TUTORIAL BÁSICO GEOSTUDIO 2012®
ESTABILIDADE DE TALUDES
REDE DE FLUXO EM BARRAGENS JHABER DAHSAN YACOUB GRADUANDO EM ENGENHARIA CIVIL-UNESP-CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA
Este tutorial foi elaborado de forma simples, apenas para fins didáticos, para obter informações mais completas consulte a opção ajuda do programa ou o site: www.geoslope.com.
ÍNDICE
1. DOWNLOAD E INSTALAÇÃO............................................................................ 3 2. INICIANDO O PROGRAMA ................................................................................ 3 3. ESTABILIDADE DE TALUDES ........................................................................... 4 3.1
INICIALIZANDO O ARQUIVO ................................................................ 4
3.2
CONSIDERAÇÕES INICIAIS .................................................................... 6
3.3
DESENHO ................................................................................................... 9
3.4
DEFININDO O EIXO DE COORDENADAS .......................................... 18
3.5
DEFININDO AS REGIÕES ...................................................................... 21
3.6
DEFINIDO OS MATERIAIS .................................................................... 25
3.7
CONDIÇÕES DE CONTORNO................................................................ 29
3.7
ANÁLISE ................................................................................................... 36
4. REDE DE FLUXO EM BARRAGENS ................................................................ 42
5.
6.
4.1
INICIALIZANDO O ARQUIVO .............................................................. 42
4.2
DEFININDO OS MATERIAIS ................................................................. 43
4.3
DEFININDO AS CONDIÇÕES DE CONTORNO ................................... 45
4.4
ANÁLISE ................................................................................................... 50
4.5
NOVAS CONDIÇÕES DE CONTORNO ................................................. 56
IMPORTANDO DO AUTOCAD ...................................................................... 58 5.1
ADAPTAÇÕES INICIAIS ........................................................................ 58
5.2
INSERINDO O ARQUIVO ....................................................................... 59
5.3
AJUSTANDO O DESENHO ..................................................................... 61
5.4
INSERINDO O EIXO DE COORDENADAS .......................................... 63
5.5
DEFININDO OS PONTOS ....................................................................... 64
5.6
DEFININDO AS ÁREAS .......................................................................... 66
5.7
DEFININDO OS MATERIAIS ................................................................. 66
5.8
CONDIÇÕES DE CONTORNO................................................................ 67
5.9
ANÁLISE ................................................................................................... 69
RECOMENDAÇÕES ........................................................................................ 72
1.
DOWNLOAD E INSTALAÇÃO
Os programas que serão utilizados neste tutorial estão disponíveis para download no site www.geo-slope.com. Será utilizada a versão 2012, por ser a mais recente, até o momento, disponível para estudantes.
Após download e instalação basta iniciar o programa.
2.
INICIANDO O PROGRAMA
Ao abrir o programa aparecerá uma tela como a imagem a seguir, onde é necessário selecionar a licença de estudante (STUDENT LICENSE).
3
Após selecionar a licença de estudante é necessário escolher qual das opções do pacote geo-studio se deseja trabalhar, no nosso caso vamos iniciar pelo SLOPE/W, o qual faz análises de estabilidade de taludes e posteriormente o SEEP/W que realiza análises de rede de fluxo.
3.
ESTABILIDADE DE TALUDES
Para fins didáticos será demonstrado um caso simples
3.1
INICIALIZANDO O ARQUIVO
Na pagina inicial do GeoStudio, devemos clicar na opção SLOPE/W como mostrado na figura abaixo.
Selecionado o SLOPE/W irá aparecer uma tela, nesta, em ANALYSIS TYPE pode ser escolhido o método desejado, para nosso exemplo, será utilizado o método MORGENSTERN-PRICE Em PWP CONDITIONS FROM, pode ser escolhida a condição de análise, no nosso caso será empregado PIEZOMETRIC LINE, como mostrado pelas imagens a seguir.
4
Na aba SLIP SURFACE é escolhida a direção do deslizamento da cunha, da esquerda para direita ou da direita para esquerda, dependendo de como ser queremos analisar o escorregamento do talude, no nosso exemplo será escolhida da esquerda para direita (Left to Right), demonstrado pela imagem a seguir.
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Para confirmar as escolhas basta clicarmos na opção CLOSE situada na parte inferior direita da janela Caso haja necessidade de modificar as escolhas anteriores, as mesmas podem ser acessadas em → → .
