Tomada de Água do Reforço de Potência de Venda Nova III
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1. e Z f OAT ZZ Se O SS 5 Ss 3 So E S E SA o RL So So SS X J xX R XKX A SSS iT lt lt Figura 10 Detalhe do m dulo central da pe a fixa do septo horizontal esquerda e da soleira direita Para a avalia o da adequabilidade desta solu o importa referir que foram identificadas como principais desvantagens condicionantes a ter em considera o na decis o as indicadas de seguida Maior robustez da pe a fixa Necessidade de detalhe mais rigoroso do posicionamento e da compatibiliza o das armaduras de segunda fase com todos os elementos da pe a fixa Redu o de espa o de trabalho na montagem C Lima A Ferreira e C Sarmento A estas zonas est como se sabe normalmente associado um espa o de trabalho muito reduzido para dobragem e posicionamento das armaduras de segunda fase Apesar de tal dificuldade ser comum tamb m noutras solu es dado o aumento da robustez da pe a fixa com a incorpora o de chapas relativamente espessas e pouco espa adas tornou se imperativo que a compatibiliza o de todos os elementos fosse levada a cabo de forma ainda mais cuidadosa na fase de projeto 3 4 Torre de manobra 3 4 1 Comportamento din mico Para avalia o do comportamento din mico da estrutura e para estimativa dos modos de vibra o principais considerou se no modelo2. O dimensionamento estrutural do bocal da tomada de gua foi fortemente condicionado pela combina o relacionada com o caso de carga que corresponde ao diferencial de press o de 50 kPa nas grades como a o vari vel base Este valor foi imposto pelo fornecedor de equipamentos ap s an lise da estabilidade das grades perante poss veis obstru es no escoamento e implica que a estrutura do bocal fique sujeita a um esfor o de tra o elevado aquando do funcionamento do circuito em bombagem Tal facto condicionou o resultado dos diferentes elementos flex o composta e aliado s grandes dimens es dos v os do bocal teve impacto marcante nas espessuras e na armadura obtida A Fig 4 apresenta uma planta da zona do bocal da tomada de gua enquanto na Fig 5 pode ver se o mapa dos assentamentos verticais da laje de fundo obtidos para a combina o de servi o condicionante em termos de cargas verticais e de acordo com o modelo num rico tridimensional referido do ponto 3 1 As Fig 6 e 7 apresentam respetivamente a montagem da armadura da soleira e a betonagem das paredes laterais do bocal da tomada de gua gt gt Pat TAI 0 17 so Cad oh no 0 14 0 13 ese eeeeo 290 00 4 nNosvDSo 0 04 0 03 WNorm cm Cases 20 ELS ji 2246 O Figura 4 Planta da zona do bocal da tomada de gua Figura 5 Mapa de assentamentos verticais d
3. o e desempenho estrutural Relativamente ao maci o de funda o e dado o volume de bet o envolvido cerca de 1800m a altura e extens o das camadas de betonagem foram controladas limitando se a uma altura m xima de betonagem de 2m O faseamento de betonagem da torre foi tido em conta limitando a abertura de fendas devido a fen menos de retra o associados betonagem das aduelas em fases distintas Neste ponto s o inclu das algumas fotografias da evolu o da constru o dos elementos estruturais descritos nos pontos anteriores verificada at data o os E O URiIas RV Pi E t po ame md me ENE PET ZA 1 OOU LEL Zar AN Figura 18 Cobertura do bocal e maci o da torre Figura 17 Betonagem das paredes do bocal Tomada de gua do refor o de pot ncia de Venda Nova HI Figura 22 Vista geral da Tomada de Agua de Venda rolante Nova II CONCLUS ES A procura de um comportamento estrutural bem definido para a Tomada de gua de Venda Nova HI foi conseguida e a solu o de fixa o encontrada para as grades do bocal n o gerou constrangimentos de execu o A execu o da obra demonstrou portanto a adequabilidade das solu es de projeto e o resultado obtido testemunho da simbiose alcan ada entre as exig ncias estruturais arquitet nicas e funcionais REFER NCIAS 1 2 3 4 5 6 NP EN 1991 1 4 2010 Euroc digo 1 Projecto de Estruturas
