Modelação do comportamento estrutural de barragens de betão sujeitas a reacções expansivas

Abstract

O presente trabalho pretende contribuir para o aperfeiçoamento dos modelos para análise do comportamento de barragens de betão ao longo do tempo, submetidas a processos expansivos devidos a reacções químicas de origem interna. O desenvolvimento destas reacções expansivas, determinado pela composição do betão e influenciado pelos campos térmico, higrométrico e de tensões, pode provocar fissuração e contribuir para a deterioração precoce das obras. O trabalho aborda, na parte inicial, a fenomenologia dos processos expansivos, salientando-se os factores de natureza física e química que mais os influenciam. De seguida apresentam-se os aspectos relacionados com a identificação e a caracterização das reacções expansivas, no que respeita às evidências físicas e aos seus efeitos estruturais. Analisam-se, entre outras obras, as barragens portuguesas afectadas por esta patologia. A influência dos factores que regulam o desenvolvimento do processo expansivo (composição do betão, temperatura, humidade e estado de tensão) é quantificada com base num modelo de interacção químico-mecânico, permitindo uma estimativa das expansões à escala das obras de engenharia. Este modelo foi integrado num código computacional de elementos finitos que considera o comportamento diferido do betão, através de um modelo viscoelástico com maturação, e o surgimento e propagação da fendilhação, por meio de uma formulação de dano. Utiliza-se uma técnica incremental na discretização das acções que permite simular a evolução do comportamento ao longo do tempo, tendo em conta os fenómenos diferidos e o progressivo desenvolvimento da fissuração. Apresentam-se dois estudos de aplicação a barragens portuguesas afectadas por processos expansivos. O primeiro estudo refere-se à barragem de Santa Luzia, uma abóbada construída entre 1939 e 1943, em que a magnitude das expansões é moderada. O segundo estudo reporta-se à barragem de Pracana, uma obra de contrafortes cuja albufeira foi mantida vazia durante mais de uma década após trinta anos de exploração, devido à fendilhação generalizada da sua estrutura provocada por grandes expansões diferenciais, que depois foi reabilitada, encontrando-se desde então em exploração normal há cerca de quinze anos. Os resultados destes estudos demonstram o interesse e as potencialidades das metodologias desenvolvidas na quantificação do processo expansivo, na interpretação do comportamento observado e na avaliação das condições de segurança das obras.