Lembrando que, para realizar qualquer alteração, as mesmas são feitas apenas na aba DEFINE, sendo esta não mais mencionada no decorrer do texto.
3.2
CONSIDERAÇÕES INICIAIS
Antes de iniciar o desenho, é necessário selecionar as unidades e escalas, para tanto devemos seguir em → → → , na barra de ferramentas. Assim estará selecionado o Sistema Internacional. Como mostrado a seguir.
6
Na mesma janela anterior podemos escolher a escala desejada, ou caso se faça necessário acessar novamente a opção anterior, basta ir em → → → / . Para nosso exemplo utilizaremos a escala 1:200 tanto vertical como horizontal. A Figura a seguir ilustra o procedimento acima.
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A opção logo abaixo de SCALE, PROBLEM EXTENTS, nos diz quais as opções mínima e máxima da página, para nosso exemplo podem ser mantidas as opções já existentes. Para melhor enquadrar o desenho, podem ser alteradas as dimensões da página, seguindo na barra de ferramentas em → → , selecionamos, então, a opção de medida em milímetros (mm), bem como as dimensões do papel, largura (WIDTH) e altura (HEIGTH) que, para nosso caso, usaremos 350 mm de largura por 100 mm de altura. Clicar em OK para confirmar as modificações. As Figuras a seguir ilustram o processo.
8
Vamos agora ao desenho da barragem.
3.3
DESENHO
Para desenhar utilizando o próprio programa, existe um atalho na barra de ferramentas com as opções necessárias para realizar o desenho, como ilustrado a seguir.
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
Desenha polylines; Desenha linhas; Desenha setas com uma extremidade; Desenha setas com duas extremidades; Desenha circunferências; e Desenha arcos
As mesmas opções anteriores podem ser acessadas em SKETCH, como mostrado na Figura a seguir.
9
Como o programa utiliza o sistema de coordenadas cartesianas, para facilitar nosso desenho, as opções SNAP GRID e CURSOR COORDINATE TOOLTIP, ambas no canto inferior direito da tela, devem estar selecionadas. Onde a primeira mostra o GRID (pontos escuros ao fundo da tela) e o segundo mostra as coordenas dos pontos junto ao cursor. As Figuras a seguir mostram o procedimento.
Para que o cursor percorra apenas as coordenadas exatas, ou seja, os pontos da grade, devemos ir até a opção → , na barra de ferramentas e verificar se as caixas DISPLAY GRID e SNAP GRID estão ticadas, como nas figuras a seguir. Clicar em CLOSE para confirmar.
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Caso se queira diminuir ou aumentar o zoom da tela, pode-se rolar o ROLLE SCROOL do mause, no sentido entrando no papel para aumentar o zoom ou saindo do papel diminuindo o zoom, ou ainda, clicar nas opções de zoom no canto inferior direito da janela do programa, como mostrado abaixo.
Sabido os atalhos para o desenho e ajustadas as unidades, vamos ao desenho. Para o exemplo inicial adoremos uma barragem uniforme simples, com inclinação 1:3 a montante e 1:2 a jusante, com 4 metros de comprimento de crista. Os passos a seguir ilustram o procedimento para o desenho. Primeiro, selecionamos a opção SKETCH POLYLINES, no menu de atalhos.
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Em seguida procuramos pela coordenada (0;0), ponto inicial do desenho, ao encontrá-la, clicamos na mesma. Após, vamos até a coordenada (30;0) e clicamos nela e assim prosseguimos clicando nas coordenadas desejadas, (30;10) e voltamos a (0,0). Temos, então, o talude de montante com inclinação 1:3, como ilustrado abaixo.
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Ao fechar a figura , basta apertar o botão ESC do teclado, ou o botão direito do mouse, encerrando o desenho. A seguir desenharemos a crista da barragem, seguindo o mesmo raciocínio, clicando nos pontos (30,0); (34,0); (34,10); (30,10), como mostrado em seguida.
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Para finalizar o desenho, nos resta desenhar, seguindo o mesmo raciocínio anterior, o talude de jusante, iniciemos pelo ponto (34,0), em seguida (54,0) e (34,10).
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Ao final do desenho, podemos apagar as linhas auxiliares, para tanto devemos acesar, na barra de atalhos, a opção MODIFY OBJECTS , ou ir até o menu → , ambas mostradas abaixo.
Selecionada a opção, aparecerá uma janela como a seguir.
