Normativ BARAJE RedIII-Final

UNIVERSITATEA TEHNICÃ DE CONSTRUCŢII BUCUREŞTI

CENTRUL NAŢ IONAL DE INGINERIE SEISMICÃ Ş I V IBRAŢ I I

Contract nr.199/2002BENEFICIAR: M.L.P.T.L.

RECTOR,

Prof.univ.dr.ing. PETRE PÃTRUT

DECAN,

Prof.univ.dr.ing. MIHAI VOICULESCU

RESPONSABIL CONTRACT,

Prof.univ.dr.ing. ION VLAD

~ mai 2003 ~





CUPRINSCUPRINS

CAPITOLUL 1OBIECTUL NORMATIVULUI

1.1 INTRODUCERE...................................................................................................................................................11.2 CATEGORII DE IMPORTANŢÃ A BARAJELOR......................................................................................................51.3 ASPECTE LEGISLATIVE CONEXE............................................................................... ..........6

1.4 ARMONIZARE CU LEGISLATIA EUROPEANA.................................................................... .........6

CAPITOLUL 2PRECIZÃRI GENERALE CU PRIVIRE LA MONITORIZAREA SEISMICÃ A BARAJELOR....................7

2.1 OBIECTIVELE MONITORIZÃRII SEISMICE A BARAJELOR.....................................................................................72.2 ASPECTE GENERALE CONEXE UNUI SISTEM DE MONITORIZARE SEISMICÃ......................................................102.3 MONITORIZAREA MIŞCÃRII SEISMICE CA MÃRIME DE INTRARE ÎN CALCULUL RÃSPUNSULUI STRUCTURAL AL

BARAJELOR......................................................................................................................................................122.4 MONITORIZAREA RÃSPUNSULUI STRUCTURAL AL BARAJELOR LA ACŢIUNI SEISMICE................................................152.5 MONITORIZAREA LACULUI DE ACUMULARE.......................................................................................................20

CAPITOLUL 3CONFIGURAŢII DE INSTRUMENTARE SEISMICÃ A BARAJELOR..........................................................23

3.1 EXIGENŢE DE MONITORIZARE A MIŞCÃRII SEISMICE.......................................................................................233.1.1 Monitorizarea mişcãrii seismice în câmp liber....................................................................................233.1.2 Monitorizarea mişcãrii versanţilor în timpul acţiunii seismice............................................................233.1.3 Investigaţii experimentale/instrumentale..............................................................................................253.1.4 Fenomene caracteristice asociate monitorizãrii seismice....................................................................25

3.2 COMPONENŢA UNUI SISTEM DE INSTRUMENTARE SEISMICÃ...........................................................................273.3 CARACTERISTICI ALE COMPONENTELOR SISTEMELOR DE MONITORIZARE.........................................................31

CAPITOLUL 4METODOLOGIE DE ALEGERE A SCHEMEI DE INSTRUMENTARE.........................................................33

4.1 GRUPE TIPOLOGICE DE BARAJE INSTRUMENTABILE SEISMIC.............................................................................334.2 CONFIGURAŢII ALE SISTEMELOR DE MONITORIZARE SEISMICÃ A BARAJELOR..................................................344.3 CONŢINUTUL PROIECTULUI DE INSTRUMENTARE SEISMICÃ A UNUI BARAJ.......................................................414.4 SELECTAREA PUNCTELOR DE LOCALIZARE A INSTRUMENTELOR SEISMICE....................................................444.5 MODELUL DE CALCUL STRUCTURAL (MCS)..................................................................................................454.6 CERCETÃRI EXPERIMENTALE/INSTRUMENTALE PENTRU LOCALIZAREA PUNCTELOR DE AMPLASARE

A STAŢIILOR SEISMICE.....................................................................................................................................454.7 AMPLASAREA SISTEMULUI CENTRAL DE ACHIZIŢIE........................................................................................464.8 MÃSURI PENTRU ASIGURAREA INTEGRITÃŢII ŞI FUNCŢIONALITÃŢII SISTEMULUI

DE INSTRUMENTARE SEISMICÃ A UNUI BARAJ................................................................................................464.9 RECOMANDÃRI PRIVIND STRATEGIA DE INSTRUMENTARE SEISMICA A BARAJELOR LA NIVEL NAŢIONAL.......................................................................................................................................46

BIBLIOGRAFIE

ANEXA 1 – GLOSAR DE TERMENI





CAPITOLUL 1OBIECTUL NORMATIVULUI

1.1 Introducere

1.1.1Barajele sunt lucrãri de artã masive, cu rol însemnat în economia

României, fiind concepute şi executate pentru a avea o mare durabilitate în

timp. În consecinţã, acestor construcţii inginereşti a trebuit sã li se confere

un grad de siguranţã ridicat şi o comportare foarte bunã în timpul mişcãrilor

seismice puternice.

1.1.2Prezentul normativ reprezintã primul document oficial care, fãrã sã

aibã caracter limitativ, trateazã aspectele referitoare la instrumentarea

seismicã a barajelor de diferite categorii. Din acest motiv, prezentul

document formuleazã, alãturi de condiţii şi recomandãri tehnice, unele

propuneri privind crearea unui cadru juridic, care sã fie în sprijinul unei

dezvoltãri apreciabile, sub aspect calitativ şi cantitativ, a nivelului de

instrumentare în acest domeniu, în comparaţie cu stadiul actual.

1.1.3Obiectul prezentului normativ îl constituie stabilirea activitãţilor

specifice privind urmãrirea comportãrii la acţiuni seismice a barajelor din

România, în vederea menţinerii performanţelor de siguranţã şi

funcţionalitate a acestora.

