Made available in DSpace on 2017-07-10T17:56:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Emeson_Tavares_da_Silva.PDF: 4737591 bytes, checksum: 14cf711bc7d75474d95e05e5a2b14415 (MD5) Previous issue date: 2012-02-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Los tiempos en que vivimos tiene una serie de retos y de las "noticias" que inciden en nuestra vida diaria y pasar por los modos de ser, de producir y (re) producción de nuestra existencia. A mí me enseñaron que vivimos en una "aldea global", donde se interconecta a todo ya todos. Todo pasa y me puede controlar en "tiempo real": las guerras, los desastres, la delincuencia, la violencia urbana, las victorias, derrotas, que es crónica y banal, las excepciones que se promociona como una regla, las dificultades y los amores de la gente común confinado en um paraíso ecológico, o dentro de una casa. Es la vida sin causa y consecuencia. Todo es tal como es. En Brasil es visible a la idea de la deconstrucción, es el momento de la "modernidad" del "progreso" de la "exención del primer país del mundo". Así que gracias a estos principios el gobierno del Estado de Paraíba se apropió de la apariencia seductora de abastecer las necesidades de abastecimiento de agua en la ciudad de Campina Grande y la Itatuba municipios, Aroeiras, Inga, Mogeiro, Itabaiana, Salgado de Sao Félix, Juripiranga, Pilar, São Miguel de Taipu y Fagundes, ambas ubicadas en la microregión del Agreste de Paraiba, que parecen beneficiarse, así, más de 134 000 personas y construye Acauã. Pero esta construcción no ha traído progreso, por el contrario las comunidades costeras más dañadas. Por lo tanto, esta tesis tuvo como objetivo discutir los recuerdos, los caminos de la vida y las luchas de los afectados por esta presa, con experiencia concreta, dialetizada, ofrecido por el advenimiento del desplazamiento obligatorio de la construcción de represas Acauã. Con el fin de lograr este propósito, se realizaron entrevistas con los desplazados, basado en la metodología de historia oral. El documento señala que los daños ocasionados a las famílias afectadas, en muchos casos no fueron suficientes para que puedan reanudar sus vidas y la reestructuración en un nuevo territorio en términos de los cambios impuestos por la construcción de la presa y el desplazamiento interrumpe el patrón de organización social la población involucrada. La base teórica y conceptual de este trabajo se basa en las ideas y preocupaciones de E.P.Thompson, los conceptos de la cultura, la experiencia, para la entrega de la idea de que la experiencia de ser golpeado por la presa Acauã provocado y alimentado el debate mediante la creación de condiciones para la oxigenación de la aerodinámica, la estructura, consolidando la formación de la circulación de las personas afectadas por las represas que nacen del diálogo entre la razón y la realidad, el tratamiento de este diálogo, este experimento en la conciencia. La lucha de los trabajadores por mejores condiciones de vivienda y la crónica viva permite que el proceso de formación de la clase obrera en la actualidad, mostrando que en el actual contexto de Paraiba es la experiencia de la lucha de revisión de instalaciones de producción histórico que no tiene en cuenta el estado de Paraíba, en la hora actual vive, como la lucha por el medio ambiente terrestre articulada y movilizada por los trabajadores. / A época em que vivemos apresenta uma série de desafios e novidades , que se impõem ao nosso cotidiano e atravessam os modos de ser, de produzir e (re)produzir nossa existência. A mim foi ensinado que vivemos numa aldeia global , onde tudo e todos estão interligados. Tudo acontece e posso acompanhar em tempo real : as guerras, as catástrofes, os crimes, a violência urbana; as vitórias, as derrotas; o que é crônico e banal, as exceções que são apregoadas como regra; as agruras e amores de pessoas comuns confinadas em um paraíso ecológico ou dentro de uma casa. É a vida sem causa e sem consequência. Tudo é porque é. No Brasil é visível a ideia de desconstrução, é momento de modernidade , de progresso , de isenção do país no primeiro mundo . Assim impulsionado por esses princípios o governo do Estado da Paraíba se apropriou do pretexto sedutor de suprir as necessidades de abastecimento de água da cidade de Campina Grande e dos municípios de