4. implementou se uma solu o que consiste na instala o de uma ponte rolante met lica de 30ton de capacidade nominal cujo caminho de rolamento uma viga met lica IPE 600 apoiada em duas consolas curtas de bet o armado existentes em cada uma das paredes do p rtico Dado o impacto final desta estrutura e a necessidade de integra o da mesma no panorama global da paisagem da albufeira de Venda Nova o desenvolvimento da solu o para instala o e movimenta o das comportas envolveu tamb m a participa o de t cnicos da especialidade de arquitetura 3 AN LISE ESTRUTURAL 3 1 Modelo num rico tridimensional Na Fig 3 apresenta se o modelo tridimensional da tomada de gua de Venda Nova III elaborado no programa de c lculo Autodesk Robot Structural Analysis Profissional 2012 RSA2012 onde se recorreu a elementos de casca para an lise do comportamento conjunto da estrutura do bocal torre e p rtico Figura 3 Modelo com elementos de casca da estrutura da tomada de gua de VNIII elaborado no RSA2012 Efetuou se uma an lise n o linear el stica para avalia o dos esfor os onde os pain is que simulam a zona de funda o do bocal e da torre foram considerados apoiados em meio el stico com uma rigidez avaliada a partir do m dulo de deformabilidade do maci o rochoso 5GPa e do coeficiente de Poisson 0 25 valores estes que foram estimados com base nos resultados de estudos geol gico geot cnicos previamente executa
5. s 0 683 1 200 a v m s 0 512 1 140 3 5 Maci o de Funda o A an lise e dimensionamento do maci o de funda o foi complementada com recurso a um modelo de casca bidimensional com sec o transversal ao eixo do circuito hidr ulico Tal permitiu avaliar a trajet ria de tens es e estimar os esfor os instalados nas zonas junto das ranhuras devido rea o do maci o na lateral perante as cargas verticais Este elemento funciona como uma cunha confinada pelo maci o rochoso e permite conferir o encastramento necess rio para a estabilidade da torre de manobra A Fig 12 ilustra o modelo descrito bem como a trajet ria de tens es normais obtida i EE y SRAL w PRN TEN JA ni lt 4 t s a a ia ema pr pi e St 1 i i als no N o ess Pere EA DA 32 EES A 333 A i as Er se y as ASA ENN RN NN EE gt g2 SSS a o S Automatic direction E ogi m Sar E i EI 1 89 A n yo A E gt 16 SAM gt EN ARS 3 N PER ja E gt 7 EN NI JE pe gt gt E SYY MPa LZS pa Nan PA Ns RD rr dd a F Figura 12 Mapa e trajet ria de tens es normais no maci o esquerda e direita respetivamente R 3 6 P rtico Sob o ponto de vista funcional do p rtico de apoio aos equipamentos optou se por uma solu o em bet o armado para a qual se procurou tamb m uma conjuga o harmoniosa entre a sua fun o e integra o arqui
6. Encontro Nacional BET O ESTRUTURAL BE2012 FEUP 24 26 de outubro de 2012 Tomada de gua do Refor o de Pot ncia de Venda Nova HI gt Cristina Sarmento Celso Lima 1 Ra 1 RESUMO O aproveitamento hidroel trico de Venda Nova est a ser alvo do segundo refor o de pot ncia e com a sua conclus o passar a ter a maior central hidroel trica em Portugal em termos de pot ncia instalada As obras iniciaram se em Abril de 2010 e prev se a sua conclus o em Julho de 2015 No presente artigo aborda se o dimensionamento estrutural da tomada de gua constitu da pelo bocal torre de manobra e p rtico de apoio ao equipamento de movimenta o das comportas focado com especial aten o o dimensionamento estrutural do bocal e da torre de manobra com 24 m de altura e 4 m de raio interior e sobre a qual est o instalados todos os equipamentos necess rios opera o das comportas Neste ponto destaca se tamb m um p rtico em bet o armado encastrado no topo da torre com cerca de 15m de altura e que funciona como apoio da ponte rolante que permitir a movimenta o das comportas D se ainda especial relevo a algumas singularidades desta obra como o caso da solu o encontrada para garantir a estabilidade das grades do bocal em condi es extremas devidas a perdas de carga associadas sua obstru o durante o funcionamento dos grupos em bombagem Palavras chave Tomada de gua Refor o de Pot ncia
7. Venda Nova HI 1 INTRODU O O refor o de pot ncia de Venda Nova III ser constitu do por dois grupos revers veis com pot ncia total de 746 MW e estima se que este venha a ter uma produ o m dia bruta de eletricidade de 1038 GWh ano Com uma queda de aproximadamente 414m e com um caudal de cerca de 200 m s a tomada de gua deste refor o de pot ncia assume portanto um relevo preeminente face sua dimens o relativamente s j existentes no nosso pa s Poder dizer se que em termos comparativos a sec o da zona da entrada do bocal do segundo refor o de pot ncia do aproveitamento hidroel trico de Venda EDP Departamento de Projetos e Investimentos de Engenharia Civil Funda es e Estruturas Porto Portugal andre ferreira O edp pt EDP Departamento de Projetos e Investimentos de Engenharia Civil Funda es e Estruturas Porto Portugal cristina sarmento O edp pt EDP Departamento de Projetos e Investimentos de Engenharia Civil Funda es e Estruturas Porto Portugal celso limaWedp pt Tomada de gua do refor o de pot ncia de Venda Nova HI Nova cerca de duas vezes mais larga e mais alta do que a do primeiro refor o de pot ncia deste mesmo aproveitamento Fig 1 e que ao longo dos seus 13 2 m de altura livre no tro o Inicial se poderia acomodar facilmente um edif cio vulgar de quatro pisos TUBO DE AREJAMENTO Figura 1 3D ilustrat