1.1.4 Scopul acestui normativ este acela de a prezenta metodologii specifice

pentru instrumentarea seismicã a diferitelor categorii de baraje existente în

România şi a celor ce vor fi proiectate în viitor, în vederea înregistrãrii

automate a mişcãrilor seismice produse de incidenţa cutremurelor de

1



pãmânt. În acest sens, prezenta reglementare tehnicã furnizeazã

administratorilor de baraje şi inginerilor de exploatare a acestora criteriile

care trebuie avute în vedere pentru a concepe şi proiecta un sistem de

monitorizare seismicã eficient. Normativul prezintã informaţii referitoare la

echipamentele existente, criteriile pe baza cãrora acestea pot fi selectate şi

instalate, modul de exploatare a echipamentelor achiziţionate, o atenţie

deosebitã fiind acordatã întreţinerii sistemului de monitorizare, cât şi

operaţiilor de procesare şi interpretare ale datelor seismice obţinute.

1.1.5 Seismicitatea României este datoratã sursei seismice intermediare

Vrancea şi mai multor surse de suprafaţã (Banat, Dobrogea, Fãgãraş,

Oradea, Maramureş etc.). Sursa seismicã Vrancea este determinantã pentru

hazardul seismic din circa douã treimi din teritoriul României, în timp ce

sursele seismice de suprafaţã stau la baza hazardului seismic local.

Orientarea prezentului normativ este puternic influenţatã de considerarea

incidenţei cutremurelor vrâncene, a cãror importanţã, atât la nivel naţional,

cât şi la nivel internaţional, este larg recunoscutã. Un prim motiv în acest

context este dat de manifestarea cutremurelor vrâncene puternice, care face

ca aceastã zonã sã fie larg recunoscutã ca un „laborator geodinamic” de

importanţã internaţionalã. Un al doilea motiv, nu mai puţin important, rezultã

din datele instrumentale recente, obţinute în timpul cutremurelor puternice

din 4 martie 1977, 30/31 august 1986, 30 şi 31 mai 1990, privind faptul cã

existã o variabilitate mare de manifestare a mişcãrilor seismice, sub raportul

radiaţiei seismice, compoziţiei spectrale a mişcãrii pãmântului etc.

În România existã un numãr important de baraje mari şi mijlocii,

situate în zone cu risc seismic ridicat. La cutremurul din 4 martie 1977,

acestea au avut o comportare, în general, bunã, dar nu trebuie uitatã

împrejurarea cã nivelurile scãzute ale apei din lacurile de acumulare din

perioada respectivã a contribuit, în mãsurã importantã, la reducerea

solicitãrilor. Totuşi, s-au semnalat unele avarii minore la barajul Poiana

Uzului (baraj cu contraforţi, având 80m înãlţime), care au condus la o

infiltraţie localã de apã pe fondul reactivãrii unei fisuri datorate execuţiei, cât

şi sporuri ale debitelor de infiltraţie la barajul Izvorul Muntelui (baraj de

greutate, având 127m înãlţime), de la 0,8litri/s la 1,7litri/s, care s-au

diminuat a doua zi, ajungând la 1,2litri/s. La aceste douã baraje s-au

2



semnalat şi deplasãri remanente neglijabile, de ordinul milimetrilor, sau chiar

mai reduse. Nu s-au semnalat avarii la alte baraje din beton, sau alte

materiale locale din România, dar trebuie avutã în vedere posibilitatea

existenţei unor degradãri cumulative, încã nesesizate.

Aceasta nu înseamnã însã cã se pot neglija aspectele ridicate de

specificul acţiunii seismice determinate de cutremurele produse de celelalte

zone seismogene, a cãror importanţã este incontestabilã şi asupra cãrora se

dispune, în prezent, de informaţie seismicã cu totul insuficientã.

1.1.6Corectitudinea considerãrii în calcul a acţiunii seismice şi a construirii

modelelor de calcul pentru construcţiile inginereşti, de tipul barajelor, poate

fi confirmatã numai pe calea comparãrii rezultatelor obţinute pe cale

teoreticã, cu cele obţinute pe cale experimentalã, prin înregistrarea

rãspunsului acestora la acţiunea cutremurelor de pãmânt. La aceastã datã,

nu existã o bazã de date consistentã care sã conţinã înregistrãri

instrumentale simultane ale mişcãrilor seismice puternice, în zonele de

interes maxim ale barajelor din România (înregistrãri ale mişcãrii seismice în

câmp liber, în puncte situate la intersecţia barajului cu versanţii şi pe

coronament, în puncte astfel alese încât sã se obţinã rãspunsul global al

barajului).

1.1.7Datele publicate în literatura de specialitate confirmã, de regulã, o

bunã comportare a barajelor în timpul cutremurelor de pãmânt. Cu toate

acestea, în lume, au existat situaţii în care mişcãri seismice extrem de

puternice au produs avarii însemnate, fapt care a pus în evidenţã aspectul

urmãtor: comportarea seismicã realã a acestor construcţii inginereşti nu este

pe deplin cunoscutã şi, în consecinţã, unele perfecţionãri legate de

proiectarea acestora la acţiuni seismice sunt încã posibile.

Aceste consideraţii constituie argumentarea şi justificarea

conceptului, potrivit cãruia este necesarã instalarea pe aceste construcţii a

unor sisteme de monitorizare seismicã.

1.1.8Sistemele de monitorizare seismicã a barajelor permit, pe de o parte,

sã fie evaluate efectele induse de acţiunea seismicã şi, în consecinţã, sã

poatã fi luate la timp decizii justificate (în particular, valideazã modelele de

calcul adoptate pe baze statistice şi probabiliste, oferã posibilitatea unor

3



predicţii ale comportãrii barajelor la acţiuni seismice viitoare, asigurã o

permanentã actualizare a zonãrii seismice şi a hãrţilor de hazard seismic). Pe

de altã parte, acestea permit îmbunãtãţirea cunoştinţelor actuale despre

fenomenele complexe, încã insuficient înţelese, care apar în timpul unui

cutremur de pãmânt puternic şi intervin în relaţia „baraj – fundaţie – lac de

acumulare”. În plus, prin intermediul unui sistem de monitorizare, se obţin

date concrete asupra rãspunsului real al unui baraj la acţiuni seismice, pe

baza cãrora este posibil sã fie construite şi sã fie validate modele numerice şi

metode de proiectare mai complexe. Toate aceste aspecte conduc, în cele

din urmã, la îmbunãtãţirea siguranţei în exploatare a barajelor şi la o

reducere substanţialã a costurilor implicate.