Itatuba, Aroeiras, Ingá, Mogeiro, Itabaiana, Salgado de São Félix, Juripiranga, Pilar, São Miguel de Taipu e Fagundes, ambos localizados na microrregião do Agreste paraibano, que pareceria beneficiar, assim, mais de 134 mil pessoas e constrói a Acauã. Entretanto essa construção não trouxe tal progresso, pelo contrario prejudicou ainda mais as populações ribeirinhas. Assim, essa dissertação se propôs a discutir as memórias, as trajetórias de vida e lutas dos atingidos por essa barragem, vivenciadas concretamente, dialetizada, proporcionadas pelo deslocamento compulsório no advento da construção da Barragem de Acauã. A fim de atingir o objetivo proposto, foram realizadas entrevistas com os reassentados, com base na metodologia de história oral. O trabalho aponta que as indenizações feitas às famílias atingidas, em muitos casos não foram suficientes para que as mesmas pudessem retomar e reestruturar suas vidas em um novo território, diante da mudança imposta pela construção da barragem e que o deslocamento desestruturou o padrão de organização social da população envolvida. A base teorica-conceitual desse trabalho é construída com base nas ideias e inquietações de E.P.Thompson, a partir dos conceitos de cultura, experiência, pois parto da ideia que a experiência de ser atingido pela Barragem de Acauã provocou e alimentou a reflexão, criando condições para a oxigenação do racionalizado, do estruturado, alimentando a formação do movimento dos atingidos por barragens que nasce do dialogo entre razão e realidade, do tratamento dado a esse diálogo, a essa experiência, na consciência. A luta desses trabalhadores por condições melhores de moradia e de vida possibilita historiar o processo de formação de classe trabalhadora no momento presente, mostrando que no atual contexto paraibano há essa experiência de luta revendo a produção historiográfica local que não considera o Estado da Paraíba, nesse atual momento vivido, como ambientes de luta pela terra articuladas e mobilizadas pelos trabalhadores.

As barragense os reservatórios são projetados considerando um risco de falha. As consequências de uma falha devem ser avaliadas, como parte do projeto de uma barragem e também para barragens já existentes, com o objetivo de diminuir os riscos a que está exposta a população. Este estudo buscou revisar aspectos relevantes do impacto do rompimento de uma barragem, avaliar as incertezas envolvidas quando se utilizam modelos matemáticos como ferramenta básica, e desenvolver a análise para o reservatório de Ernestina, no rio Jacuí, no Rio Grande do Sul. O modelo simplificado SMPDBK e o modelo hidrodinâmico DAMBRK, do National Weather Service (Serviço meteorológico), dos E.U.A., utilizados como metodologia básica, são descritos em todos os aspectos relevantes à simulação do rompimento de barragens. Os modelos SMPDBK e, mais profundamente, DAMIBRK foram comparados, testados e aplicados ao caso do rompimento hipotético da barragem de Ernestina. Foi realizada uma análise de sensibilidade dos resultados do modelo DAMBRK a diversos parâmetros e hipóteses de representação matemática. O rompimento hipotético da barragem de Ernestina foi analisado, desde a probabilidade do seu acontecimento, até a estimativa preliminar da população atingida e dos seus prquízos. O modelo SMPDBK apresentou resultados razoáveis frente ao modelo DAMBRK. Os resultados do modelo DAMBRK mostraram-se especialmente sensíveis ao tamanho máximo que a brecha atinge no seu desenvolvimentoe ao nível da água no interior do reservatório quando se inicia o rompimento. O tempo de formação da brecha e a rugosidade do leito do rio também se revelaram importantes. Os resultados preliminares mostraram que o rompimento hipotético de Ernestina deve atingir diretamente as residências de cerca de 800 habitantes. Aproximadamente 600 hectares de terra cultivada devem ser atingidos e pelo menos quatro pontes sobre o rio Jaçuí devem ser destruídas. As barragens de Passo Real e Maia Filho, bem como todo o sistema de geração de energia do rio Jacuí, não devem sofrer conseqüências. / Dams and reservoirs are designed assuming a level of risk. Consequentes of the failure of a new dam must be taken into account as part of its design and, for existing dams, as a means to lower the risk it poses to the population. This work reviewed relevant aspects of dam break analysis, availed the uncertainty