Otimização do faseamento construtivo de estruturas constituídas por grandes volumes de betão : estudo do canal do descarregador de cheias de uma barragem

Abstract

Tendo em vista evitar riscos elevados de fissuração em construções constituídas por grandes volumes de betão, são geralmente estabelecidas limitações construtivas, tais como imposição de altura máxima das camadas e de tempos mínimos entre os inícios de betonagens de camadas sequenciais. Geralmente estes limites são estabelecidos pelo dono de obra, com base em experiências prévias ou com base em exigências regulamentares. No entanto, esta abordagem é demasiado simplificada por não considerar as complexidades envolvidas no risco de fissuração de cada caso específico. O presente trabalho descreve os estudos realizados para a avaliação da possibilidade de diminuir o tempo entre duas fases subsequentes de betonagem da zona corrente do descarregador de cheias de uma barragem. Adota-se uma metodologia de simulação numérica do comportamento termo-químico-mecânico na fase de construção, com recurso a software baseado no Método dos Elementos Finitos. O problema térmico é simulado recorrendo a um modelo em regime transiente que permite determinar a evolução da temperatura no betão tendo em conta o calor de hidratação do cimento, as condições ambientais e a geometria da estrutura. A capacidade de previsão das ferramentas de análise do problema térmico é validada através de resultados da monitorização de temperaturas realizada durante uma das betonagens da obra. Por fim, são realizadas análises paramétricas com o objetivo de avaliar as consequências da alteração do ciclo construtivo.

In order to avoid high cracking risk in construction of massive elements, limitations are generally established on the construction process, such as the imposition of maximum height of concreting layers and minimum time between consecutive casting phases. Construction phasing/schedules are generally set by owners and contractors based on previous experiences or on regulation requirements. However, this approach tends to be conservative as it overlooks several factors that influence cracking risk. This paper describes a study conducted to evaluate the possibility of optimizing the height and time interval between two subsequent concreting stages of a channel of a dam spillway. The study is based on the numerical simulation of construction through coupled thermo-chemo-mechanical FEM based software. The thermal problem is simulated using a transient model for determining the temperature evolution in the concrete taking into account the heat hydration, environmental conditions and the geometry of the structure. The predictive performance of the numerical tools adopted for the thermal problem is validated by considering the temperatures measured during one of the concreting phases. Special emphasis is given to choice of modeling parameters based on previous experiences of the research team. Finally, the evaluation of alternative construction scenarios and their cracking risk is made using the validated model.