Escola Superior de Tecnologia
Universidade do Algarve
CESE em Engenharia Civil
Projecto de Investigação Aplicada em Construção
Anexo A
Manual de Utilização do Programa TALUDES
Rui Lança
Faro, 22.04.97
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A-1
ÍNDICE
Introdução
A-02
Requisitos
A-03
Instalação
A-04
Comandos
A-06
Cálculo
A-15
Opções
A-18
Visualizar
A-19
Ajuda
A-19
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A-2
INTRODUÇÃO
O presente trabalho constitui o manual de apoio ao programa TALUDES. Este
programa destina-se à determinação da energia de escoamento e pressões intersticiais no
interior do núcleo das barragens de aterro por diferenças finitas e verificação da estabilidade
de taludes em barragens de aterro através do método de Felenius e Bishop modificado em
cenário de utilização e de acção sísmica integrando os valores das forças de percolação,
permitindo estimar deslizamentos e definindo a distribuição variável com a cota dos
coeficientes sísmicos.
Com excepção do traçado da superfície de escoamento pela parábola básica de
Kozeny, este programa pode ser utilizado para o cálculo de qualquer talude, com ou sem
percolação.
O programa corre em ambiente Microsoft Windows95 e foi escrito em Microsoft
Visual Basic.
Em todos os dados e resultados as unidades são no sistema internacional SI.
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REQUISITOS
O programa TALUDES pode ser instalado num computador Intel 486 ou superior
com o sistema operativo Microsoft Windows95 ou posterior, sendo recomendado um
processador Pentium.
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INSTALAÇÃO
São fornecidas duas disketes que contêm a instalação do programa. Para proceder à
instalação introduz-se a diskete 1/2 na drive e executa-se o programa setup.exe. Então
aparecerá a seguinte caixa de diálogo que permite escolher qual a directoria onde se pretende
instalar o programa,
Figura A.1
após escolher a directoria para prosseguir basta clicar o botão
Figura A.2
de seguida os ficheiros são copiados para a directoria escolhida e o programa é adicionado
ao menu "start programs" do Windows95.
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A-5
Ao iniciar o programa aparece uma janela como a que se indica na figura seguinte, onde
graficamente é mostrada a informação sobre as diversas fases do cálculo.
Figura A.3
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A-6
COMANDOS
Os comandos são dados por meio de menus, que possuem a seguinte estrutura.
Arquivo
Figura A.4
Novo
Limpa todos os dados existentes na memória, sendo necessário confirmação
posterior.
Figura A.5
Abrir
Lê um arquivo com a extensão .bar, que contem a informação referente ao
perfil transversal de uma barragem.
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A-7
Figura A.6
Salvar
Salva num arquivo toda a informação existente na memória referente a um
perfil transversal de uma barragem.
Figura A.7
Imprimir
Imprime uma página com a mesma informação da folha de trabalho visível no
monitor.
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Terminar
Sai do programa sem salvar a informação existente na memória, sendo
necessário confirmação posterior.
Figura A.8
Dados
Figura A.9
Projecto
Chama uma caixa de diálogo através da qual o utilizador pode introduzir a
informação sobre o projecto como o nome da empresa, morada, data, telefone,
fax,
identificação da proposta e observações, esta informação preenche o
cabeçalho da folha de trabalho.
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Figura A.10
Geometria
Chama a caixa de diálogo através da qual o utilizador pode introduzir a
geometria das diversas camadas que constituem o perfil da barragem, como a
superfície, o zonamento e a fundação. Os valores das colunas X devem ser
ordenados de forma crescente, as cotas da superfície devem ser superiores às do
zonamento que por sua vez devem ser superiores às da fundação.
No caso de barragens de terra, o nível freático no interior do corpo da
barragem pode ser qualquer, pois pode ser posteriormente ajustado pela
parábola básica de Kozeny.
É obrigatório o preenchimento de todos os campos, caso no problema real
não existam três camadas distintas, as de sobra podem ser definidas num nível
inferior que não interfira com os testes sobre a possível superfície de rotura.