when using a mathematical modeling technique and developed a dam break analysis for the Ernestina dam, on Jacuí River, Rio Grande do Sul. The simplified mathematical modem SMPDBK and the hydrodynamic model DAMBRK, both from National Weather Service, U.S.A ., were used as the basic methodology, and are described in all aspects relevant to dam break analysis. Both models, especially DAMBRK, were compared, tested ad applied to the hypothetical ruptura of Ernestina dam. The sensitivity of DAMBRK to many parameters and mathematical representation analysis was analyzed. The hypothetical failure of Ernestina dam was analyzed, from the failure risk to a preliminary estimate of the endangered population. Results of the SMPDBK model were reasonable as compared to DAMBRK's. DAMBRK results showed great sensitivity to maximum breach width and initial reservoir water level. A little lower, but also important, was the sensitivity of DAMBRK to breach formation time interval and river boundary friction. According to the preliminary results, the hypothetical Ernestina dam failure will cause direct damages to the houses of 800 people. Near 600 hectares of agriculture land will be submerged and almost tour bridges will be destroyed. The downstream located dams, Passo Real and Maia Filho, and the whole Jacuí Generation System, will not be damaged.

[pt] O Peru se localiza na região denominada cinturão de fogo do Pacífico, onde se registra aproximadamente 85 porcento da atividade sísmica mundial. Como grande produtor de minérios, importantes estruturas são construídas no país para desenvolvimento de projetos de mineração, incluindo barragens de rejeitos. Nesta dissertação é investigado o potencial de liquefação dinâmica de uma barragem de rejeitos localizada na região central do Peru, que atualmente passa por uma etapa de alteamento pelo método construtivo da linha de centro. A liquefação dos solos é um fenômeno caracterizado pela perda de rigidez e resistência durante curto intervalo de tempo, mas suficiente para causar instabilidades e, em casos extremos, o colapso da estrutura. Análises numéricas foram realizadas para verificar o potencial de liquefação dinâmica da barragem, representando o comportamento cíclico dos materiais suscetíveis à liquefação pelo modelo constitutivo UBCSand e de Byrne, considerando terremotos de magnitude 8,2, 7,8 e 8,1. Resultados numéricos obtidos foram comparados com formulações simplificadas, utilizadas na prática de engenharia para determinação do fator de segurança contra liquefação dinâmica. As análises indicaram que rejeitos finos, abaixo do nível de lençol freático, apresentam potencial de liquefação, conforme valores do parâmetro de razão de poropressão (ru) computados, porém sem provocar risco à estabilidade geral da estrutura. São também apresentados resultados de deslocamentos permanentes em alguns pontos da barragem e dos rejeitos. / [en] Peru is located in the region called the Pacific fire belt, where approximately 85 percent of the world seismic activity is recorded. As a major ore producer, important structures are built in the country to develop mining projects, including tailings dam. The dissertation investigates the potential for dynamic liquefaction of a tailings dam located in the central region of Peru, whose height is currently being raised by the center line construction method. Liquefaction of soils is a phenomenon characterized by loss of stiffness and resistance over a short period of time, but sufficient to cause instability and, in extreme cases, the collapse of the structure. Numerical analyses were carried out to verify the dynamic liquefaction potential of the dam, representing the cyclical behavior of the materials susceptible to liquefaction by the constitutive model UBCSand and Byrne, considering an earthquakes of magnitude 8,2, 7,8 and 8,1. Numerical results obtained were compared with simplified formulations used in the practice of engineering in order to determine the safety factor against dynamic liquefaction. The analyses indicated that fine tailings, below the water table level, have potential for liquefaction, according to the values of the poropression parameter (ru) computed, but without risk to the general stability of the structure. Results are also presented in terms of permanent displacements at some points of the dam and tailings.