1.1.9Pentru a putea fi eficientã şi sã-şi atingã obiectivele propuse,

monitorizarea seismicã a barajelor presupune efectuarea urmãtoarelor

activitãţi suplimentare:

în primul rând, este necesarã efectuarea de expertize tehnice

detaliate ale barajelor ce se vor instrumenta seismic pentru a

cunoaşte, în amãnunt, starea fizicã a acestora (în acest sens, va fi

elaborat un program adecvat de evaluare tehnicã a barajului, de

încercãri de materiale în laborator şi de investigaţii experimentale/

instrumentale cu caracter dinamic);

în al doilea rând, se va realiza o evaluare staticã, în cadrul cãreia

vor fi determinate valori ale unor mãrimi de tipul: deformaţii,

tensiuni, pierderi de apã prin infiltraţii, subpresiuni etc., care

definesc starea „iniţialã” a barajului şi constituie parametrii

comportãrii normale a acestuia;

în al treilea rând, va fi elaborat un model de calcul evoluat în

care sã fie introduşi parametrii determinaţi anterior, pentru un

studiu riguros şi aprofundat în condiţiile de siguranţã prevãzute de

legislaţia tehnicã şi juridicã existentã.

Se precizeazã cã monitorizarea seismicã a barajelor reprezintã o parte

foarte importantã a desfãşurãrii unei activitãţi complexe, menitã sã furnizeze

deţinãtorului barajului mijloace adecvate pentru o gestionare sigurã a

acestuia. În consecinţã, monitorizarea seismicã a barajelor trebuie

4



conceputã şi programatã ţinând seama, încã de la început, de întregul

proces şi de corelaţiile existente cu celelalte activitãţi specifice.

1.1.10 Domeniul de aplicare. Prezentul normativ se aplicã atât barajelor

aflate în exploatare, existente în România, cât şi celor ce vor fi proiectate în

viitor. Acesta se adreseazã proiectanţilor care elaboreazã proiecte de lucrãri

hidrotehnice şi caiete de sarcini pentru documentaţiile de licitaţie,

verificatorilor de proiecte, experţilor tehnici din domeniul construcţiilor

hidrotehnice, administratorilor şi personalului responsabil cu exploatarea

lucrãrilor de retenţie, agenţilor economici care activeazã în domeniu, cât şi

specialiştilor din ministere, consilii judeţene şi locale, autoritãţilor cu atribuţii

în sfera de aplicare a normativului.

1.2 Categorii de importanţã a barajelor

1.2.1 Ţinând seama de „Metodologia privind stabilirea categoriilor de

importanţã a barajelor”, NTLH-021, M.L.P.T.L., 2000, în funcţie de valoarea

indicelui de risc asociat barajului, acestea pot fi încadrate în una din

urmãtoarele categorii de importanţã:

A: baraj de importanţã excepţionalã;

B: baraj de importanţã deosebitã;

C: baraj de importanţã normalã;

D: baraj de importanţã redusã.

1.2.2 Stabilirea categoriilor de importanţã a barajelor reprezintã o obligaţie

legalã a responsabililor de baraje privind siguranţa acestora şi este utilizatã

pentru:

a) stabilirea tipului de urmãrire în timp a barajelor;

b) ierarhizarea barajelor în vederea evaluãrii nivelului de siguranţã în

exploatare a acestora;

c) stabilirea listei cuprinzând barajele cu risc sporit;

d) elaborarea atribuţiilor de verificare şi control al barajelor, care revin

autoritãţilor publice centrale şi deţinãtorilor de baraje, inclusiv

luarea mãsurilor corespunzãtoare de reducere a riscului seismic.

5



1.3 Acte legislative conexe

Acest normativ a fost elaborat în conformitate cu prevederile legii nr.

10/1995 intitulatã „Legea calitãţii în construcţii” şi cu HGR nr.766/1997, cu

titlul „Regulament privind urmãrirea comportãrii în exploatare, intervenţii în

timp şi postutilizare a construcţiilor”. Ţinând de caracterul de unicat al

acestor construcţii inginereşti, precum şi de particularitãţile urmãririi

comportãrii acestora la acţiuni seismice viitoare, s-au avut în vedere şi

reglementãrile P130 „Normativ pentru urmãrirea comportãrii în timp a

construcţiilor”. Au fost avute în vedere, de asemenea, legea nr. 124/1995

„Legea privind apãrarea împotriva dezastrelor”, legea nr. 466/2000 „Legea

privind siguranţa barajelor” şi metodologia NTLH-022 (MO 247/2002)

„ Metodologie privind evaluarea stãrii de siguranţã în exploatare a barajelor

şi lacurilor de acumulare”.

1.4 Armonizarea cu legislaţia europeanã

1.4.1 În ultima perioadã de timp, la nivelul Comisiei Europene de

Normalizare, existã o activitate susţinutã pentru restructurarea şi

modernizarea reglementãrilor tehnice. Prezentul normativ se înscrie într-un

program de modernizare a legislaţiei româneşti în domeniu şi de armonizare

a acesteia cu legislaţia mondialã specificã fenomenelor seismice asociate

acestui tip de construcţie inginereascã.