(1) Seleciona todo o desenho; (2) Deleta o objeto selecionado 15
(3) Fecha a janela; (4) Move o objeto selecionado A última opção move o objeto arrastano-o com o mouse, ou selecionando as coordenadas em MOVE SELECTION BY, as quais se deseja movimentar.
Para apagarmos as linhas auxiliares, basta selecioná-las, uma por vez, e selecionar a opção DELETE da janela MODIFY OBJECTS, ou do próprio teclado. As imagens a seguir demosntram o procedimento.
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Sem a primeira linha auxiliar
Desenho final sem as linhas auxiliares
Para se fechar a janela anteiror basta clicar em fechar, no X acima a direita, em DONE ou na tecla ESC do teclado.
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Finalizado o desenho, é preciso adicionar os eixos de coordenadas.
3.4
DEFININDO O EIXO DE COORDENADAS
Para tal, a opção que define os eixos pode ser acessada na barra de atalhos em SKECHT AXES ou na barra de ferramentas → .
18
Feita a seleção, será aberta uma janela como a mostrada a seguir.
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)
Título eixo Y; Título eixo X; Mostrar os números no eixo; Fonte do eixo; Pontos mínimo, máximo e distância entre os pontos do eixo X Pontos mínimo, máximo e distância entre os pontos do eixo Y; e Distância entre os pontos mostrada no desenho, gerada automaticamente pelo programa
Sabida as opções do eixo devemos locá-lo no desenho. Vamos até o ponto (0,0), clicamos e arrastamos o mouse até que a linha vermelha encobra todo o desenho, como mostrado a seguir.
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Com isso a tabela SKETCH AXES se completará automaticamente, como mostrada abaixo, mas a mesma pode ser modificada.
Para título de ilustração vamos modificá-la. Ticando a opção AUTO INCREMENT SIZE, é possivel alterar a distância em que os números serão mostrados no eixo de coodenadas, alteremos INCR.SIZE para 5 no eixo X e 2 no Y, neste vamos mudar também a opção MAX. para 12, ficando assim:
20
Para concluir clicar em CLOSE, X (fechar) no canto superior direito ou em ESC, no teclado. A imagem a seguir ilustra como ficará.
Para que as análises sejam realizadas, devemos definir as regiões da barragem.
3.5
DEFININDO AS REGIÕES
Iniciemos colocando pontos nos vértices do desenho. Para isso vamos selecionar a opção DRAW POINTS, na barra de atalhos ou em → , na barra de ferramentas.
21
Feita a seleção, adicionemos os pontos aos vértices, de forma semelhante ao modo como desenhamos, ou seja, vamos até a coordenada que nos interessa e nela clicamos, seguimos assim até completarmos todos os vértices.
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Repare que, ao ser selecionada a opção DRAW POINTS, aparece uma janela, como a Figura a seguir, com a informação de que podemos desenhar um novo ponto ou editar um já existente.
Ao criar um novo ponto ou selecionar um já existente para editá-lo, é aberta uma nova janela com as informações das coordenadas do ponto.
23
A seguir, é necessário definir a região da barragem, para então definirmos os materiais. A região é definida pelo atalho DRAW REGIONS, na barra de atalhos ou na barra de ferramentas em → , como mostrado pelas imagens abaixo.
Feita a seleção, aparecerá uma caixa de diálogo, nela é preciso que a opção REGION esteja ticada, a opção CIRCULAR OPENING, ao lado de REGION, é utilizada para desenhar regiões circulares que fogem do escopo deste trabalho. Ticada a opção REGION aparecerá a informação de que pode ser desenhada uma nova região ou editada uma já existente.
A região é inserida clicando-se nos pontos colocados anteriormente, ao se clicar em um ponto e se dirigir a outro, note que aparecerá uma linha vermelha, esta é responsável por delimitar a região. As Figuras a seguir mostram a inserção.
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Podemos apertar a tecla ESC ou ENTER, ambas no teclado, para confirmar a região, ou ainda, ainda a opção fechar no X superior a direita da janela DRAW REGIONS. Lembrando que, caso ocorra qualquer erro, basta selecionar a opção MODIFY OBJECTS, detalhada na página 15. Vamos agora definir os materiais.
3.6
DEFINIDO OS MATERIAIS
A licença para estudantes limita os materiais que podem ser utilizados em apenas três diferentes. Para nosso exemplo será considerada uma barragem uniforme, ou seja, com um único material. Para determiná-lo, é possível acessar o atalho DRAW MATERIALS, ou em → , na barra de ferramentas, como mostrado pelas Figuras abaixo.
