07/12/2006 VI Seminário Anual do GEGE FCT/UNESP

Determinação de parâmetros de deformação com GPS

João Carlos Chaves

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Sumário• Estrutura

• Motivos para controlar uma estrutura

• Parâmetros a serem estimados

• Deformação: análise e modelos

• Métodos de monitoração

• GPS em barragens

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Estrutura

• O conjunto das partes de uma construção que se destina a resistir a cargas.

• Corpo ou conjunto de corpos adequado a resistir a solicitações (LNEC/ABCP).

• Malha de vértices conectados entre si por observações.

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Corpo ou estrutura

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Estrutura ou rede geodésica

Rede relativa de

monitoração

Corpo deformável

Descontinuidade

Rede absoluta (referência)

Corpo deformável

Ponto objeto

Ponto de referência

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Motivos para controlar uma estrutura

• Segurança pessoal

• Econômico

• Ambiental

• Legal

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Parâmetros a serem estimados

• Deslocamento

• Deformação

• Tensão

• Temperatura

• Vento

• Etc.

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Deformação

• Resultado de um processo– Mudança geométrica– Análise dinâmica

• Esforços Sólido = Deformações

Sistema dinâmico

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Problemas em Sistema Dinâmico

Problema Direto

Dados:

- quantidades de entrada

- função transferência

Determinar:

- quantidades de saída

Problema Inverso

Dados:

- quantidades de saída

- função transferência

Determinar:

- quantidades de entrada

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Problemas em Sistema Dinâmico

Problema de Identificação

Dados:

- quantidades de entrada

- quantidades de saída

Determinar:

- função transferência

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Análise de Deformação

• Sinal/quantidade de entrada (ação) forças (internas e externas) ou cargas (pressão

hidrostática, temperatura)

• Processo de transferência/transmissão (modelo) modelos que relacionam os sinais de entrada e de

saída

• Sinal/quantidade de saída (reação) deformações (movimento do corpo rígido, strain)

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Análise de Deformação

• Convencional– Modelo de congruência– Modelo cinemático

• Avançada– Modelo estático– Modelo dinâmico

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Análise avançada de deformação

• Os modelos avançados consideram:– Mudança da geometria de um objeto no

espaço e no tempo– Fatores que causam deformação (forças

internas e externas, cargas, ...)– Propriedades físicas do objeto (coeficientes

de extensão, constantes materiais, ...)– Ação + Modelo = Reação Sistema

Dinâmico

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Modelos descritivo Modelos causa-resposta

Congruência Cinemático Estático Dinâmico

Modelos de deformação

Tempo

Esforços

Não

Não

Sim

Não

Não

Sim

Sim

Sim

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Métodos de monitoração

• Geodésicos

• Convencional

• Moderno

• Fotogramétrico

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Geodésico convencional

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Geodésico moderno

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Fotogramétrico

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Segurança de barragens

• Guia básico de segurança de barragens do Comitê Brasileiro de Barragens (CBDB)

• Manual do Ministério da Integração Nacional (MI)

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CLASSIFICAÇÃO DA CONSEQUÊNCIA DE RUPTURA DE BARRAGENSPOTENCIAL CONSEQUÊNCIA INCREMENTAL DA RUPTURA (a)

Conseqüência de Ruptura

Perdas de Vidas Econômico, Social e Danos Ambientais

Muito Alta Significativa Dano excessivo (a)

Alta Alguma Dano substancial

Baixa Nenhuma Dano moderado

Muito Baixa Nenhuma Dano mínimo

(a)- Os critérios de classificação de categorias de danos econômicos e ambientais devem ser baseados nas conseqüências das perdas em relação a região afetada.

Fonte: Ministério da Integração Nacional

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FREQUÊNCIA DE REAVALIAÇÕES DA SEGURANÇA DE BARRAGENS 

CONSEQUÊNCIA DE RUPTURA

PERÍODO ENTRE REAVALIAÇÕES

Muito Alta 5 anos

Alta 7 anos

Baixa 10 anos

Muito Baixa 10 anos

Fonte: Ministério da Integração Nacional

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Rompimento de BarragemAntes:

Depois:

1928 St. Francis, Los Angeles, Califórnia

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GPS na barragem de Pacoimaht

tp:/

/pas

aden

a.w

r.us

gs.g

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cign

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m.h

tml

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Série temporal

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Deslocamento E-W

Nível d’água

Temperatura do ar

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UHE de Ilha Solteira

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Disposição dos MarcosUHE de Ilha Solteira

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Antena do receptor GPS no

marco básico

Antena do receptor GPS no

marco superficial

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Sistemas: geodésico local e do eixo da barragem

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UHE de Três Irmãos

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Blocos

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Instrumentação

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Identificação de modelo com GPS

cAed

000 37917.0473060.0, yyxxayxu

000 37084.046267.0, yyxxbyxv

LAAAe tt 1

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Comparação entre métodos

Deslocamentos Horizontais na UHE Três Irmãos Ponto Objeto Modelo Identificado Modelo por Método de Elementos Finitos

TA2 46,000 mm 4,621 mm

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Referências bibliográficas• WELSCH, Walter M.; HEUNECKE, Otto.

Models and terminology for the analysis of geodetic monitoring observations. 10th FIG International Sympotium on Deformation Measurements, Orange, California, 2001, p.390-410.