1.4.2 La elaborarea acestui normativ s-a urmãrit armonizarea cu

urmãtoarele norme ale Uniunii Europene:

- EN 1991 EUROCODE 1: Bazele proiectãrii şi acţiunilor asupra

construcţiilor (Basis of Design and Actions on Structures);

- EN 2002 EUROCODE 8: Norme de proiectare pentru construcţii

rezistente la acţiunea cutremurelor de pãmânt (Design Provisions

for Earthquake Resistance of Structures),

şi s-a ţinut seama de Directiva Consiliului european din 21 decembrie 1988,

referitoare la apropierea dispoziţiilor legislative, reglementare şi

administrative ale Statelor membre privind produsele pentru construcţii

6



(89/106/CEE). Se precizeazã cã EUROCODE 8 nu se referã în mod explicit la

construcţiile inginereşti de tipul barajelor.

1.4.3 La elaborarea prezentului normativ au fost studiate buletinele

periodice ale Comisiei Internaţionale a Marilor Baraje, numerele 72, 112,

113,124 şi s-a ţinut seama de experienţa în domeniu din ţãri ca SUA, Anglia,

Elveţia, Rusia.

CAPITOLUL 2PRECIZÃRI GENERALE CU PRIVIRE LA MONITORIZAREA SEISMICÃ A BARAJELOR

2.1 Obiectivele monitorizãrii seismice a barajelor

2.1.1Pentru a elabora un concept adecvat şi modern al unui sistem de

supraveghere seismicã este necesar, mai întâi, sã fie bine definite

obiectivele programului de instrumentare seismicã, pentru cã de acesta

depind, în exclusivitate, caracteristicile sistemului şi chiar celelalte activitãţi

specifice, conexe acestuia (în particular cele legate de introducerea datelor

seismice în modelele de calcul structural). Definirea obiectivelor monitorizãrii

seismice a barajelor permite o analizã corectã a raportului „cost – beneficii”,

care decide alegerea unui sistem de monitorizare seismicã, mai mult, sau

mai puţin complex.

2.1.2Programele de instrumentare seismicã a barajelor au în vedere douã

obiective principale:

creşterea volumului şi a nivelului de cunoştinţe tehnice, prin

obţinerea, stocarea şi prelucrarea unor înregistrãri de încredere ale

vibraţiilor barajelor, generate de evenimente seismice, pentru a

asigura o exploatare în condiţii de siguranţã a acestui tip de

construcţie inginereascã;

îmbunãtãţirea nivelului de cunoaştere a acţiunilor seismice

care pot afecta un baraj, fundaţia sa şi lacul de acumulare.

2.1.3Prin instrumentarea seismicã a unui baraj se va înţelege

totalitatea activitãţilor tehnice şi organizatorice care permit echiparea unui

anumit baraj, existent sau în curs de execuţie, cu aparaturã specificã

7



înregistrãrii calibrate şi stocãrii rãspunsului acestuia la acţiuni seismice

semnificative. Barajele astfel instrumentate pot fi considerate „microstaţii

seismice informaţionale”.

2.1.4Monitorizarea comportãrii în timp a barajelor importante din România

comportã urmãtoarele operaţii:

caracterizarea activitãţii seismice în amplasamentul barajului:

localizarea cu precizie a poziţiei epicentrelor cutremurelor de

pãmânt, a distanţelor epicentrale şi a adâncimilor de focar;

definirea principalilor parametri ai cutremurelor de pãmânt:

magnitudinea seismicã, compoziţia spectralã a mişcãrii seismice,

mecanismul de producere a cutremurului de pãmânt;

predicţia modului de producere în viitor a mişcãrilor seismice

puternice în amplasamentul monitorizat;

furnizarea unor date concrete cu privire la comportarea la acţiuni

dinamice a corpului barajului, cu scopul unei evaluãri obiective a

funcţionãrii lui, imediat dupã manifestarea unui cutremur de

pãmânt, local sau regional;

verificarea parametrilor de proiectare, pe baza comportãrii reale a

corpului barajului, în timpul unei mişcãri seismice puternice;

crearea unei baze de date seismice (accelerograme, cataloage ale

cutremurelor locale etc.), necesarã pentru expertizarea tehnicã

periodicã a comportãrii barajelor la acţiuni seismice, ţinând seama

de unele proceduri şi ipoteze de calcul din noua generaţie de norme

tehnice şi juridice.

2.1.5Metodologia necesarã pentru instrumentarea seismicã a unui baraj

cuprinde:

ierarhizarea barajelor, în vederea consistenţei instrumentãrii

seismice a acestora;

necesitatea formulãrii unei solicitãri oficiale de instrumentare

seismicã a unui baraj, furnizatã de deţinãtorul acestuia;

realizarea unor studii preliminare, în vederea optimizãrii

configuraţiilor de instrumentare seismicã;

8



efectuarea unor studii de piaţã, pentru clarificãri asupra

performanţelor şi costurilor componentelor sistemelor de achiziţie a

datelor instrumentale;

stabilirea, în funcţie de obiectivele urmãrite, a sistemelor de

achiziţie a datelor instrumentale în timpul mişcãrilor seismice

puternice;

descrierea succintã a caracteristicilor componentelor de bazã ale

sistemelor de achiziţie, utilizate pe plan mondial;

elaborarea proiectului pentru instrumentarea seismicã specificã unui

baraj;

achiziţionarea componentelor sistemului de achiziţie a datelor

instrumentale;

realizarea practicã a sistemului de monitorizare seismicã a unui baraj;

testarea funcţionãrii sistemului de monitorizare seismicã a barajului

şi a sistemului de telemetrare a semnalului seismic la distanţã.

2.1.6Ţinând seama de obiectivele monitorizãrii seismice a barajelor şi de

metodologia de instrumentare, expuse la punctele 2.1.2, 2.1.4 şi 2.1.5, o

sistematizare a obiectivelor legate de instrumentarea seismicã a barajelor

este prezentatã în continuare:

(a) Obiective de naturã tehnicã:

prezentarea componentelor principale ale sistemelor de înregistrare

a caracteristicilor mişcãrilor seismice la baraje (în câmp liber, la

naşteri, pe coronament, în secţiunea maestrã barajului);

prezentarea unor recomandãri cu privire la procurarea sistemelor

de achiziţie a datelor instrumentale pentru baraje, considerate

individual (instrumente pentru înregistrarea mişcãrilor seismice

puternice de tipul accelerografelor).

