de 1998, e onde foram instalados fissurômetros e termômetros superficiais para o seu monitoramento. Embora estes instrumentos tenham sido instalados em maio de 2004, a pesquisa restringiu os estudos aos últimos 4,5 anos (de junho de 2009 a novembro de 2013), pois neste período todos os instrumentos já estavam calibrados e produziram dados confiáveis. O método adotado baseou-se em procedimentos simples de cálculo de correlação linear simples, para o entendimento das interações existentes entre as séries temporais dos instrumentos, verificando-se os tempos de resposta entre eles. A partir das melhores correlações foram estabelecidos os diagramas de dispersão, que subsidiaram a determinação dos valores limites de controle. Dentre os resultados encontrados destaca-se que existe forte ou muito forte correlação entre a temperatura ambiente, as leituras dos fissurômetros e as leituras do medidor de vazão. Com base nos resultados desta análise estatística, foi possível desenvolver, satisfatoriamente, uma ferramenta de monitoramento do comportamento da fissura em estudo. Desta forma, foi atendido o objetivo da pesquisa de desenvolver uma proposta de processo de monitoramento do comportamento das fissuras térmicas em barragens de concreto gravidade. Palavras-chave: Segurança de barragens; monitoramento; instrumentação; barragem de concreto gravidade; fissuras de origem térmica; correlação linear simples; valores de controle. / Abstract: Several dams in the world have already collapsed, causing environmental, social and economic damage. The concern to avoid future disasters has stimulated the creation of legislation in many countries. In Brazil, law 12.334/2010 was created, which establishes the National Policy on Safety of Dams. Overall, this policy requires keepers to invest in the preservation of their structures and to improve its monitoring systems in order to provide faster and straightforward responses. As monitoring tools, visual inspections provide a comprehensive assessment of the structures’s performance, while auscultation’s instrumentation adds specific information on operational or behavioral changes, providing an alarm when a performance indicator exceeds the acceptable limits. These limits can be set using statistical methods based on the relationship between instruments’s measures and other variables, such as reservoir level, time of year or others instruments measuring. Besides the design parameters (uplift foundation, displacements, etc.), the dam’s instrumentation can also be used to monitor the behavior of pathological manifestations. Specifically in concrete gravity dams, one of the main causes for the appearance of cracks, are the concrete’s volumetric changes generated by the thermal origin phenomena, which are associated with the construction process of these structures. Based on this, the goal of this research is to propose a monitoring process of the thermal cracking behavior in concrete gravity dams, through the instrumentation data analysis and the establishment of control values. Therefore, as a case study was selected the Block B- 11’s crack at Governador José Richa (GJR) Dam’s Power Plant, which was identified even before filling the reservoir in August’ 1998, and where were installed crackmeters and surface thermometers for its monitoring. Although these instruments were installed in May 2004, the research was restricted to study the last 4.5 years (June 2009 to November 2013), when all the instruments were calibrated and producing reliable data. The adopted method is based on simple linear correlation’s procedures to understand the interactions between the instruments’s time series, verifying the response times between them. The scatter plots were made from the best correlations, which supported the definition of the limit control values. Among the findings it is noteworthy that there is a strong or very strong correlation between ambient temperature and the crackmeters and flowmeters measurements. Based on the results of the statistical analysis, it was possible to satisfactorily develop a tool for monitoring the behavior of the case study cracks. Thus it was fulfilled the goal of the research to develop a proposal for a monitoring process of the behavior of thermal cracking in concrete gravity dams. Keywords: Dams Safety; monitoring; instrumentation; concrete gravity dam; thermal origin crack; simple linear correlation; control values.