[pt] Em uma barragem de terra homogênea responsável pelo abastecimento de água de um empreendimento privado, observou-se um processo inicial de carreamento de partículas finas próximo ao pé do talude de jusante, situação tida como um dos principais modos de falha de barragens. Embora esta anomalia tenha sido devidamente controlada na estrutura em estudo, este trabalho buscou encontrar as causas para a ocorrência detectada, visando aprofundar o conhecimento sobre o assunto. Para isso, investigou-se o histórico da estrutura, coletou-se amostras indeformadas próximo a região de interesse com a função de realizar ensaios de laboratório para caracterizar o solo no local, determinar os parâmetros físicos, aferir coeficientes de permeabilidade sob diferentes tensões efetivas e encontrar a sua curva característica (SWCC) através de ensaios de papelfiltro. Com os resultados dos ensaios, foram elaborados modelos computacionais sob diferentes cenários para investigar o comportamento dos gradientes hidráulicos. Foi empregado o software Plaxis LE para esta função. Avaliou-se se a adoção de parâmetros não saturados ou a consideração de análises tridimensionais promoveria alguma alteração no padrão de fluxo na estrutura em estudo, o que não ocorreu. Também foi considerado se a interação solo-atmosfera poderia gerar gradientes hidráulicos críticos através de ciclos de chuva e evaporação, mas também não houve resultados críticos. Ao variar o coeficiente de permeabilidade no corpo da barragem, observou-se que existe uma relação inversamente proporcional com o gradiente hidráulico. Desta forma, entende-se que a presença de solos orgânicos no pé do talude de jusante pode ter acarretado o processo de carreamento observado. / [en] In a homogeneous earthfill dam responsible for the water supply of a private company, an initial process of internal erosion was observed near the base of the downstream slope, which is listed as one of the main dam failures causes in the world. Although this problem has been correctly solved at the studied structure, this thesis aimed to find the causes for the detected anomaly in order to increase knowledge about this subject. To do so, the history of the structure was investigated, undisturbed samples were collected near the region of interest to carry out laboratory tests to characterize the soil, determine the physical parameters, measure permeability coefficients under different effective stresses and find its characteristic curve (SWCC) through filter paper tests. With the results of the tests, computational models were elaborated under different scenarios to investigate the behavior of hydraulic gradients. The software Plaxis LE was used in this work. It was evaluated whether the adoption of unsaturated parameters or 3D analysis would promote any change in the flow pattern in the studied structure, which did not occur. It was also considered whether the soil-atmosphere interaction could generate critical hydraulic gradients through rainfall and evaporation cycles, but there were no critical results either. Although, permeability seems to have a an inversely proportional relationship with hydraulic gradient. Thus, it is understood that the formation of organic soils at the toe of the downstream slope may have led to the observed internal erosion process.

