Otimização de Barragens de terra e de concreto construídas sobre solos argilosos.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: SANTOS, Pedro Júlio Castro dos.
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/32401
Resumo: Sabe-se que os projetos de engenharia civil possuem grandes custos e que muitas vezes são mal dimensionados e acabam apresentando ineficiências como fissuras e, em último caso, o rompimento trazendo, dessa forma, riscos à população e ao meio ambiente local. A otimização vem justamente para solucionar esses problemas através de métodos matemáticos com o auxílio de softwares que agem perante os cálculos das diversas possibilidades envolvendo o estudo abordado. Portanto, para onerosas estruturas como as barragens, que desempenham importantes funções na sociedade quanto a armazenagem de água e a geração de energia elétrica, estima-se os custos operantes de sua construção e eficiência estrutural perante os diversos tipos de materiais de sua composição. A implementação deste trabalho proporcionará uma melhor visão de qual material será o melhor para se empregar na construção da barragem, concreto ou terra, do ponto de vista econômico e qualitativo técnico e estrutural e o melhor tipo de solo de fundação, solo argiloso mole ou duro, visando uma melhor eficiência do sistema como um todo, tudo isso graças ao módulo Solver do software Excel que permitiu otimizar o comprimento da base da seção transversal da barragem hipotética analisada. Ao final do processo de otimização obteve-se satisfatórios resultados acerca do comprimento da base da barragem, comparando-se com os resultados encontrados em Massad (2010), e os valores dos coeficientes de segurança quanto ao deslizamento e ao tombamento dentro dos limites permitidos pela Eletrobrás (2003). Tornou-se possível, também, analisar que o volume de material a ser empregado na construção da barragem de concreto é cerca de cinco vezes menor se comparado com a barragem de terra, entretanto, devido ao alto custo relativo por metro cúbico que o concreto apresenta, notou-se, também, que as situações envolvendo a barragem de concreto apresentaram valores de custo, por metro linear, quase dez vezes maiores em relação a barragem de terra. Portanto, a barragem de terra apresentou o melhor material em termos de economia de custos para a obra. Entretanto, para uma maior segurança atrelada a uma menor utilização de material, e consequentemente menor área de implantação, o concreto tornou-se o mais indicado. Verifica-se, por fim, que para um solo argiloso menos resistente (argila mole) o fator de segurança da obra quanto ao deslizamento diminui drasticamente, o que acarreta uma situação mais vulnerável que poderá exigir maior volume de material a ser empregue e um maior custo de implantação da obra.
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A implementação deste trabalho proporcionará uma melhor visão de qual material será o melhor para se empregar na construção da barragem, concreto ou terra, do ponto de vista econômico e qualitativo técnico e estrutural e o melhor tipo de solo de fundação, solo argiloso mole ou duro, visando uma melhor eficiência do sistema como um todo, tudo isso graças ao módulo Solver do software Excel que permitiu otimizar o comprimento da base da seção transversal da barragem hipotética analisada. Ao final do processo de otimização obteve-se satisfatórios resultados acerca do comprimento da base da barragem, comparando-se com os resultados encontrados em Massad (2010), e os valores dos coeficientes de segurança quanto ao deslizamento e ao tombamento dentro dos limites permitidos pela Eletrobrás (2003). Tornou-se possível, também, analisar que o volume de material a ser empregado na construção da barragem de concreto é cerca de cinco vezes menor se comparado com a barragem de terra, entretanto, devido ao alto custo relativo por metro cúbico que o concreto apresenta, notou-se, também, que as situações envolvendo a barragem de concreto apresentaram valores de custo, por metro linear, quase dez vezes maiores em relação a barragem de terra. Portanto, a barragem de terra apresentou o melhor material em termos de economia de custos para a obra. Entretanto, para uma maior segurança atrelada a uma menor utilização de material, e consequentemente menor área de implantação, o concreto tornou-se o mais indicado. Verifica-se, por fim, que para um solo argiloso menos resistente (argila mole) o fator de segurança da obra quanto ao deslizamento diminui drasticamente, o que acarreta uma situação mais vulnerável que poderá exigir maior volume de material a ser empregue e um maior custo de implantação da obra.It is known that civil engineering projects entail significant costs and often suffer from inadequate design, resulting in inefficiencies such as cracks and, in extreme cases, structural failure, posing risks to both the population and the local environment. Optimization techniques, aided by mathematical methods and software tools, are employed to address these issues by calculating various possibilities within the scope of the studied problem. Therefore, for costly structures like dams, which play vital roles in society regarding water storage and electricity generation, the construction's operating costs and structural efficiency concerning different materials in their composition are estimated. This work's implementation will provide a better understanding of which material is more suitable for building the dam, concrete or earth, from both an economic and technical-quality perspective. It will also determine the most suitable type of foundation soil, whether soft clayey soil or hard soil, aiming for improved system efficiency as a whole. All of this is made possible through the Solver module of Microsoft Excel, which optimizes the length of the hypothetical dam's cross-sectional base. At the end of the optimization process, satisfactory results regarding the length of the dam's base were obtained, compared to findings in Massad (2010), and the values of safety coefficients for sliding and overturning remained within the limits allowed by Eletrobrás (2003). It was also possible to analyze that the volume of material required for constructing the concrete dam is approximately five times smaller compared to the earth dam. However, due to the relatively high cost per cubic meter of concrete, situations involving the concrete dam showed nearly ten times higher cost values per linear meter compared to the earth dam. Therefore, the earth dam proved to be the more cost-effective material for the project. However, for enhanced safety combined with reduced material usage and consequently a smaller footprint, concrete became the more recommended choice. Finally, it is observed that for less resistant clayey soil (soft clay), the safety factor concerning sliding significantly decreases, making the situation more vulnerable and potentially requiring a greater volume of material and higher implementation costs.Universidade Federal de Campina GrandeBrasilCentro de Ciências e Tecnologia Agroalimentar - CCTAUFCGMEDEIROS, Eduardo Morais de.MEDEIROS, E. M.http://lattes.cnpq.br/7696115928204611MEDEIROS, Larissa Layerr Oliveira de.MEDEIROS, L. L. O.http://lattes.cnpq.br/3035749722763202PEREIRA, Arthur Coutinho de Araújo.PAMPLONA, Paulo Xavier.SANTOS, Pedro Júlio Castro dos.2023-10-032023-10-26T18:26:54Z2023-10-262023-10-26T18:26:54Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/32401SANTOS, Pedro Júlio Castro dos. Otimização de Barragens de terra e de concreto construídas sobre solos argilosos. 2023. 64 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Civil) - Centro de Ciências e Tecnologias Agroalimentar, Universidade Federal de Campina Grande, Pombal, Paraíba, Brasil, 2023.porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCG2023-10-26T18:26:54Zoai:localhost:riufcg/32401Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512023-10-26T18:26:54Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false
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