Nesta caixa de dialogo, também se encontram controlos para gerar uma linha
recta definida por n nós. Na situação de se confirmar na caixa de dialogo opções
“calcular aceleração critica para cada período”, as superfícies são alteradas
segundo o deslizamento ocorrido durante o sismo. Nesta situação é conveniente
ter as superfícies definidas por muitos pontos, pois não são calculadas as
intersecções entre a superfície de rotura e as superfícies dos estratos geológicos,
sendo deslocados sómente os pontos no interior da massa de solo em
movimento.
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A-10
Figura A.11
Materiais
Chama a caixa de diálogo através da qual o utilizador pode introduzir as
propriedades dos materiais constituintes das zonas da barragem. Sendo
necessário o utilizador ter em consideração as variações dos parâmetros
resistentes que ocorrem em alguns tipos de solos devido ao carácter dinâmico
das acções sísmicas.
Figura A.12
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A-11
Grelha de Centros
Chama a caixa de diálogo através da qual o utilizador pode introduzir a
informação sobre o modo de cálculo, sendo manual caso se pretenda analizar
uma única superfície de rotura de centro X0, Y0 e raio R e automático quando
não se conhece a superfície cujo factor de segurança é menor. Nesta situação
são introduzidos os intervalos de variação [Xmin; Xmax], [Ymin; Ymax], [Rmin;
Rmax] e o tamanho dos incrementos através dos quais um valor mínimo atinge
um valor máximo.
Neste comando também se indica qual o número de fatias com que se realiza
o cálculo e o factor de convergência que é o erro máximo permitido nos
processos iterativos.
Figura A.13
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A-12
Caso o modo de cálculo seja manual, as coordenadas do centro da superfície
de rotura podem ser introduzidas gráficamente, posicionando o cursor sobre o
ponto desejado para o centro da superfície e arrastando o rato até que a
distância deste ao primeiro ponto seja o raio pretendido. Durante esta operação
todas as informações necessárias são mostradas na barra de informações situada
na parte inferior da janela principal do programa.
Figura A.14
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A-13
Sismo
Chama a caixa de diálogo através da qual o utilizador pode introduzir a
informação sobre as acções dinâmicas a que o modelo será sujeito.
O modo de cálculo pode ser directo caso se pretenda sujeitar a barragem a
uma aceleração horizontal de k.g sendo g a aceleração vertical da gravidade e k
um valor arbitrado pelo utilizador. Caso se pretenda efectuar o cálculo de acordo
com o regulamento de segurança e acções RSA é necessário introduzir a zona
sísmica, o tipo de terreno e o tipo de sismo. Em situações que seja razoável
assimilar a forma triangular ao perfil triangular da barragem, a frequência é
calculada de forma automática. No caso de a geometria da estrutura não ser
semelhante a um triângulo, escolhe-se a opção forma qualquer, calcula-se a
frequência pelo processo adequado e introduz-se directamente.
Figura A.15
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A-14
Rede de Fluxo
Este comando chama a caixa de diálogo que permite introduzir os dados
relativos à rede de fluxo.
Para a definição da malha que discretiza o domínio para aplicar o algoritmo de
diferenças finitas, introduz-se a abertura da malha, e o ponto de origem. A malha
será gerada entre a superfície do zonamento e a superfície da fundação.
Como o escoamento pode ser analisado em meios anisotrópicos, é necessário
introduzir os coeficientes de permeabilidade horizontal kx e vertical ky.
Para a definição da parábola básica de Kozeny, define-se o tipo de dreno e
as coordenadas dos diversos pontos que o definem de acordo com a figura que
surge na parte inferior da caixa de diálogo.
Figura A.16
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A-15
Cálculo
Figura A.17
Parábola Kozeny
Quando se executa este comando é necessário ter o nível freático e o dreno
definidos. De acordo com a geometria da estrutura, o nível freático ajusta-se
segundo a equação de parábola básica de Kozeny no interior do núcleo da
barragem.