[pt] A análise das condições de fluxo na barragem de Curuá-Una (Pará) tem como objetivo avaliar a viabilidade geotécnica quanto à elevação do nível de operação do reservatório. A Usina de Curuá-Una (operada pela REDE Celpa) é responsável pelo abastecimento elétrico de Santarém. No entanto, nos horários de grande consumo, a produção de energia tem se mostrado insuficiente. O alteamento do reservatório de Curuá-Una é uma alternativa para o aumento de geração energética. Curuá-Una destaca-se por ser fundada em terreno arenoso, solução poucas vezes utilizada no mundo. A barragem de terra é do tipo zonada, com altura máxima de 26m e comprimento de 600m. Os parâmetros geotécnicos necessários para as análises do presente trabalho foram obtidos em ensaios de laboratório, em informações referentes à construção e em dados de instrumentação durante a operação da barragem. As análises numéricas foram realizadas com o programa FLOW3D. A retroanálise do regime de fluxo, feita com base na piezometria, possibilitou a estimativa das permeabilidades dos diversos materiais. A partir destes dados foi possível simular as poropressões associadas a diferentes níveis do reservatório. Foram definidos três níveis de alerta (normal, atenção e emergência) referentes à segurança da barragem. As análises indicam que a barragem opera atualmente dentro do nível normal e que um alteamento de 1,5m do reservatório não afeta a condição de segurança. O aumento das subpressões na base da barragem foi também avaliado, com os resultados mostrando um incremento máximo de 5 por cento. / [en] The analysis of flow conditions in Curuá-Una Dam, State of Pará, has the objective of evaluating the geotechnical feasibility of raising the operation level of the reservoir. Curuá-Una Power Plant, operated by REDE Celpa, is responsible for the electric supply of Santarém city. However, in periods of peak consumption, the energy production has been insufficient. Raising of Curuá-Una reservoir is an attractive alternative for increasing energy production. Curuá-Una Dam is distinguished for being constructed on sandy alluvial soil, which is a solution rarely used in the world. The earth dam is zoned, with maximum height of 26m and crest length of 600m. The geotechnical parameters were obtained from laboratory tests, field instrumentation data and construction reports. The numerical analyses were carried out with FLOW3D program. A back-analysis of flow behavior was performed for evaluating permeability parameters, taking into account results from piezometers installed in the dam and in the foundation materials. These parameters were used to predict pore pressures associated to different reservoir levels. Three levels of alert conditions (normal, attention and emergency) referring to the safety of the dam have been defined. The analyses indicated that the dam is operating within normal levels and a 1.5m rising of the reservoir shall not affect dams safety. The uplift pressures, due to different reservoir levels, have also been evaluated, with results showing a maximum increment of 5 percent.

[pt] O Peru está localizado em uma área de alta atividade sísmica conhecida como cinturão de fogo. Os terremotos registrados com diferentes mecanismos de falha resultam da interação entre as placas tectônicas de Nazca e Sul-americana. É nesta região onde acontecem atividades de mineração no país, juntamente com a construção de grandes estruturas civis, como barragens de rejeitos, projetadas para armazenar grande quantidade de material na menor área possível. Neste trabalho, foi avaliado o comportamento sísmico de uma barragem de rejeitos localizada em Arequipa, Peru, construída com o método a montante. Em evento sísmico ocorrido em 2013, a barragem sofreu trincas no seu corpo, recalques na crista e pequenos vulcões de areia, indicando a redução dos parâmetros de resistência no rejeito devido a possível fenômeno de liquefação. Nesta pesquisa, a estimativa da ameaça sísmica foi feita por métodos probabilísticos, com o terremoto artificial de projeto obtido por método de ajuste espectral. Foram feitas análises pseudo-estáticas de estabilidade dos taludes, bem como estimados deslocamentos permanentes e o potencial de liquefação dinâmica por métodos simplificados. A análise global da barragem de rejeitos foi executada pelo método dos elementos finitos, considerando o modelo constituivo UBC3D-PLM para simular o comportamento mecânico dos rejeitos sob carregamento cíclico. / [en] Peru is located in an area of high seismic activity known as the fire belt. Earthquakes recorded with different failure mechanisms result from the interaction between the Nazca and South-American tectonic plates. It is in this region where mining activities take place in the country, along with the construction of large civil structures, such as tailings dams, designed to store large amounts of material in the smallest possible area. In this work, the seismic behavior of a tailings dam located in Arequipa, Peru, built with the upstream method, was evaluated. In a seismic event that occurred in 2013, the dam suffered cracks in its body, settlement in the crest and small sand boils, indicating the reduction of the tailings resistance parameters due to possible dynamic liquefaction. In this research, the seismic hazard assessment was made by probabilistic methods, with the artificial design earthquake obtained by the spectral adjustment method. Pseudo-static analyzes of slope stability were performed, as well as the estimated permanent displacements and the potential of dynamic liquefaction were obtainded by simplified methods. The global seismic analysis of the tailings dam was carried out through the finite element method, considering the UBC3D-PLM constitutive model to simulate the mechanical behavior of tailings under cyclic loading.