25
Reparemos que, ao selecionarmos a opção anterior é aberta uma janela como a Figura a seguir, onde devemos selecionar opção KEYIN.
Selecionada, aparecerá a janela KEYIN MATERIALS, esta também pode ser acessada na barra de ferramentas, em → . A descrição anterior é detalhada pelas imagens seguintes.
A seguir, clicamos em ADD e um novo material aparecerá com a inscrição NEW MATERIAL.
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Vamos mudar a inscrição anterior, para tanto vamos até a opção NAME e mudamos de NEW MATERIAL para Solo do Maciço. A seguir selecionamos a opção MATERIAL MODEL e alteramos a opção NONE para MOHR-COLUMB.
Devemos agora entrar com as características do material. Vamos adotar o peso específico (UNIT WEIGHT) de 20 / ³, coesão (COHESION) de 5 # e ângulo de atrito interno (PHI) de 25°.
Caso se deseje alterar a cor do material, esta pode ser alterada na opção
→
.
27
Podemos, então, escolher a cor desejada, em seguida basta clicar em OK no canto superior direito.
. Escolhida a cor, retornamos para a janela KEYIN MATERIALS, nesta clicamos em CLOSE, no canto inferior esquerdo, voltamos para a janela DRAW MATERIALS, nela estará ticada a opção ASSIGN, basta agora clicar no interior do desenho da barragem.
Para finalizar clicamos em fechar, no X do canto superior direito da janela DRAW MATERIALS.
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Repare que há uma linha verde em volta do desenho (linha que define a superfície do solo), caso se queira tirá-la, basta ir ao atalho VIEW GROUND SURFACE LINE e clicar no mesmo.
Após o processo anterior a barragem ficará como a próxima figura
3.7
CONDIÇÕES DE CONTORNO
Estão definidas as propriedades do material da barragem. Prosseguindo, vamos locar a linha piezométrica (PORE-WATER PRESSURE).
29
Para locá-la, pode-se acessar o atalho PORE WATER PRESSURE na barra de atalhos, ou em → , na barra de ferramentas, como mostrado pelas figuras abaixo.
Ao selecioná-la aparecerá a janela DRAW PIEZOMETRIC LINES, nesta clicamos em ADD, aparecerá o material o qual se deseja adicionar a linha piezométrica. Feito isto, basta clicarmos em DRAW, como ilustrado a seguir.
30
A seguir clicamos na coordenada que desejamos inserir a linha piezométrica, para título de ilustração, no nosso exemplo, locaremos na posição de 9 metros, para tanto, devemos encontrar a coordenada (0,9) e clicar nela e em seguida (27,9).
31
Formada a linha piezométrica basta clicarmos em ESC no teclado, ou com o botão direito do mouse e em seguida em DONE, este mostrado a seguir.
32
Para finalizarmos as condições de contorno devemos selecionar a superfície de escorregamento mais crítica, no nosso caso, o talude de jusante. Para isso selecionamos a opção DRAW ENTRY AND EXIT SLIP SURFACE, na barra de atalhos ou em DRAW→SLIP SURFACE→ENTRY AND EXIT, na barra de ferramentas.
Forneceremos, assim, as informações de entrada e saída da superfície de escorregamento. A próxima Figura ilustra a janela que se abre ao selecionarmos a opção anterior. Lembremos que anteriormente foi selecionada a opção de análise da esquerda para direita, (LEFT SIDE) (RIGHT SIDE). A janela é completada automaticamente ao desenharmos as superfícies de escorregamento no talude de jusante.
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Com a janela anterior aberta, clicamos na posição (32,10) e arrastamos o mouse até a posição (38,8).
34
Em seguida clicamos em na coordenada (45,4) e novamente arrastamos o mouse até o ponto (54,0).
A seguir clicamos em DONE para fechar a janela.
35
3.7
ANÁLISE
Podemos partir para a análise, clicando em SOLVE MANAGER, na barra de atalhos, ou em WINDOW→SOLVE MANEGER, para a primeira opção ficar disponível, devemos clicar com o botão direito do mouse em qualquer lugar da barra de ferramentas, em seguida clicamos em ANALYSIS TOOBAR, com isto aparecerá uma nova barra de atalhos, como mostrado a seguir.
.
A janela a seguir irá aparecer, ticamos a caixa SLOPE/W ANALYSIS em seguida em START.