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2009. / Submitted by wiliam de oliveira aguiar (wiliam@bce.unb.br) on 2011-07-05T16:09:09Z No. of bitstreams: 1 2009_CarlosAugustoEliasMelo.pdf: 6569262 bytes, checksum: b7df2d871c3ec53f348b985eeecd2372 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Ferreira de Souza(jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-07-08T18:11:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_CarlosAugustoEliasMelo.pdf: 6569262 bytes, checksum: b7df2d871c3ec53f348b985eeecd2372 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-07-08T18:11:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_CarlosAugustoEliasMelo.pdf: 6569262 bytes, checksum: b7df2d871c3ec53f348b985eeecd2372 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo sobre a interação comporta-reservatório sob ações sísmicas. Soluções analíticas para o campo de pressões hidrodinâmicas e modelos utilizando o método dos elementos finitos através dos programas SAP2000 e ANSYS foram desenvolvidos considerando o acoplamento entre a comporta e o reservatório. A técnica de separação de variáveis foi utilizada para a resolução da equação da onda em 3 dimensões considerando o acoplamento fluido-estrutrura. A partir das soluções analíticas obtidas e validadas através do método dos elementos finitos via ANSYS, estudou-se a influência de alguns parâmetros como a compressibilidade do fluido e a flexibilidade da estrutura. Com o objetivo de se verificar a validade e abrangência da teoria da massa adicional de Westergaard, modelos representando um vertedour real foram desenvolvidos e os resultados obtidos para a análise modal e sísmica comparados. Em uma das etapas desse estudo, fez-se uma análise progressiva da resposta sísmica da estrutura estudada considerando dois modelos diferentes: a) um modelo composto por apenas um pilar, e b) um modelo composto por 3 pilares e 2 comportas, em que a rigidez dos pilares e comportas adjacentes é considerada através do uso de molas. Em outra etapa, fez-se uma abordagem considerando a interação comporta-reservatório. Para isso, um modelo tridimensional foi desenvolvido e os resultados obtidos para uma análise sísmica considerando a teoria de Westergaard e o acoplamento comporta-reservatório foram comparados. A modelagem de um vertedouro através de cortes bidimensionais também foi desenvolvida nesta dissertação. Nesta modelagem, considerou-se uma seção horizontal passando pelos pilares, e uma seção vertical passando pela comporta. Fez-se ainda uma simplificação no corte horizontal, desconsiderando a presença dos pilares, com o objetivo de se verificar a sua influência no campo de pressões hidrodinâmicas atuante na comporta. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a study on the interaction gate-reservoir under seismic actions. Analytical solutions for the hydrodynamic pressure field and models using finite element method through SAP2000 and ANSYS have been developed considering the coupling between the gate and the reservoir. The separation of variables technique was used to solve the wave equation in 3 dimensions taking into account the fluid-strucutre interaction. From the analytical solutions obtained and validated using the finite element method through ANSYS, the influence of some parameters such as fluid compressibility and structure flexibility was studied. In order to verify the validity and scope of the Westergaard’s added mass theory, models representing an existing gated spillway were developed and the results obtained for the modal and seismic analyses were compared. In one of the phases of this study, it was carried out a progressive analysis of the structure’s seismic response considering two different models: a) a model composed of only one pier, and b) a model composed of 3 piers 2 gates, in which the stiffness of adjacent piers and gates was considered through the use of springs. In another phase, a study considering the interaction between gate and reservoir was conducted. For that, a three dimensional model was developed and the results obtained for the seismic analysis considering effects of gate-reservoir coupling and the Westergaard’s theory were compared. Spillway modelling through two dimensional sections was also developed in this dissertation. In this modelling, it was considered a horizontal section passing through the piers, and a vertical section through the gate. It was also considered a simplification in the horizontal section, neglecting the presence of piers, in order to verify their influence in the hydrodynamic pressures field acting on the gates.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2013. / Submitted by Alaíde Gonçalves dos Santos (alaide@unb.br) on 2014-01-09T13:26:12Z No. of bitstreams: 1 2013_NeanderBertoMendes.pdf: 17785005 bytes, checksum: f76003653e386ce7a4e43252266a2df3 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-01-10T09:56:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_NeanderBertoMendes.pdf: 17785005 bytes, checksum: f76003653e386ce7a4e43252266a2df3 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-10T09:56:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_NeanderBertoMendes.pdf: 17785005 bytes, checksum: f76003653e386ce7a4e43252266a2df3 (MD5) / Uma barragem segura é aquela cujo desempenho satisfaça as exigências de comportamento necessárias para evitar incidentes e acidentes que se referem a aspectos estruturais, econômicos, ambientais e sociais. A barragem deve possuir estabilidade adequada para suportar com segurança os carregamentos (normais e extremos) de projeto. Dentre os eventos extremos a que uma