[pt] A ocorrência de dois acidentes de proporções inaceitáveis no Brasil, num período de 4 anos, resultou em problemas de confiança nos projetos e na operação de barragens de rejeitos, em especial as construídas pelo método de montante. Esse trabalho tem o objetivo de auxiliar no entendimento dos riscos de barragens de rejeitos, propondo uma metodologia para estimativa desses riscos e indicação de valores para limites de aceitabilidade e tolerabilidade. A metodologia proposta foi aplicada em duas barragens que romperam recentemente, Barragem de Fundão (Mariana/MG) e Barragem de Feijão (Brumadinho/MG), e uma barragem existente, a Barragem do Germano. A aplicação do método probabilístico FOSM em conjunto com a análise de equilíbrio limite por Spencer foi sugerida para estimar a probabilidade de ruptura por liquefação. Adicionalmente, a probabilidade de ocorrência dos gatilhos foi estimada de acordo com as características e operação da barragem. Nos casos estudados nesse trabalho, as probabilidades de ruptura determinadas pela metodologia desenvolvida são iguais a 36 por cento no caso de Fundão, 47 por cento no caso de Feijão e 3 por cento no caso de Germano. Os resultados mostraram que o risco associado às barragens que romperam era incompatível com qualquer obra de engenharia e muito acima dos limites normativos considerando as consequências da ruptura. / [en] Two accidents in tailings dams occurred in the last few years in Brazil and they resulted in the lack of trust in their design and performance. The aim of this work is to provide a better understanding of the risks on existing tailings dams, presenting a methodology for risk estimate and recommendation of values for acceptability and tolerability limits. The combination of the Spencer’s limit equilibrium method and the first-order second-moment (FOSM) probabilistic method (Christian et al., 1992) were chosen to be applied in the Fundão Dam (collapsed in 2015 in Mariana/MG), Feijão Dam (collapsed in 2019 in Brumadinho/MG), and Germano Dam. There is also a methodology suggested for trigger probability evaluation according to the dam s characteristics and operation. The probabilities of rupture through liquefaction during the time of the accidents are 36 per cent in case of Fundão Dam, 47 per cent in case of Feijão Dam and 3 per cent in case of Germano Dam. The results shows that the risk associated with the collapsed structures was much higher than the tolerable level of the standards.

[pt] Construção de barragens de terra é uma atividade milenar, empregada com o objetivo de atender às mais diversas necessidades humanas como o armazenamento de água, irrigação, regularização de cursos d água, geração de enregia elétrica, etc. Ao longo da história, o projeto destas obras de terra passou de conceito simples, baseados em técnicas empíricas e regras intuitivas, para as análises modernas que consideram o comportamento da barragem em suas diversas fases de vidas (construção, enchimento do reservatório, regime de plena operação), sob carregados estáticos e sísmicos, condições de contorno complexas e sofisticadas relações constitutivas dos materiais da estrutura e do maciço de fundação. Nesta trabalho a construção, primeiro enchimento do reservatório e a resposta sísmica da barragem de terra de Pomacocha, Peru, são analisados pelo método dos elementos finitos, utilizando o software ABAQUS (versus 6.3). Os campos de tensão e de deslocamentos para diversos estágios de aplicação dos carregamentos estático e sísmico são apresentados, incluindo-se histórias de deformação e de tensão para determinados pontos do corpo da barragem e do solo de fundação. / [en] Dam construction is a millenary activity, carried out with the objective of fulfilling human necessities as water supply, land irrigation, water flow regularization, electric power generation, etc. Along the history, the design of these earthworks evolved from simple concepts, based on empirical techniques and rules of thumb, to modern analyses that consider all phases of a dam s life (construction, first reservoir filling, full operation) understatic and seismic loads, as well as complex boundary conditions and sophisticated constitutive relationships for the structure itself and the foundation mass. In this work, the construction, first reservoir filling and the seismic response of the Pomacocha Dam, located in Peru, are analyzed by the finite element method using the software ABAQUS (version 6.2). At several loading stages the corresponding stress and displacement are presented as well as, for some specific points in the dam body and in the foundation soil, the characteristic stress and strain histories during the static and seismic loads.