(b) Obiective de naturã strategicã:

recomandãri cu privire la realizarea unor reţele locale de staţii

seismologice, dotate cu seismografe, pentru înregistrarea mişcãrilor

seismice în amplasamentele diferitelor categorii de baraje;

9



recomandãri cu privire la elaborarea de reglementãri tehnice şi

juridice, care sã precizeze clar obligaţiile factorilor interesaţi în

instrumentarea seismicã a barajelor.

2.1.7O reţea seismicã localã, cu staţii seismologice dispuse într-o asemenea

configuraţie încât sã acopere strict o anumitã zonã de interes, va furniza

date utilizabile pentru a formula un rãspuns referitor la distribuţia spaţialã a

epicentrelor cutremurelor de pãmânt şi a magnitudinilor acestora

(activitatea seismicã localã). Pe parcursul monitorizării seismice a zonei de

interes, o atenţie deosebitã se va acorda perioadei de umplere a lacului de

acumulare, deoarece existã posibilitatea apariţiei unor cutremure de pãmânt

locale „induse”, ca rezultat al modificãrii stãrii de eforturi din masivul de

pamânt situat sub lacul de acumulare. Aceastã reţea seismicã localã trebuie

sã fie operaţionalã cu cel puţin doi ani înaintea începerii construcţiei

barajului şi trebuie sã continue pânã la sfârşitul umplerii lacului de

acumulare, adicã cel puţin trei ani dupã darea în exploatare a barajului. Se

recomandã ca în zonele caracterizate printr-o activitate seismicã ridicatã,

aceastã reţea seismicã localã sã funcţioneze permanent. Staţiile

seismologice, dispuse în jurul lacului de acumulare, vor înregistra activitatea

seismicã în jurul barajului şi a acestuia.

2.2 Aspecte generale conexe unui sistem de monitorizare seismicã

2.2.1 Dupã ce obiectivele monitorizãrii seismice ale unui baraj au fost

stabilite, poate fi gândit şi întocmit proiectul de instrumentare seismicã, într-

o manierã adecvatã, alegând mãrimile fizice ce trebuie monitorizate

(acceleraţii, viteze, deplasãri), poziţiile optime de amplasare a

instrumentelor seismice, numãrul şi sensibilitãţile acestora. În acelaşi timp,

poate fi avutã în vedere şi monitorizarea altor mãrimi fizice, cum ar fi

presiunile hidrodinamice, deformaţii etc.

2.2.2 În funcţie de obiectivele fixate şi de diferitele grade de complexitate

ale sistemelor de monitorizare seismicã, mãrimile de interes sunt:

acceleraţiile seismice, înregistrate în raport cu timpul, pe trei

10



direcţii ortogonale (douã orizontale, una verticalã), la baza barajului,

coronament, umerii barajului, în zone de interes ce fac parte din

structura barajului (în funcţie de tipul de baraj) şi în câmp liber;

valorile maxime ale rãspunsului seismic, exprimat în deplasãri,

viteze şi acceleraţii, în zonele în care sunt aşteptate amplificãri

semnificative ale acestuia (coronament, secţiunea maestrã etc.);

un numãr de mãrimi şi parametri care sã caracterizeze starea

tehnicã şi fizicã a barajului, dupã producerea cutremurului de

pãmânt, cum ar fi funcţiile de transfer ale semnalului seismic şi

caracteristicile dinamice proprii (valori proprii, vectori proprii,

capacitatea de amortizare).

La stabilirea obiectivelor şi gradelor de complexitate ale sistemelor de

monitorizare seismicã se va avea în vedere şi tipul de baraj. Astfel, pentru

barajele de tip „arc”, vor fi avute în vedere deplasãrile radiale/tangenţiale,

pentru barajele de tip „de greutate” vor fi avute în vedere deplasãrile

relative dintre ploturi, iar pentru barajele de tip „din materiale

locale/anrocamente” vor fi avute în vedere tasãrile diferenţiate, elementele

de etanşare pãmântoase şi presiunea apei din pori.

2.2.3 Poziţiile optime de amplasare a instrumentelor seismice, tipul şi

numãrul acestora, trebuie sã se stabileascã de la caz la caz, ţinând seama de

caracteristicile specifice ale sistemului „baraj – fundaţie – lac de acumulare”,

ţinând seama de elementele precizate la punctul 2.2.2.

2.2.4 Este necesar, de asemenea, sã se considere şi alţi factori care conduc

la posibilitatea ca unele achiziţii de date instrumentale sã nu aibã acurateţe

şi grad de încredere ridicat. Printre aceşti factori, cei mai importanţi sunt:

lipsa unor instrumente seismice adecvate, care sã corespundã din

punctul de vedere al performanţelor tehnice, al stabilitãţii, al

costului şi al durabilitãţii;

dificultatea gãsirii unor poziţii optime de amplasare a

instrumentelor seismice la care sã se ajungã uşor şi care sã nu fie

afectate de alunecãrile de teren, inundaţii etc., cât şi de zgomot

parazitar (trafic, motoare etc.).

11



2.3 Monitorizarea mişcãrii seismice ca mãrime de intrare în calculul rãspunsului structural al barajelor

2.3.1 Mişcarea seismicã, consideratã ca mãrime de intrare în calculul

rãspunsului structural al construcţiilor, este definitã de mişcarea, înregistratã

în raport cu trei direcţii ortogonale (mişcarea pãmântului într-un punct în

care influenţa construcţiilor din vecinãtate, sau caracteristicile topografice

locale neuzuale, pot fi neglijate).

2.3.2 Având în vedere tehnicile de calcul, unanim acceptate astãzi, calculul

la acţiuni seismice al barajelor din beton şi al barajelor din materiale locale,

fundate direct în mediul stâncos, se efectueazã adoptând ca „mãrime de

intrare” mişcarea seismicã, înregistratã la baza barajului, sau cea

înregistratã de-a lungul versanţilor.