barragem deve resistir, há o sismo. Quando a barragem vibra, a água também participa do movimento, portanto, durante a ação de um sismo, é de fundamental importância a consideração da interação dinâmica entre a estrutura e o fluido. Este trabalho apresenta respostas (deslocamentos e tensões) de uma barragem em arco com dupla curvatura (barragem Morrow Point) submetida às componentes montante, vertical e transversal, simultaneamente, de um movimento do solo (terremoto de Taft Lincoln School Tunnel) para os casos de reservatório vazio e completamente cheio. Diante da complexidade do problema, adotou-se uma metodologia progressiva, através de estudos de casos que contemplassem aspectos de interação fluido-estrutura que fossem aplicados a barragens em arco. Em todas as análises realizadas, utilizou-se o software ANSYS 11.0, baseado no método numérico dos elementos finitos. Partiu-se da geometria cilíndrica (que apresenta soluções analíticas fechadas que puderam ser comparadas com as soluções numéricas), daí para um cilindro cortado por um plano paralelo ao seu eixo (com intuito de se aproximar da geometria de uma barragem em arco), passando pelas barragens em arco cilíndrica e com simples curvatura e culminando com a barragem em arco com dupla curvatura. Respostas dinâmicas foram obtidas e validadas (ou por soluções analíticas, quando disponíveis, ou por exemplos da literatura técnica) para cada caso estudado, e os resultados obtidos, mostraram-se bem adequados (dentro das abrangência e limitações consideradas) evidenciando a validade dos procedimentos adotados. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT / A safe dam is one which performance meets the requirements of behavior necessary to avoid incidents and accidents that refer to structural, economical, environmental and social aspects. The dam must have adequate stability to safely support the (normal and extreme) project loads. Among the extreme events that a dam must withstand, there is the earthquake. When the dam vibrates, water also participates in the movement, therefore, during the action of an earthquake, it is basically important to consider the dynamic interaction between the structure and the fluid. This work presents responses (displacements and stresses) of an arch dam with double curvature (Morrow Point Dam) submitted to upstream, vertical and transverse components, simultaneously, of a ground motion (Taft Lincoln School Tunnel earthquake) for the cases of empty and completely full reservoir. Given the complexity of the problem, it was adopted a progressive methodology, through case studies that comtemplated aspects of fluid-structure interaction that were applied to arch dams. In all analyzes performed, it was used the software ANSYS 11.0, based on the numerical method of finite elements. It was started from the cylindrical geometry (which has closed analytical solutions that could be compared with the numerical solutions), then to a cylinder cut by a plane parallel to its axis (in order to approach the geometry of an arch dam), passing by cylindrical and simple curvature arch dams and culminating with the arch dam with double curvature. Dynamic responses were obtained and validated (or by analytical solutions, where available, or by technical literature examples) for each case studied, and the results showed to be well suited (within the scope and limitations taken into account) indicating the validity of procedures adopted.

Orientador: Jose Roberto Bonilha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:08:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_LuizCelsoBraga_M.pdf: 6133638 bytes, checksum: 91a8d00da958cbe8dfd2bb978bdd8c74 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Apresentação da válvula dispersara cônica, suas características geométricas e seus respectivos coeficientes de vazão. Otimização da utilização dos coeficientes de vazão, confrontando-os por via teórica e por via experimental, visando melhor esclarecer a questão do efeito de escala. Apresentação e manipulação dos dados obtidos em laboratório e em campo. Demonstração de que este dispositivo hidromecânico, além de .sua utilidade usual, de controle e de dissipação de energia, pode ser utilizado, com vantagens, como medidor de vazão. Sugestões para que as válvulas já instaladas nos açudes do nordeste brasileiro, atuando como medidores de vazão, possam contribuir para o aperfeiçoamento da gestão dos recursos hídricos e das pesquisas hidrológicas na região / Abstract: Comparisons between theoretical and measured discharge coefficients of "Howell-Bunger" valves were carried out in order do clarify certain questions related to "scale effects". It was demonstrated that when discharging freely in open air, this type of valve can be used as an accurate measuring device in addition to it' s more common use as a simple valve. Therefore, it suggested here in that the use of the "Howell- Bunger" valves, already installed in most of the dams of dry regions of Brazil, should be extended in order to improve