8. a laje de fundo para a combina o de servi o condicionante K Ca q R Figura 6 Montagem da armadura na soleira Figura 7 Betonagem das paredes laterais C Lima A Ferreira e C Sarmento 3 3 Os septos e o sistema de fixa o das grades do bocal 3 3 1 Metodologia construtiva A constru o de uma tomada de gua envolve uma grande intera o com equipamentos mec nicos sejam eles por exemplo as comportas ou as grades de prote o Dada a complexidade de montagem e posicionamento de alguns destes elementos em obra a betonagem de certas zonas efetuada em duas fases distintas Foi o caso das ranhuras das comportas e das grades de prote o do bocal onde o faseamento construtivo passou por construir em primeira fase toda a estrutura de bet o com exce o das zonas das ranhuras onde se situam os elementos de fixa o que foram betonadas em segunda fase ap s montagem e correto posicionamento de todos os sistemas mec nicos de fixa o 3 3 2 A a o das grades do bocal As grades do bocal instalam se nos seis v os originados pela grelha formada pelos dois septos verticais e pelo septo horizontal Em cada um dos v os as grades funcionam simplesmente apoiadas na dire o vertical transmitindo as a es ao septo horizontal soleira e laje de cobertura O septo horizontal transmite os esfor os para as paredes laterais e para dois septos verticais que por sua vez transferem os esfor os para as lajes da c
9. de bet o Parte 1 1 Regras gerais e regras para Edif cios NP EN 1992 1 1 2010 Euroc digo 2 Projecto de Estruturas de bet o Parte 1 1 Regras gerais e regras para edif cios NP EN 1998 1 1 2009 Euroc digo 8 Projecto de estruturas para resist ncia aos sismos Parte 1 Regras gerais ac es s smicas e regras para edif cios REBAP Regulamento de Estruturas de Bet o Armado e Pr esfor ado Decreto Lei n 349 C 83 de 30 de Julho RSA Regulamento de seguran a e ac es para estruturas de edif cios e pontes Decreto Lei n 235 83 de 31 de Maio ASCE 1989 Civil Engineering Guidelines for Planning and Designing Hydroelectric Developments Volume 2 Waterways 10
10. dos Adicionalmente a este modelo foram tamb m efetuados modelos mais simples para zonas espec ficas da estrutura nomeadamente para valida o das espessuras na zona das ranhuras das comportas e para dimensionamento dos septos para os quais se elaboraram modelos bidimensionais planos e modelos de barra respetivamente Para al m da a o da press o hidrost tica exterior para o N vel de Pleno Armazenamento e das a es permanentes associadas ao peso pr prio da estrutura e s associadas ao passadi o existente para a liga o da torre margem esquerda do rio C vado foram consideradas as seguintes a es vari veis Tomada de gua do refor o de pot ncia de Venda Nova HI Sobrecarga nas lajes da torre de manobra com valor de 10kN m2 Sobrecarga na laje de cobertura do bocal com valor de 10kN m2 A o do vento segundo a NP EN1991 1 4 1 A o s smica por meio de espectros de resposta segundo a NP EN1998 2 Diferencial t rmico na torre de AT 10 C Diferencial de press o entre montante e jusante das grades frontais do bocal de AH 50 kPa admitindo o funcionamento do circuito em turbina e em bombagem Para evitar que se Instale uma press o hidrost tica desequilibrada nas faces da soleira do bocal no caso de um abaixamento r pido da albufeira foram previstos drenos dispostos em quinc ncio com um afastamento de 2 m na zona a montante da comporta ensecadeira 3 2 Bocal e Funda o da torre de manobra
