Barajul Gura Raului

Barajul Gura RauluiModelare elemente finite

Ansys

DEPARTAMENTUL DE INGINERIE HIDROTEHNIC

Scopul modelului & continutul prezentariiCaracterizarea integritatii structurale a barajului Gura Raului functie de conservarea/ cresterea perioadelor proprii monitorizare comportare baraj

Scurta prezentare a barajuluiDate initiale & realizare model matematicPrincipii urmarite si etape in realizarea modelului si a discretizarii Discretizari realizate exempluRezultate obtinuteConcluzii

Acest lucru se realizeaza prin determinarea periodica a caracteristicilor dinamice proprii ale barajului si evaluarea integritatii structurale a acestuia. Determinarea caracteristicilor dinamice proprii se realizeaza prin masuratori de vibratii, bianuale (la finalul sezoanelor rece/ cald).2

situat la cca. 25 km de Sibiu, pe Valea Cibinului folosinte: alimentare cu apa si producere de energie electricaclasa/ categoria de importanta: I/ BPIF 1979/ NNR atins 1981dimensionare plot principiu distribuirii optime a volumului de beton (Iul din Romania)inclinare paramente: amonte 1:0.57/ aval 1:0.28Barajul Gura Raului - prezentare

Dimensionarea caracteristicilor geometrice ale plotului tip s-a fcut, pentru prima dat n Romnia, pornind de la principiul distribuirii optime a volumului de beton, n sensul repartizrii acestuia spre seciunea de fundaie i ctre piciorul aval al plotului obinnd astfel coborrea centrului de greutate al plotului i mrirea momentului de inerie al seciunii de fundaie, iar prin acestea, reducerea volumului de beton pus n oper.Tot n ideea optimizrii profilului plotului tip, nclinarea paramentului amonte este foarte mare permind astfel nlocuirea unei pri din greutatea necesar a plotului (beton) cu greutatea apei pe paramentul amonte.

La data proiectrii barajului, nu existau n lume dect 3 baraje cu paramentul amonte avnd panta 0,57 0,6. Prin adoptarea soluiei de baraj cu ciuperc i contrafori cu seciune variabil n plan orizontal se realizeaz o economie de beton de 14% fa de soluia cu contrafori de grosime constant. Deoarece n zona albiei caracteristicile fizico mecanice ale terenului erau mai slabe dect n zona versanilor a fost necesar adaptarea fundaiei la aceste condiii prin lungirea ei i prin crearea unei suprafee de fundare continue pe zona aval. Cu tot acest consum suplimentar de beton n zona de albie, economia realizat prin adoptarea contraforilor cu seciune variabil n plan orizontal este pentru ntregul baraj de 25000 m3 beton reprezentnd 8% din volumul total de beton.3

baraj cu contraforti ciuperca hmax = 73.5 m22 de ploturi de 15 m latime Lcoronament = 328m3 ploturi deversante, 14 ploturi curente, 2 ploturi mixte, 3 ploturi baraj greutategrosime contrafort variabila pe inaltimeBarajul Gura Raului date tehnice

lime contrafort (variabil) 4,50 - 8,0 mcota la coronament 662,50 mdMcota la NNR 658,60 mdMcoeficient maxim de evidare 0,7panta paramentului aval 1 : 0,28panta paramentului amonte 1 : 0,57

4

Modelare elemente finite Principii urmaritedeterminarea carateristicilor proprii de vibratie ale barajuluianaliza si interpretarea masuratorilor de vibratii realizatediscretizare regulata (elemente cu geometrie regulata)numar elemente acceptabil (putere de calcul disponibila)discretizare parti esentiale - fara prize/ amenajare coronamentplot nedeversant - h maxplot deversantcamp deversant (3 ploturi deversante)intregul barajAutocad 2D / 3DAnsys

Modelare elemente finite Numar modele

plot nedeversant plot deversant

camp deversant

intregul barajploturi masurate in campaniecomportare spatiala/ efect podcomportare spatiala structura

Discretizare etape de lucru

realizare plot + teren in Autocad 3D coordonate absolute gestionare solide - layere discretizare in Autocad slice obiecte 3Dimportare blocuri in Ansys (*.sat) separata pt fiecare solidrealizare elemente in Ansys 1 bloc = 1 elementatribuire material elementelorunire elemente aferente solidelor fisier input *.txt

extindere model in adancime, amonte aval si lateral - 3Hbaraj7

Discretizare elemente folosite si conditii de margine

elemente SOLID 45elem. finite liniare, isoparametrice, 3D cu 3 grade de libertate pe nod (ux,uy,uz)

proprietati de material E, , beton, teren fundare si voal etansare

conditii de margineacceleratie gravitationalalimite model noduri blocate interactiune baraj lac Westergaard mase aditionale (Mass21)

Discretizare model 1 plot curent 6230 noduri 5080 elemente

< 5 min analiza spectrala

6370 noduri 5070 elemente

< 5 min analiza spectralaDiscretizare model 2 plot deversant

Discretizare model 3 camp deversant

17000 noduri 15200 elemente

5 10 min analiza spectrala

Discretizare model 4 tot barajul

212600 noduri 205100 elemente aprox 2 h analiza spectrala

Rezultate analiza 1 plot curent

f1 = 2.150 HzT1 = 0.465 sprimele 6 moduri proprii forme deformate

Rezultate analiza 2 plot deversantf1 = 2.150 HzT1 = 0.465 sprimele 6 moduri proprii forme deformate

Rezultate analiza 3a camp deversant (coronament liber)f1 = 2.151 HzT1 = 0.465 sprimele 6 moduri proprii forme deformate

Rezultate analiza 3b camp deversant (coronament unit)f1 = 2.151 HzT1 = 0.465 smoduri diferite fata de varianta cu coronamentul liberprimele 6 moduri proprii forme deformate

Rezultate analiza 4 tot barajulf1 = 2.379 HzT1 = 0.420 sprimele 6 moduri proprii forme deformate

ConcluziiModelele si masuratorile se refera la comportarea de ansamblu a barajului Gura Raului (in domeniul elastic) in conditiile considerarii ca sursa de vibratie vibratiile ambientale.

Frecventele/ perioadele proprii de vibratie obtinute prin modelare matematica se inscriu in domeniul de frecvente asteptat pentru configuratia geometrica a barajului si sunt apropriate de cele masurate (diferenta dintre cele 2 fiind intre 9% si 20%).

Cele mai bune rezultate au fost oferite de modelul ce a inclus intregul baraj eroare de cca. 9%.

Valorile rezultate in urma masuratorilor/ calculelor ilustreaza starea de siguranta corespunzatoare a barajului.