water resources management and hydrological research / Mestrado / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Alpina Begossi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T10:47:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Benedet_Gilca_M.pdf: 16323981 bytes, checksum: d7f391390b4f972749a1d45966c9c623 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: A Usina Hidrelétrica de Americana (Rio Atibaia-Bacia do Rio Piracicaba-SP-Brasil) construída há quase meio século e com objetivo único de geração de energia, coexiste com populações humanas em uma área com forte degradação de recursos hídricos. Neste trabalho procura-se estabelecer as interações desta hidrelétrica com a população humana de Vila Bela, localizada a jusante da barragem. As perguntas são: i)quais alterações no ambiente decorrem da Hidrelétrica de Americana; ii) quais alterações sofreu a população de Vila Bela; iii)As ações dessa população interferem na barragem; iv) Que outros usos, além da energia, existem e são viáveis na área da barragem? Utilizou-se metodologia que inclui: entrevistas baseadas em questionários para obtenção de dados das populações circunvizinhas da barragem e entrevistas abertas com entidades pertinentes ao trabalho. Através da análise dos dados obtidos, percebe-se que as interações entre a Hidrelétrica de Americana e a população de Vila Bela se estabelecem a partir do Reservatório Salto Grande, uma vez que os principais problemas de ambas, geralmente têm relação direta ou indireta com o mesmo / Abstract: The Americana Hydroelectric power station (Atibaia River-Piracicaba Basin-SPBrazil) was built almost half a century ago; its main objective is to generate electric power. Such hydroelectric power station coexists with a human population in an area highly atfected by problems related to hydric resources degradation. This work has as its aim to establish the interactions between the human population living in Vila Bela (a neighborhood located downstream) and the Americana Hydroelectric power station. Three questions are intended to be answered: i)What changes has the dam caused to the environment? ii) In what ways has the dam atfected the human population social-economically wise? iii)Has the population's behavior interfered in any way with the dam? iv) Besides providing electric power, how can the power station be useful to the area where it is located? The methodology used included interviews based on questionnaires in order to obtain data ITomthe population living in the daro area as well as interviews with institutions related to this study. Through the analysisof such data it is possible to conclude that the interactions between the power station and the human population living near to it arise basically from the Salto Grande Reservoir, because most environmental problems faced by these people are related to it, either directly or indirectly / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientador: César Augusto Moreira / Resumo: Barragens são estruturas construídas com o intuito de criação de um reservatório para represamento de água ou rejeito. A construção de uma barragem deve ser feita de maneira cuidadosa, pois são estruturas que represam uma grande quantidade de água ou rejeito, e problemas nas obras de engenharia, localização imprópria ou falhas na execução do projeto pode vir a causar acidentes e rupturas na estrutura. A principal causa das rupturas e acidentes estão associados à erosão interna (piping) e galgamento (overtopping). Portanto, é fundamental que as barragens sejam monitoradas para que seja possível a garantia da segurança da estrutura. O estudo apresenta resultados da aplicação conjunta dos métodos geofísicos geoelétricos da Eletrorresistividade e Polarização Induzida integrados com o método geotécnico de permeabilidade do solo através do Permeâmetro de Guelph em duas barragens de terra na zona rural dos municípios de Cordeirópolis e Ipeúna (SP). A barragem de Cordeirópolis é caracterizada por solo laterítico argiloso proveniente das rochas básicas da Formação Serra Geral. A barragem de Ipeúna está situada em uma área de afloramento de diamictitos argilosos e sedimentos silto-arenosos do Grupo Itararé. Em cada barragem foram realizadas 2 linhas de tomografia elétrica com os arranjos Schlumberger, Dipolo-dipolo e Wenner, e com espaçamento entre eletrodos de 2 metros. Foram realizados 12 ensaios geotécnico de permeabilidade do solo, com 6 furos de 50 cm de profundidade em cada barra... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Dams are structures built with purpose of creating a reservoir for damming water or tailings. The construction of a dam must be made with careful, as it's a structure that dam a large amount of water or tailing, and engineering problems, improper location or failures in projects execution can lead to accidents and ruptures in the dam structure. The main cause of ruptures and accidents are associated with piping and overtopping. Therefore, it's essential that dams are monitored so that the structure safety can be guaranteed. This study presents results of the joint application of geophysical methods of Electrical Resistivity and Induced Polarization, integrated with geotechnical method of soil permeability using the Guelph Permeameter in two earth dams in the rural area of Cordeiropolis and Ipeuna (SP). The Cordeiropolis dam is characterized by clayey lateritic soil from basic rocks of Serra Geral Formation. The Ipeuna dam is located in an outcrop area of clayey diamictites and silt-sandy sediments of Itarare Group. In each dam two electrical tomography lines were acquired using Schlumberger, Dipole-dipole and Wenner arrays and with electrode spacing of 2 meters. Twelve geotechnical tests of soil permeability were performed, with 6 holes of 50 centimeters depth in each dam. The geophysical results are presented in 2D geophysical sections with resistivity and chargeability. The low electrical resistivity zones were identified as saturated and possible water infiltration zones i... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Milton Dall'Áglio Sobrinho / Banca: Geraldo de Freitas Maciel / Banca: Carlos Henrique de Almeida Couto Medeiros / Resumo: No Brasil existe um número significativo de pessoas que residem em regiões situadas a jusante de barragens. A Lei 12.334/2010 determina aos proprietários de barragens a elaboração de um Plano de Segurança e um Plano de Ação Emergencial para barragens classificadas como passíveis de provocar Dano Potencial Alto. O presente trabalho busca avaliar o comportamento das ondas de cheia geradas por vazões induzidas e vazão de ruptura hipotética da barragem da usina hidrelétrica de Três Irmãos, da CESP - Companhia Energética de São Paulo, para elaboração de um Plano de Ação Emergencial. Foram avaliados os tempos de chegada da onda, as cotas e vazões máximas alcançadas em diferentes pontos do curso d'água, para diferentes cenários. São apresentados mapas de inundação indicando a área atingida pela onda de ruptura que serviram de base para definição de plano de evacuação da população impactada. Foi usado o modelo hidrodinâmico unidimensional HEC-RAS, calibrado a partir da reprodução de níveis d'água históricos. Os hidrogramas de ruptura gerados a partir de diferentes equações resultaram em vazões máximas entre 20.915 e 40.507 m3/s, com tempos de abertura de brecha entre 1,0 e 14,0 h. A onda de cheia foi propagada em uma extensão de 32 km desde a usina até a confluência com o rio Paraná. Os resultados mostraram pouca variação tanto na extensão quanto no tempo de submersão das áreas atingidas pela inundação, com diferença sensível apenas no tempo de chegada do pico. Além disso, as simulações em regime permanente e variável não apresentaram grandes variações nas cotas máximas observadas a jusante, o que mostra que a cheia gerada pela ruptura tem características de onda cinemática, devido ao longo tempo de esvaziamento do reservatório. Tendo em vista que a barragem de Jupiá, localizada a jusante, opera a fio d'água e pode controlar vazões até cerca de 50.000 m3/s, não se ... / Abstract: In Brazil there is a significant number of people living in regions located downstream of Dams. The law 12.334/2010 determines that the dam's owners have to elaborate a Security Plan and an Emergency Action Plan for dams classified as likely to cause High Potential Damage. The present study attempts o evaluate the behavior of waves generated by full flow and flow induced by hypothetical dam rupture of the Três Irmãos hydroelectric, of CESP, Energetic Company of São Paulo, for preparation of an Emergency Action Plan. We evaluated the arrival times of the wave, quotas and peak flows achieved at different points of the watercourse, for different scenarios. Flood maps are presented indicating the area affected by the flood wave that served as the basis for defining evacuation plan of the affected population. It was used the one-dimensional hydrodynamic model HEC-HAS, calibrated from the reproduction of historical water levels. The outflow hydrographs generated from different available equations resulted in peak flows between 20.915 and 40.507 m³/s, with peak times between 1 and 14 h. The dam breach flood wave was propagated along a 32 km reach, from the plant to the confluence with the Paraná River. The results showed little variation in both the extent and the time of submersion of areas affected by flooding, with only appreciable difference in arrival time of the peak. Furthermore, the simulations in steady and unsteady flow regimes showed no large variations of the downstream maximum water depth, suggesting that the resulted flood wave propagates with characteristics of a kinematic wave, due to the long depletion time of the reservoir. The risk of cascade rupture was not identified, considering that at the downstream, the Jupiá dam operates at constant level and can control flow rates up to 50.000 m³/s. From the results and the methodology was elaborated an PAE - Emergency Action Plan for the Três Irmãos ... / Mestre