11. e cerca 50 na dire o Y tendo os restantes modos uma express o diminuta no comportamento din mico global da torre E oe e ima Dae er SEE i K Hi b y Tama a per Modo 1 Modo 5 Figura 11 Principais modos de vibra o da torre da tomada de gua Tomada de gua do refor o de pot ncia de Venda Nova HI 3 4 2 An lise S smica A an lise s smica foi efetuada de acordo com a NP EN 1998 2 avaliando se os esfor os resultantes da a o s smica a atuar independentemente e posteriormente combinando se cada dire o com 30 dos valores obtidos para a dire o perpendicular A tomada de gua de Venda Nova III encontra se inserida no munic pio de Montalegre para o qual se resume no Quadro 2 as acelera es de projeto consideradas nas dire es horizontais e vertical Tomou se um coeficiente de comportamento igual a 1 5 e uma classe de import ncia de n vel IV concluindo se que a a o s smica n o se revelou condicionante no dimensionamento final da torre A espessura de 1 m foi condicionada pela garantia de encastramento do p rtico cota 703 00 e manteve se constante em toda a altura da torre por condi es arquitet nicas e construtivas As armaduras obtidas foram essencialmente reguladas pela a o do gradiente de temperatura interior exterior de 10 C Quadro 2 Acelera es s smicas de projeto consideradas Sismo Tipo I Sismo Tipo II as m s 0 35 0 8 Coef Import ncia 1 95 1 5 as m
12. ivo das tomadas de gua de VNI direita e Figura 2 Sec o transversal corrente VNIII esquerda da torre de manobra 2 APRESENTA O DA ESTRUTURA Poder entender se a estrutura da tomada de gua na sua globalidade como sendo constitu da por tr s elementos o bocal a torre de manobra e o p rtico de apoio ao equipamento de movimenta o das comportas Estes s o apresentados nos pontos que se seguem 2 1 Bocal no bocal da tomada de gua que perante o funcionamento do aproveitamento em turbina se d a entrada da gua da albufeira de Venda Nova no circuito hidr ulico e onde ao longo dos seus 23 m de desenvolvimento acontece uma redu o significativa de sec o transversal do escoamento A sec o retangular com largura livre de 18 5 m na zona da entrada e 5 m na zona junto s comportas com altura tamb m vari vel entre os 13 2 m e 8 m livres na zona da entrada e na zona junto s comportas respetivamente Na entrada do bocal existem ainda dois septos verticais que dividem o tro o Inicial em tr s v os e um septo horizontal que concede apoio s grades de prote o do circuito e que divide a altura da boca em dois v os com 6 1 m cada 2 2 Torre de manobra Ap s o tro o de sec o vari vel do bocal segue se um trecho com sec o transversal constante com 5 0 m de largura e 8 0 m de altura onde se instalam a comporta ensecadeira do tipo corredi a e a comporta de seguran a do tipo vag o As c
13. num rico j referido no ponto 3 1 um encastramento perfeito na base da torre Adicionalmente foi elaborado um modelo de barra com in rcia equivalente ao conjunto torre e p rtico admitindo tamb m um encastramento na base Este ltimo modelo permitiu validar os resultados obtidos no modelo tridimensional de casca para o qual a seguir se resumem em forma de quadro os resultados obtidos Quadro 1 An lise modal da torre de manobra Fatores de participa o modal Modo F ncia Per od A A odo requ ncia Per odo Dire o X Dire o Y cumulado cumulado Dire o X Dire o Y Hz s 9 9 9 9 l 1 46 0 68 0 6 64 0 6 64 2 3 06 0 33 21 12 0 2I d2 6 64 3 5 03 0 2 0 01 48 01 Zi 54 66 4 5 07 0 2 0 03 12 27 16 66 66 5 5 23 0 19 38 51 0 66 27 66 66 Pela an lise do Quadro 1 e da Fig 11 pode verificar se que o primeiro modo de vibra o com frequ ncia de 1 46 Hz corresponde ao modo de vibra o do p rtico da torre na dire o de menor In rcia das paredes Y A torre apresenta um modo principal na dire o Y modo 3 e dois modos principais modos 2 e 5 obtidos para a dire o X sendo estes coerentes com os obtidos no modelo de barra simplificado Uma percentagem de participa o modal de cerca de 85 da massa do modelo de casca foi atingida apenas para o modo n mero 40 e com frequ ncia na ordem dos 40 Hz Verifica se portanto que os principais modos de vibra o mobilizam cerca de 35 da massa global na dire o X
14. obertura e da soleira do bocal A avalia o dos esfor os para dimensionamento dos septos verticais e do septo horizontal foi efetuada com recurso a modelos simplificados de barra e tendo em considera o as for as provenientes das grades A Fig 8 ilustra uma vista frontal das grades apresentando tamb m em corte longitudinal os pontos de aplica o das a es e o seu valor caracter stico am FH 200 KNim Fv 35KNm FH 7 SR T Figura 8 Vista frontal das grades do bocal esquerda e pontos de aplica o das a es das grades direita Uma grande particularidade deste bocal para al m das suas dimens es a necessidade de considerar for as provenientes das grades com igual valor quer para o funcionamento do aproveitamento em turbina quer para o funcionamento em bomba Tal origina como se percebe esfor os de tra o condicionantes para o dimensionamento da estrutura implicando tamb m que se idealize um sistema de fixa o das grades que permita transmitir de modo eficaz as for as de arrancamento de valor elevado 3 3 3 Sistema de liga o das grades ao bet o de primeira fase A procura de um sistema para fixa o das grades que se demonstra