[pt] Simulações numéricas tendem a simplificar o comportamento de problemas reais, na maioria das vezes pela adoção de um modelo 2D para descrição da resposta hidráulico-mecânica de barragens de terra, escavações, fundações, etc., com base na maior facilidade da construção geométrica de malhas, rapidez de processamento, simplicidade na introdução das condições de contorno, menor dificuldade na obtenção dos parâmetros de engenharia, etc. Entretanto, para certos fenômenos como o fluxo através de barragem em vales estreitos ou no rebaixamento do lençol freático para execução de escavações para construção de fundações, os efeitos tridimensionais podem afetar consideravelmente os resultados obtidos com uma solução simplificada, seja em termos de vazão, cargas, gradientes hidráulicos ou fatores de segurança. Esta dissertação tem como objetivo principal analisar problemas de fluxo, na condição transiente e/ou permanente, considerando solos saturados e parcialmente saturados, em simulações 2D e 3D pelo método dos elementos finitos buscando destacar as principais diferenças entre as respostas obtidas, ressaltando as principais vantagens e dificuldades da realização de uma simulação 3D em relação a uma análise simplificada 2D. Os exemplos numéricos abordados neste trabalho se referem à barragem de terra Macusani, no Peru, à escavação realizada para construção das estruturas da Pequena Central Elétrica Canoa Quebrada - MT e ao rebaixamento do lençol freático para construção das fundações do shopping Brooklin na cidade de São Paulo - SP. / [en] Numerical simulations tend to simplify the behavior of real problems, mainly through the choice of 2D models to describe the hydromechanical responses of earth dams, excavations, foundations, etc., partly because it is easier to construct geometrical meshes, it is simpler to impose the required boundary conditions, the computer calculations are done more rapidly and the estimation of the engineering parameters, either through field or laboratory tests, are less difficulty than it would be if the problem was treated as a complete 3D case. However, for certain phenomena such as the flow of water through dams situated in narrow valleys or the water drawdown in excavations for construction of building foundations, 3D effects can considerably affect the results when compared to a simplified 2D solution, either in terms of quantity of flow, hydraulic heads and gradients, security factors, etc. The main goal of this dissertation is the analysis of flow problems, both in transient and permanent conditions, considering fully saturated or partially saturated soils, employing 2D and 3D numerical models based on the finite element method in order to highlight the main differences between the computed answers, emphasizing the advantages and difficulties of both approaches. The numerical examples studied in this work are the earth dam Macusani, situated in Peru, the excavation carried out for the construction of the structures in the small hydroelectric plant Canoa Quebrada - MT, and groundwater drawdown for the execution of the foundations of the Brooklin shopping mall, in the city of São Paulo - SP.