2.3.3 În cazul barajelor de tip „din materiale locale”, fundate pe depozite de

pãmânt neconsolidate, vor fi construite modele de calcul, care sã ţinã seama

de existenţa acestor formaţiuni geologice situate deasupra rocii de bazã. În

asemenea situaţii, este important sã se plece de la mişcarea în „câmp liber”

(destul de dificil de realizat) pentru a obţine, prin intermediul unui proces de

deconvoluţie, mişcarea la nivelul rocii de bazã. Astfel, pentru calculul unui

baraj existent, dupã producerea unui cutremur de pãmânt, nu sunt esenţiale

înregistrãrile în „câmp liber”, dar este indispensabilã cunoaşterea mişcãrii

seismice la nivelul rocii de bazã.

2.3.4 Înregistrãrile cutremurelor de pãmânt în câmp liber sunt extrem de

importante, pentru cã acestea permit studiul fenomenelor de focalizare,

filtrare, atenuare, sau amplificare, a undelor seismice, de la roca de bazã la

suprafaţa liberã a Pãmântului şi maniera în care sunt atenuate acceleraţiile

de vârf ale mişcãrii seismice, în raport cu distanţa epicentralã a

amplasamentului.

2.3.5 Mãrimile de intrare, utilizate în calculul rãspunsului structural al

barajelor la acţiuni seismice, sunt definite în legislaţia tehnicã de proiectare

prin mişcãri ale terenului, produse de cutremurele de pãmânt, la baza

barajului, sau pe versanţii acestuia. În amplasamente situate la distanţe

epicentrale mari, mişcãrile seismice pot fi atenuate şi modificate în mod

12



semnificativ, comparativ cu cele înregistrate în amplasamente situate în

apropierea sursei seismice. Aceste modificãri sunt datorate distanţei

epicentrale a amplasamentului, structurii crustei terestre, proprietãţilor

geologice ale mediului de propagare a undelor seismice, de la focar la

suprafaţa Pãmântului şi proprietãţilor formaţiunilor geologice, situate între

roca de bazã şi suprafaţa liberã din amplasamentul precizat. Pentru

amplasamente ale barajelor situate în vecinãtatea unei falii, mişcarea

seismicã a pãmântului poate fi amplificatã, sau atenuatã, ca urmare a

modificãrii direcţiei de propagare a undelor seismice şi a relaţiilor

geometrice existente între amplasamentul barajului şi sursa seismicã.

2.3.6 Instrumentele seismice, destinate înregistrãrii cutremurelor de

pãmânt, pot alcãtui, fie o reţea situatã la suprafaţa Pãmântului, fie o reţea

subteranã, fie o reţea mixtã. Pentru o reţea „de suprafaţã” aferentã unui

baraj, unul, sau mai multe instrumente seismice ale acesteia (uniaxiale sau

triaxiale), vor fi amplasate în apropierea bazei din avalul barajului şi, dacã

costul permite, unul sau mai multe instrumente seismice vor trebui

amplasate pe vesanţi, în imediata apropiere a barajului.

2.3.7 Instrumentele seismice, amplasate la baza din aval, trebuie sã fie

instalate cât se poate de aproape de secţiunea maestrã. Se precizeazã cã, în

numeroase amplasamente ale barajelor, poziţionarea instrumentelor

seismice în cadrul reţelei de suprafaţã, lângã baza din aval a barajului, este

dificil de realizat, din cauza prezenţei unui volum de lichid turbionar, generat

de lacul din aval, a apei evacuate din galeriile de fugã ale uzinei

hidroelectrice, a bazinelor de liniştire/disipare a energiei, a bazinelor de

amortizare, a golirilor de fund, sau a pãmântului saturat de apã, ca urmare a

infiltraţiilor, sau altor condiţii. În canioanele (cheile) adânci şi înguste, unde

barajele vor avea fundaţiile încastrate în întregime în masivul stâncos, vor fi

dificil de gãsit amplasamente acceptabile în zona din aval, pentru o

poziţionare în siguranţã a instrumentelor seismice. La contactul dintre baraj

şi versanţi, condiţiile topografice şi cele de acces ar putea impune crearea

unor incinte, în care sã fie amplasate instrumente seismice. De exemplu, la

barajele tip „în arc”, pot fi create incinte cu dimensiuni reduse, în care sã fie

amplasate instrumente seismice situate, fie cât mai aproape de suprafaţa

13



liberã a pãmântului, fie pe o zonã cu un grad mai ridicat de planeitate (vor fi

amplasate instrumente la contactul baraj – versant şi pe versanţi).

2.3.8 Multe baraje din beton, cât şi fundaţiile unor baraje din materiale

locale, conţin galerii de scurgere şi/sau galerii de injecţie. Aceste galerii,

dacã sunt amplasate pe, sau lângã, fundaţia barajului, pot constitui, deseori,

amplasamente ideale pentru instrumentele de monitorizare a mişcãrii

seismice. Aceste instrumente seismice se vor monta în pereţii galeriilor, în

nişe cu dimensiuni potrivite, astfel încât sã fie protejate de trafic şi de

infiltraţiile de apã de-a lungul bolţii şi pereţilor galeriilor, sau rigolelor de

evacuare. Galeriile pot fi atât de umede, încât, în timpul procedurilor

obişnuite de întreţinere a instrumentelor seismice, ele sã fie afectate de

umezeala excesivã, atunci când carcasele acestora sunt deschise. Pentru a

evita o astfel de situaţie, unele galerii vor fi prevãzute cu incinte aerisite, în

care instrumentele seismice sunt menţinute uscate şi în perfectã stare de

funcţionare.