15. omportas s o movimentadas no Interior de uma torre em bet o armado com 24 m de altura 8 m de di metro interior e 1 m de espessura Fig 2 Na plataforma superior cota 703 00 est o instalados os equipamentos de opera o e manuten o das comportas constitu dos por um servomotor para movimenta o da comporta de seguran a e um posto de manobra onde ser o instalados os equipamentos de comando Num patamar inferior cota 692 40 existe uma laje interm dia onde se armazenam dispositivos para movimenta o das comportas e onde feita a calagem destas quando necess rio A funda o da torre conseguida custa de um maci o com cerca de 1800m de bet o que se encontra confinado pelos taludes laterais de rocha com funda o plana e inclinada de modo cont nuo com a soleira do bocal e com o circuito hidr ulico Este maci o de bet o confere o encastramento necess rio torre perante solicita es horizontais como o sismo e o vento C Lima A Ferreira e C Sarmento 2 3 P rtico de apoio ao equipamento de movimenta o das comportas A partir da cota 703 00 eleva se um p rtico em bet o armado encastrado na torre de manobra e constitu do por duas paredes de 3 0x0 70 m de sec o transversal com 14 9m de altura Um metro abaixo do topo das paredes existe uma laje com 0 70 m de espessura e 8 0 m de v o livre Sendo este p rtico o elemento estrutural que confere apoio ao equipamento de movimenta o das comportas
16. sse capaz de garantir a transmiss o dos esfor os de modo eficaz foi alvo de diversos estudos e de um longo processo de matura o por Tomada de gua do refor o de pot ncia de Venda Nova HI parte da equipa de projeto Por m apesar de distinta da usual a solu o encontrada foi bastante simples O sistema caracteriza se por deixar betonados em primeira fase var es roscados na extremidade e aos quais se conectam em segunda fase as pe as fixas com recurso a porca e contraporca Fig 9 Dados os esfor os envolvidos foi necess rio dispor pares de var es de 32 mm afastados de cerca de meio metro ao longo do septo horizontal e pares de var es de 25 mm na laje de cobertura e na soleira do bocal com igual m trica As pe as fixas s o divididas em tr s m dulos um para cada um dos v os horizontais e possuem em cada um destes m dulos chapas transversais com 2 cm de espessura e com m trica coincidente com a do afastamento dos var es roscados Fig 10 O aperto dos var es efetuado nestas chapas permitindo a transmiss o dos esfor os das grades do bocal ao bet o de primeira fase 1i Faa roscados 932
17. tet nica Sob o ponto de vista estrutural a a o do vento revelou se condicionante neste elemento A avalia o desta a o foi efetuada com base na norma EN 1992 1 4 1 e considerando os diferentes n veis de enchimento da albufeira Os efeitos din micos foram tidos em considera o atrav s do fator estrutural CCa calculado de acordo com o procedimento 1 sugerido na norma e que no seu caso condicionante e para esta estrutura atinge um valor pr ximo 1 2 ou seja a a o est tica foi agravada em cerca de 20 As paredes do p rtico t m 0 70m de espessura estando no limite da sua esbeltez na dire o de menor in rcia das paredes e para ter em conta a n o linearidade geom trica foi elaborada uma an lise P A deste elemento tendo se estimado um deslocamento horizontal m ximo de 1 3 cm A Hg 13 esquematiza um detalhe das armaduras da consola curta de acordo com a EN NP 1992 1 1 3 para a zona de liga o das vigas IPE600 do caminho de C Lima A Ferreira e C Sarmento rolamentos da ponte rolante estrutura de bet o e a Fig 14 mostra uma vista geral do p rtico com a ponte rolante o E gt LA ET sus do dedo RS EP ne e Figura 13 Detalhe de armaduras na zona de liga o dos Figura 14 Vista geral do p rtico e da ponte rolante IPE600 de apoio da ponte rolante estrutura de bet o 4 CONSTRU O Na constru o foram tomadas as devidas precau es para uma boa execu
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