36
Após aguardarmos um pouco, é então obtido o Fator de Segurança (FS) pelo método Morgenstern-Price, assim como a cunha formada pelo escorregamento da massa de solo.
Para sabermos a superfície de segurança vamos até a barra de atalhos e clicamos em VIEW SAFETY MAP.
Uma faixa adicional de segurança é então gerada.
Na barra de atalhos, em VIEW SLICE INFORMATION, informações sobre as lamelas utilizadas para o cálculo, podem ser obtidas, ou ainda, em VIEW→SLICE INFORMATION, na barra de ferramentas.
Caso se queira criar um gráfico basta ir a GRAPH, na barra de atalhos ou em → , na barra de ferramentas.
Automaticamente aparecerá uma janela com superfície de escorregamento e fator de segurança por lambda, clicando na mesma aparecerá o gráfico, como ilustrado a seguir.
38
Para título de ilustração faremos dois novos gráficos, para tal, devemos clicar em ADD e NEW.
O primeiro, vamos chamar de força normal e selecionar as opções BASE NORMAL e TOTAL NORMAL STRESS.
39
Será feito um gráfico como a seguir.
O segundo, vamos denominar de Resistência ao Cisalhamento e selecionar as opções SLIP SHEAR e SHEAR RESISTENCE.
Um novo gráfico será gerado:
40
Feitos os dois gráficos podemos selecionar ambos, de modo a compará-los, caso se julgue necessário.
Depois de selecionados os gráficos aparecem juntos, para fechar, basta clicar em close.
41
4.
4. REDE DE FLUXO EM BARRAGENS
Assim como no exemplo anterior, será demonstrado um caso simples.
4.1
INICIALIZANDO O ARQUIVO
Iremos aproveitar o exemplo anterior para introduzir as condições de contorno no problema de rede de fluxo. Na aba DEFINE clicamos em
→
.
Irá abrir uma janela como a próxima Figura, nela, selecionamos a opção → / → − . Em seguida basta clicarmos em CLOSE, no canto inferior direito.
42
4.2
DEFININDO OS MATERIAIS
Selecionamos o material da barragem em DRAW MATERIALS, na barra de atalhos.
A janela a seguir é aberta, clicamos em KEYIN. Podemos perceber que o material especificado no exemplo de estabilidade de taludes permanece.
A seguir selecionamos em MATERIAL MODE:
→
.
Em HIDRAULIC PROPERTIES na opção SATURATED CONDUCTIVITY, iremos supor uma condutividade hidráulica de 10;< /= as demais informações permanecem as mesmas. A seguir clicamos em CLOSE no canto inferior direito da tela.
43
Após o processo anterior basta clicarmos no interior da barragem e a mesma ficará da como a Figura a seguir, para fechar clicamos no X da janela DRAW MATERIALS.
44
4.3
DEFININDO AS CONDIÇÕES DE CONTORNO
A seguir selecionamos as condições de contorno na barra de atalhos em DRAW BOUNDARY CONDITIONS ou na barra de ferramentas em →
Abrirá uma janela como a seguir, clicamos em KEYIN.
Há, inicialmente, as opções ZERO PRESSURE e POTENTIAL SEEPAGE FACE. Alteraremos a primeira, inciando pelo nome, chamaremos de MONTANTE e podemos alterar a cor na opção COLOR SET.
45
Em seguida na opção TYPE, selecionamos HEAD com 9 m de carga.
A seguir iremos adicionar a carga à jusante na opção mesmas características de montante.
→
, por possuir as
Alteramos o nome de Montante (2) para Jusante, a carga para 2 m e a cor. Clicamos em CLOSE para fechar.
46
Selecionamos a condição de contorno MONTANTE em ASSIGN e clicamos na linha do talude de montante.
47
Repetimos o processo anterior, agora para o talude de jusante.
A Figura a seguir ilustra a barragem final.
Podemos melhorar a malha de elementos finitos, clicando em DRAW MESH PROPERTIES na barra de atalhos ou em → , na barra de ferramentas.
48
Podemos alterar o tamanho dos elementos finitos, até atingir um total igual ou próximo a 500 elementos, por ser o máximo permitido na versão estudantil. Iremos alterar a opção APPROX. GLOBAL ELEMENT SIZE, observando o número de nós e elementos.
Para este exemplo, ao diminuirmos para 0,77 m, o número de elementos finitos ficou em 498. Caso o comprimento do elemento seja menor, aparecerá uma mensagem de erro, informando que o limite de 500 elementos finitos foi ultrapassado. Basta clicar no X para fechar.