2.3.9 Uneori, pentru barajele de tip „din materiale locale”, instrumentele

seismice sunt amplasate în puţuri forate. Aceste puţuri forate pot fi

executate direct prin bara,j sau pot fi executate la baza din aval a taluzului

de baraj. În situaţia în care fundaţiile unui baraj sunt realizate, parţial sau în

întregime, din pãmânturi sau anrocamente, accelerometrele pentru

înregistrarea mişcãrii seismice vor fi amplasate în puţuri, forate la contactul

(sau în apropierea lui) dintre corpul barajului şi mediul de fundare, respectiv

la contactul dintre mediul de fundare şi masivul stâncos. În funcţie de

obiectivele propuse, se mai pot instala accelerometre la fundaţie şi la diferite

niveluri în corpul barajului.

2.3.10 Pentru monitorizarea mişcãrilor seismice, cu scopul de a obţine date

instrumentale care sã serveascã drept „mãrimi de intrare” şi „informaţii

seismice” în câmp liber, necesare activitãţilor de proiectare şi urmãririi în

timp a comportãrii barajelor, trebuie evitatã, pe cât posibil, amplasarea

instrumentelor seismice în zone care prezintã neregularitãţi şi variaţii

topografice accentuate; acest lucru este necesar întrucât datele de

observaţii empirice au arãtat faptul cã vecinãtatea versanţilor vãii, sau

pereţii canionului, pot influenţa mişcarea pãmântului generatã de acţiunea

seismicã.

14



2.3.11 La nivelul culmilor dealurilor s-au constatat amplificãri semnificative

ale mişcãrilor seismice, în raport cu cele înregistrate la nivelul bazelor

acestora, pentru frecvenţe care corespund unor anumite lungimi ale undelor

seismice. Versanţii dealurilor sunt supuşi, de asemenea, unor fenomene

complexe, care se manifestã prin efecte locale de atenuare – amplificare,

filtrare dinamicã, sau focalizare a undelor seismice. Aceste tendinţe de

manifestare a mişcãrii seismice par sã existe, independent de structura

geologicã internã a pãmântului. La ora actualã, sunt în curs de desfãşurare

studii teoretice experimentale complexe, care sã aibã ca rezultat elaborarea

unor tehnici de modelare adecvate, prin intermediul cãrora sã poatã fi

anticipatã comportarea şi sã poatã fi evaluat rãspunsul versanţilor şi culmilor

dealurilor, la acţiuni seismice puternice. De aceea, mediul topografic din

vecinãtatea unui baraj va fi studiat cu mare atenţie, înainte de a selecta şi

decide punctele de amplasare a instrumentelor seismice, astfel încât sã fie

evitate, pe cât posibil, consecinţele nedorite specificate în cadrul acestui

paragraf.

2.4 Monitorizarea rãspunsului structural al barajelor la acţiuni seismice

2.4.1 Obiectivul principal al înregistrãrilor rãspunsului structural al

barajelor la acţiuni seismice este acela de a obţine valorile maxime ale

acestuia. În consecinţã, instrumentele vor fi amplasate în zone în care se

anticipeazã cã vor fi înregistrate valorile maxime ale rãspunsului structural,

zone care depind, în principal, de tipul barajului şi de rezultatele obţinute

prin investigaţii numerice.

2.4.2 Alegerea zonelor de amplasare a instrumentelor seismice este

complexã şi trebuie sã ţinã seama de posibilitãţile locale existente, deoarece

– pentru a reduce costul instrumentãrii seismice – numãrul instrumentelor

seismice trebuie optimizat, fãrã a fi influenţate însã nivelul, calitatea şi

cantitatea datelor instrumentale ce trebuie obţinute. În acest sens, o opţiune

corectã va avea la bazã rezultatele unui studiu teoretic, efectuat pe un

model de calcul structural, riguros constituit şi validat prin investigaţii

experimentale cu caracter dinamic, considerând ca acţiuni, fie agitaţia

15



microseismicã, fie un excitator calibrat. Dacã un asemenea model de calcul

structural nu este disponibil, alegerea zonelor de amplasare a instrumentelor

seismice se va face pe baza unui calcul în domeniul elastic, utilizând un

model de calcul structural cu elemente finite, care sã punã în evidenţã

zonele cele mai solicitate ale barajului, ţinând seama de rezultatele

investigaţiilor instrumentale şi, nu în ultimul rând, pe baza experienţei

echipei care realizeazã instrumentarea seismicã a barajului. Acceleraţiile

maxime sunt înregistrate, de regulã, la coronament, în secţiunea

transversalã cea mai înaltã a barajului (secţiunea maestrã). În cazul barajelor

de tip „în arc”, supuse, în principal, unor mişcãri seismice laterale

(transversale în raport cu valea) pot fi aşteptate acceleraţii maxime în

puncte de înregistrare situate pe pãrţile laterale ale barajului, unde

rãspunsul seismic, asociat modurilor proprii de vibraţie antisimetrice, poate

avea valori ridicate. În aceste situaţii, componentele laterale ale rãspunsului

exprimate în acceleraţii, de regulã, cu importanţã minorã, pot deveni

importante.

2.4.3 Ca urmare a faptului cã numeroase baraje nu sunt simetrice, din cauza

diferenţelor existente între pantele versanţilor, inclusiv la reazemele

acestora, a faptului cã albiile râurilor nu sunt centrate pe mijlocul vãilor, a

unor neregularitãţi topografice, sau a mediului de fundare, respectiv a unor

particularitãţi specifice ale formaţiunilor geologice de suprafaţã, secţiunea

maestrã a barajelor nu va corespunde întotdeauna centrului geometric al

coronamentelor acestora. Astfel, vor fi amplasate instrumente seismice în

secţiunea maestrã, la nivelul coronamentului, la baza barajului şi în corpul

barajului, în funcţie de posibilitãţile reale de amplasare a instrumentelor

seismice în galeriile existente. Alte instrumente seismice pot fi amplasate de-

a lungul coronamentului, pe peretele din aval al barajului, sau, în corpul

barajului, în secţiuni verticale şi orizontale, în funcţie de tipul de baraj şi de

obiectivele urmãrite.