A subpressão consiste em um dos maiores problemas no que diz respeito à segurança de obras hidráulicas. A execução de vedações com cortinas de injeção de cimento, associadas à drenagem é de suma importância para coibir as ações da água percolada através de suas fundações. Torna-se, portanto, indispensável conhecer elementos para a verificação do bom funcionamento destes sistemas. Grande parte dos critérios de subpressão utilizados hoje no dimensionamento de barragens é baseada em métodos determinísticos e empíricos, com origem em experiência acumulada sob certas condições específicas. Quando tais critérios são utilizados para lugares específicos, com feições geológicas peculiares, podem não refletir os dados utilizados anteriormente. Tanto projetos sem segurança como antieconômicos podem resultar desta prática. Neste trabalho, procura-se avaliar a eficácia dos sistemas de vedação e drenagem de maneira probabilística, utilizando métodos estatísticos e dados obtidos durante a execução de obras já prontas, de modo a considerar a heterogeneidade dos maciços de fundação. A primeira parte da pesquisa consistiu, portanto, na compilação e ajuste de curvas de distribuição estatística aos valores de absorções de água e calda de cimento das barragens da Usina Hidrelétrica de Salto Caxias e da derivação do Rio Jordão. As duas localizam-se no Estado do Paraná e são de propriedade da COPEL - Companhia Paranaense de Energia. Ambas são fundadas em rochas basálticas, mas possuem diferentes características de permeabilidade. A eficácia de uma cortina de injeção pode ser dividida em duas: na dos trabalhos de injeção, com o controle dos valores de calda de cimento absorvida, e na da cortina em si, através da verificação da diminuição das subpressões e das vazões de percolação. Assim, através da análise da tendência das curvas de distribuição encontradas, foi possível comprovar o bom resultado dos trabalhos de injeção realizados nas duas obras. Na segunda parte da pesquisa, é proposta uma metodologia de análise probabilística da eficácia das cortinas de vedação e de drenagem. Esta metodologia baseia-se nos princípios do método de Monte Carlo, gerando-se cenários aleatórios de acordo com as curvas de distribuição estatísticas obtidas da primeira parte do trabalho. Através de simulações numéricas com elementos finitos, com valores de permeabilidades das fundações obedecendo àquelas distribuições estatísticas, foi possível obter uma distribuição estatística das subpressões. Com isso, pode-se proceder a análises de confiabilidade, e probabilidades de falha podem ser obtidas utilizando leituras de instrumentação ou mesmo critérios de subpressão. / One of the biggest problems for hydraulic works safety is the uplift pressure. The execution of grouting, associated with drainage, is very important to control seepage through concrete dam foundations. Therefore, appropriate means to check the efficiency of those systems are essential for dam safety evaluation. Most of the uplift pressure criteria used nowadays for dam design is based on deterministic and empirical methods, originated from accumulated experience under certain specific conditions. When such criteria are used for a specific site, peculiar geological features may not be reflected in the data basis used as previous experience. Either unsafe or uneconomic designs may result from such practice. In this work, grouting and drainage systems effectiveness are evaluated in a probabilistic way, using statistical methods and data obtained during grouting execution, which provide good assessment for foundation properties variability. The first part of the research consisted, therefore, in the compilation and statistical distribution curves adjustment of data from Salto Caxias and Jordão river Hydroelectric Power Plants water pressure tests and grouting takes. The two dams are located in the state of Paraná, Brazil, and are owned by COPEL - Companhia Paranaense de Energia. They are founded on basaltic rocks, but have different permeability characteristics. Grout curtain effectiveness can be divided in two: in the grouting operation, with the treatment of cement grout take data, and in the curtain, which is measured by uplift and seepage reductions. Thus, by analyzing statistical distribution trends, it was possible to verify treatments effectiveness in the two dams. In the second part of the research, a probabilistic analysis methodology of drainage and grouting curtains effectiveness is proposed. This methodology is based on Monte Carlo method principles, randomly generating scenarios according to statistical distributions obtained in the first part of the work. By means of numerical simulations with finite elements, using foundation permeability coefficients following those statistical distributions, it was also possible to obtain a statistical distribution of uplift forces. Reliability analyses can be performed, and failure probabilities can be obtained using instrumentation readings, or even any uplift pressure criterion.