É possível calcular o fluxo num trecho desejado da seção em análise. Para tal clicamos em DRAW FLUX SECTIONS, na barra de atalhos. 49
Na janela que aparecerá, basta clicar em OK, conforme a Figura a seguir.
A seguir, determinamos o local desejado para o cálculo de fluxo, no nosso exemplo, foi escolhida a posição (40,0); (40,8), forma-se, então, uma flecha para indicar o local escolhido, como na Figura a seguir.
4.4
ANÁLISE
Podemos partir para a análise, clicando em WINDOW→SOLVE MANEGER, na barra de ferramentas ou em SOLVE MANEGER, na barra de atalhos.
50
A janela a seguir irá aparecer, ticamos a caixa STEADY-STATE SEEPAGE e em seguida em START.
Após aguardarmos um pouco, obtemos a análise de percolação. A Figura a seguir ilustra o resultado obtido com as linhas de fluxo (em verde), equipotenciais (preto), linha freática (em azul), carga total (gráfico de cores), as flechas em preto representam os vetores velocidade de fluxo e a flecha maior em azul mostra o valor do fluxo.
A Figura a seguir mostra o detalhe do valor de fluxo.
Caso deseje-se desenhar mais linhas de fluxo, clicamos em DRAW FLOW PATHS, na barra de atalhos ou em → , na barra de ferramentas. Em seguida clicamos na linha de montante, a linha de fluxo surgirá automaticamente.
Perceba que o resultado apresentado, possui uma série de informações. Para deixá-lo mais limpo, podemos ticar, na barra de atalhos, as opções mostradas abaixo.
O resultado ficará como a Figura a seguir.
52
Podemos alterar o gráfico de cores, que no caso anterior representa a carga total (Total Head), para um que represente a variação da poropressão (pressão neutra). Para isso vamos até a barra de atalhos e alteramos a opção de análise de TOTAL HEAD para POREWATER PRESSURE.
A Figura a seguir ilustra o resultado.
Podemos, também, identificar os valores de interpolação utilizados pela malha de elementos finitos, para tal clicamos, primeiramente, em (NONE), no menu de atalhos, de modo que possamos observar melhor o desenho, em seguida em VIEW RESULT INFORMATION. As Figuras a seguir ilustram o processo.
53
Escolhido um elemento finito, clicamos no mesmo e uma série de informações é mostrada.
Caso se deseje uma informação mais específica, clicamos em DATA CATEGORY e alteramos para opção desejada, como exemplo, iremos alternar para PORE PRESSURE.
Uma janela como a seguir mostrará os valores específicos de carga total, poropressão em KPa e poropressão em m.
54
Para fechar, basta clicar em CLOSE, no canto inferior direito da janela. Podemos, ainda, identificar os valores que compõe variação de cores, os quais representam, neste caso, a poropressão. Para isso, clicamos em VIEW CONTOUR LINES, no menu de atalhos.
Em seguida, clicamos em DRAW CONTOUR LABELS e nas linhas que representam as divisões de poropressão, como mostrado pelas Figuras a seguir. Caso se queira retirar os valores, basta clicar nos mesmos.
55
O resultado final é mostrado a seguir.
O mesmo pode ser feito para a carga total, como mostrado a seguir.
4.5
NOVAS CONDIÇÕES DE CONTORNO
Para título de ilustração, iremos alterar as condições de contorno. Inicialmente clicamos em DEFINE, na barra de atalhos.
56
Em seguida, em DRAW BOUNDARY CONDITIONS, também na barra de atalho.
Em ASSIGN, alteramos para a opção POTENTIAL SEEPAGE FACE, onde esta estiver situada, indicará que não há fluxo. Utilizaremos, então, na linha de jusante, indicando que não há presença de água à jusante, como mostrado pelas Figuras a seguir.
Podemos fazer novamente a análise, SOLVE MANAGER, na barra de atalhos, ou em WINDOW→SOLVE MANEGER, na barra de ferramentas.
57
A janela a seguir irá aparecer, basta clicarmos em START.
Percebemos pela Figura a seguir, como a alteração nas condições de contorno altera os resultados.
As mesmas análises feitas anteriormente, se aplicam a essa nova condição de contorno.
5.