Malha
De acordo com os dados introduzidos no diálogo rede de fluxo referente à
geometria da malha, a zona pertencente ao zonamento é discretizada.
Propriedades do nó
Este comando não se encontra nos menus, no entanto após a geração da
malha é necessário definir as condições de fronteira.
Para ter acesso à caixa de diálogo que permite introduzir os dados relativos
às condições de fronteira, basta colocar o rato sobre o nó pretendido e
pressionar o botão esquerdo. Neste diálogo indica-se se o nó possui condição de
fronteira e qual a energia. Caso o nó seja classificado como condição de
fronteira, a sua cor passa de vermelho para preto.
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A-16
Figura A.18
Cargas Nodais
A rede é calculada, determinando-se a energia, pressões intersticiais e os
gradientes horizontais e verticais em todos os nós pelo método das diferenças
finitas. Após este comando é criado um ficheiro texto com o mesmo nome do
ficheiro de trabalho e na mesma directoria mas com a extensão ‘.per’ contendo
os resultados do cálculo. Caso existam muitos nós, este cálculo pode ser
demorado, como referência indica-se que para 200 nós num processador 486
DX2, são necessários 50 minutos, para o mesmo cálculo num Pentium 166, é
consumido 1 minuto e 50 segundos.
Após este cálculo estar efectuado, posicionando o cursor sobre um
determinado nó e pressionando simultaneamente a tecla ‘ctrl’, é mostrado na
barra de informação os valores da energia de escoamento e da pressão
intersticial. Caso se pressione a tecla ‘shift’ , é mostrada informação referente aos
gradientes do local onde se situa o cursor.
Caudal Percolado
Com base nos resultados obtidos anteriormente, é calculado o caudal que
percola por uma secção do corpo da barragem.
Factor de Estabilidade
O factor de estabilidade é calculado de acordo com os dados introduzidos, se
a rede de fluxo estiver calculada, as forças de percolação calculadas pelo método
das diferenças finitas são tidas em consideração, caso contrário admite-se que a
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água no interior do núcleo está em regime estático e a tensão neutra num ponto é
igual ao peso da coluna de água acima do mesmo ponto. Após este comando é
criado um ficheiro de texto com o mesmo nome do ficheiro de trabalho e na
mesma directoria mas com a extensão .tal contendo os resultados do cálculo.
Factor de Estabilidade 10
Executa a mesma operação do que o anterior mas toma as superfícies de
rotura mais desfavoráveis obtidas em cálculos anteriores.
Esta opção torna-se útil quando se alteram algumas propriedades da
barragem e se pretende actualizar os factores de segurança de superfícies criticas
obtidas em cálculos anteriores.
Apaga Resultados
Limpa os resultados das superfícies criticas que são apresentados na metade
inferior da folha de trabalho.
Apaga uma Superfície
Permite eliminar os resultados relativos a uma superfície calculada
anteriormente. O número da superfície a apagar é definido pela sua posição do
quadro da folha de trabalho.
Figura A.19
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A-18
Opções
Figura A.20
Opções
Este comando permite ter acesso à caixa de diálogo que define as opções de
cálculo. Isto, é se é pretendido ter o coeficiente sísmico variável com a cota, se
são consideradas as forças de percolação na estabilidade do talude e se a
aceleração critica é actualizada para cada período de vibração da estrutura.
Figura A.21
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A-19
Visualizar
Figura A.22
Zoom
Permite ajustar o nível de ampliação da folha de trabalho.
Gradientes
Permite visualizar na folha de trabalho a direcção e norma relativa dos
vectores gradientes.
Actualiza
Actualiza a folha de trabalho.
Ajuda
Figura A.23
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A-20
Sobre
Mostra informação sobre o autor.
Figura A.24
F1
Pressionando a tecla F1, é apresentado ao utilizador o conteúdo do presente
anexo.
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