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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.c3sl.ufpr.br:1884/36907 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Godke, Bruna |
| Contributors | Santos, Adriana de Paula Lacerda, Marques Filho, Jose, 1958-, Universidade Federal do Paraná. Setor de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Construção Civil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | 143p. : il. algumas color., grafs., tabs., application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPR, instname:Universidade Federal do Paraná, instacron:UFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Disponível em formato digital |
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