IMPORTANDO DO AUTOCAD
Além das análises feitas em seções desenhadas no próprio programa, podemos importar desenhos feitos em AutoCad, o que facilita bastante e trás maior precisão, principalmente em seções mais complexas. Para importar o desenho, este deve ter sido salvo em AutoCad, no formato DXF (.dxf). Vamos ilustrar o exemplo da seção 62+04 m da UHE Engenheiro Souza Dias (Jupiá).
5.1
ADAPTAÇÕES INICIAIS
No nosso exemplo vamos iniciar o SEEP/W e antes de inserir o desenho, vamos alterar as coordenas mínimas dos eixos cartesianos, de modo a facilitar a inserção do desenho. Clicamos em → , na barra de ferramentas.
Na janela que se abrirá, vamos a PROBLEM EXTENTS e alterar o mínimo do eixo y de -5 para -10 e clicar em OK, no canto inferior direito.
Observação: A necessidade de alterar a configuração do eixo y se fez necessário especificamente para este exemplo, não sendo obrigatório em todos os casos em que se vão importar desenhos. Deve-se observar a necessidade de cada caso.
5.2
INSERINDO O ARQUIVO
A seguir vamos importar o desenho, para tal devemos ir a SKETCH PICTURES, na barra de atalhos e clicar no mesmo.
59
A janela a seguir será aberta, nela clicamos em ADD.
Devemos localizar a pasta onde está o arquivo originário do AutoCAD, em DXF e clicar duas vezes no mesmo.
A janela a seguir irá aparecer questionando se o usuário gostaria que o próprio programa locasse o desenho. Vamos clicar em NÃO e escolher o local que gostaríamos de locá-lo.
Vamos procurar pela posição (0, -5) e clicar na mesma, lembrando que isso é específico para este exemplo. 60
A janela a seguir abrirá, basta clicar em close e o desenho estará inserido.
Agora podemos perceber o porquê de termos inseridos a imagem na posição (0, -5), pois o desenho feito em AutoCad possui fundação de 5 m e o ponto de origem do mesmo (0,0) no AutoCad corresponde à coordenada (0,-5) no SEEP. 5.3
AJUSTANDO O DESENHO
Com o desenho inserido, percebemos que o mesmo está muito fora da página, o que podemos fazer é alterar o tamanho da página e/ou a escala do desenho.
61
Comecemos alterando a escala em ferramentas, de 1:200 para 1:500.
→
, na barra de
Em seguida, vamos ajustar o comprimento da página em → , vamos alterar a unidade de polegadas (INCHES) para milímetros (mm), a largura (WIDTH) para 350 mm e a altura (HEIGHT) para 80 mm.
62
O desenho agora está bem posicionado, lembrando, mais uma vez, que as adaptações anteriores são específicas para este exemplo.
5.4
DEFININDO O EIXO DE COORDENADAS
Vamos inserir os eixos, assim como explicado na página 20, iniciando pela posição (0,0).
Para ajustar a parte negativa (fundação), ainda na janela aberta SKETCH AXES, vamos alterar a posição mínima do eixo y de 0 para -5 e clicar em CLOSE.
63
5.5
DEFININDO OS PONTOS
Com o eixo locado corretamente, vamos colocar os pontos como informado na página 23, de modo que as regiões fiquem separadas. Para facilitar a locação dos pontos podemos recorrer ao AutoCad, nele há a opção LIST (comando LI) que fornece a descrição de um elemento, inclusive as coordenadas do mesmo, sabido as coordenadas fornecidas pelo CAD, vamos à opção → , na barra de ferramentas, onde podemos editar a coordenada dos pontos, tornando-os mais precisos.
64
Para editar um ponto, selecionamos aquele que nos interessa e alteramos sua coordenada, como mostrado pela Figura abaixo.
Para facilitar a identificação dos pontos no desenho, selecionamos a opção VIEW POINT LABELS, na barra de atalhos, a qual mostra a numeração de cada ponto.
65
5.6
DEFININDO AS REGIÕES
Locados e ajustados os pontos, neste exemplo, vamos distinguir 4 áreas e em seguida defini-las, como descrito na página 26. O resultado final é mostrado a seguir.
Notemos, que, neste exemplo, as 4 áreas distintas são: 1. 2. 3. 4.
Solo de fundação; Solo do maciço; Filtro; Enrocamento.
5.7
DEFININDO OS MATERIAIS
Podemos definir os materiais, como explicado anteriormente na página 45, apenas lembrando que na versão estudantil podem ser utilizados apenas 3 materiais diferentes.
Como exemplo, vamos utilizar o filtro, solo do maciço e solo de fundação, para demonstrar a percolação utilizando 3 materiais.
66
Supondo a percolação: 1. Solo de fundação = 10;> /=; 2. Solo do maciço = 10;< /=; 3. Filtro = 10;? /=.
5.8
CONDIÇÕES DE CONTORNO
Vamos inserir as condições de contorno como demonstrado nas páginas 47 a 50.
Para nosso exemplo utilizaremos como carga: • • •
À montante = 15 m; À jusante = 1 m; Manter Potential Seepage Face.
67
A Figura a seguir ilustra a aplicação à montante
A próxima Figura ilustra a aplicação das condições de contorno no maciço de terra à jusante no filtro a jusante. Na primeira utilizamos POTENTIAL SEEPAGE FACE, para indicar que não há percolação nesta região da barragem. Já na segunda condição de contorno, supomos que há no filtro uma pequena quantidade de água, representado pela nossa condição de contorno “Jusante”.
Podemos melhorar a malha de elementos finitos, como mencionado nas páginas 50 e 51, para nosso exemplo, um elemento com tamanho aproximado de 1,95 m geraram 489 elementos, reparemos como os elementos ficaram maiores em relação ao exemplo anterior, devido a maior dimensão desta barragem.
Como mencionado nas páginas 51 e 52, é possível calcular o fluxo num trecho desejado da seção em análise. Para o nosso exemplo vamos locar nos pontos (70, -5), (70,20). Nosso exemplo ficará como a Figura a seguir.
68
5.9
ANÁLISE
Agora podemos analisar em SOLVE MANEGER, na barra de atalhos ou em → , na barra de ferramentas. Mas antes de fazer a análise é pedido que salvássemos o arquivo. Após ser salvo chegamos ao resultado demonstrado pela Figura a seguir.
Caso o valor do fluxo não apareça, basta clicarmos em DRAW FLUX LABELS, na barra de atalhos ou na barra de ferramentas, em → e em seguida clicar sobre a flecha, o valor aparecerá em seguida. As Figuras a seguir ilustram a descrição anterior.
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As informações obtidas por meio da interpolação dos elementos finitos, como descrito nas páginas 55 a 57, se aplicam de forma interessante nesse exemplo, como veremos a seguir. Voltemos a opção DEFINE, nela clicamos em VIEW MATERIAL COLOR e em VIEW FLUX SECTIONS, ambos no menu de atalho, de modo que o desenho fique melhor observável.
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Notemos, pela Figura a seguir, que há no desenho indicações de PZ’s e NA, que representam piezômetros e um medidor de nível d’água, respectivamente.
Onde há pontos (POINTS) locados no desenho, a malha de elementos finitos os interpola, ou seja, onde há um ponto, há uma série de informações sobre ele, coloquemos, então, pontos onde estão situados os piezômetros e medidor de nível d’água.
Colocados os pontos, podemos analisar novamente.
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Podemos perceber, pela Figura anterior, como a malha de elementos finitos se altera, passando, agora, pelos pontos locados nos instrumentos. E assim como descrito nas páginas 55 a 57, acessamos a opção VIEW RESULT INFORMATION e escolhemos um elemento finito situado em um dos instrumentos, como exemplo, escolhamos o PZ 627, ao clicar no mesmo há uma série de informações.
Dentre as várias informações, lembremos que existe a de carga total, esta nos informa a leitura que este instrumento forneceria. Tendo a leitura real desse instrumento, pode-se fazer uma retro análise, comparando ambos, bem como a percolação de água real e a simulada pelo software. A inserção do desenho feito em CAD, também se aplica à estabilidade de taludes e suas análises de Fator de Segurança.
6. RECOMENDAÇÕES Nesta seção são feitas algumas sugestões. •
Linhas de Fluxo. Deve-se ter cuidado ao interpretar as linhas de fluxo, pois elas podem representar apenas os vetores velocidade. O bom senso deve prevalecer.
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Escala Recomenda-se que arquivos diferentes possuam a mesma escala, pois pode ocorrer dos mesmos se sobreporem, ocorrendo a perda dos desenhos.
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Regiões Uma região não pode se sobrepor à outra, por isso a recomendação de se usar a opção LIST do AutoCad como auxílio, para se ter os pontos corretamente locados.
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Salvamento Deve-se ter cuidado ao fazer alguma alteração, pois muitas vezes o programa salva a alteração, mesmo fechando o arquivo sem salvá-lo.
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