2.4.4 În cazul barajelor de tip „în arc”, investigaţiile teoretice au pus în

evidenţã multe moduri proprii cu frecvenţe proprii apropiate; pentru

identificarea acestora, este necesarã o instrumentare a barajelor cu un

numãr ridicat de instrumente seismice.

16



2.4.5 În cazul barajelor de tip „din materiale locale” trebuie sã se ţinã seama

cã, având în vedere geometria acestora şi comportarea neliniarã a

materialelor din care sunt realizate, acceleraţia maximã poate fi înregistratã

în puncte situate pe înãlţimea barajului şi nu neapãrat în puncte situate la

nivelul coronamentului.

2.4.6 Orice tentativã de calcul a unui baraj, în domeniul liniar (chiar

grosierã), evidenţiazã faptul de necontestat cã, în timpul acţiunilor seismice,

în baraj pot sã aparã forţe de tracţiune, care tind sã disloce ploturile

componente. În regim de exploatare curentã, ploturile conlucreazã prin

frecare pe rosturile adiacente, dar, în regim de solicitare seismicã, acestea

tind sã se separe, astfel încât modelarea în domeniul elastic devine

nerealistã. Dupã ce aceste ploturi se desprind, existã posibilitatea unor

deplasãri relative cu caracter remanent. Atunci când se elaboreazã un

proiect pentru instrumentarea seismicã a unui baraj, trebuie avute în vedere

şi asemenea fenomene, impunându-se şi monitorizarea deplasãrilor

remanente, dupã producerea unui cutremur de pãmânt.

2.4.7 Spre deosebire de aspectele prevãzute în normele tehnice de

specialitate, la construcţiile masive, de tipul barajelor, care au ampriza mare,

ipoteza unei mişcãri sincrone a mediului de fundare este o ipotezã

aproximativã. Aproximaţia este, cu atât mai mare, cu cât ampriza

construcţiei este mai apropiatã de L/4, L fiind lungimea undei seismice care

se propagã. Pentru barajele de tip „din materiale locale”, considerarea unei

mişcãri sincrone este o aproximaţie grosierã. Considerarea unei mişcãri

nesincrone nu este posibilã în momentul de faţã, ca urmare a necunoaşterii

distribuţiei spaţiale a mişcãrii seismice, din cauza lipsei unor înregistrãri ale

acesteia în timpul cutremurelor de pãmânt puternice. Dacã mişcarea în

diferite puncte, la contactul dintre corpul barajului şi mediul de fundare, este

nesincronã, este nevoie de o serie de înregistrãri la evenimente seismice

diferite, prin intermediul cãrora sã poatã fi efectuate analize de corelaţie

şi/sau de coerenţã, în vederea dezvoltãrii ulterioare a unor modele

stochastice, pentru mãrimile de intrare, modele care sã reflecte într-o

concepţie stochasticã nesincronismul mişcãrii în punctele considerate.

Proiectul de instrumentarea seismicã a unui baraj ar trebui sã aibã în vedere

şi aspectele precizate în acest paragraf.

17



2.4.8 Uneori, poate prezenta interes şi instalarea unor instrumente specifice

pentru studiul comportãrii materialelor, din anumite zone selectate ale unui

baraj, de tip „ din materiale locale”. Alegerea acestor zone, care ar trebui sã

fie fãcutã, de preferinţã, pe baza unui model matematic, este specificã

fiecãrui tip de baraj, considerat individual, şi depinde atât de configuraţia

generalã a diferitelor zone de material, cât şi de geometria barajului, de

tipurile de materiale utilizate în aceste zone şi de natura fundaţiei barajului.

Aceste instrumente ar putea fi amplasate în puţuri forate, sau ar putea fi

instalate în timpul execuţiei barajului, utilizând tuburi izolate, prin care

cablurile de conectare sã poatã fi filetate. Galeriile superioare ale

numeroaselor baraje din beton pot constitui zone de amplasare a

instrumentelor seismice, în situaţia în care instalarea acestora, de-a lungul

coronamentului, este dificilã.

2.4.9 Amplasamentul optim al instrumentelor seismice, pentru

monitorizarea mişcãrii seismice ca mãrime de intrare pentru calculul

rãspunsului barajelor la acţiuni seismice, sau în vederea cunoaşterii

rãspunsului structural al acestora în timpul cutremurelor de pãmânt, ar

putea fi situat în aceeaşi secţiune, perpendicularã pe axa longitudinalã a

barajului. Datele instrumentale, obţinute considerând instrumentele seismice

în aceastã configuraţie, vor furniza informaţiile seismice cele mai credibile,

fiind astfel posibilã compararea rãspunsului barajelor la acţiuni seismice,

evaluat prin calcul, cu cel real, înregistrat prin intermediul echipamentelor

specifice. De regulã, sunt considerate mai importante înregistrãrile

componentelor orizontale ale unei mişcãri seismice. Dacã se are în vedere

un calcul spaţial al unui anumit baraj, vor fi amplasate instrumente seismice

şi în alte secţiuni pe coronamentul acestuia, situate la anumite distanţe de

secţiunea maestrã şi pe anumite direcţii.

2.4.10 Dacã se recomandã confirmarea valabilitãţii unui model de calcul

structural, prin intermediul cãruia sã poatã fi evaluate efectele mişcãrii

seismice asupra unui baraj, sau în scopul îmbunãtãţirii cunoaşterii

fenomenelor generate în timpul unui cutremur de pãmânt puternic, se va

avea în vedere realizarea unui grad ridicat de supraveghere, prin intermediul

unei reţele mai extinse de instrumente seismice, care sã includã:

18



celule de presiune şi hidrofoane, pentru mãsurarea presiunii

hidrodinamice a apei din lacul de acumulare din amonte, în vederea

studiului interacţiunii dinamice dintre apa din lacul de acumulare şi

baraj (prin aceste mãsurãri vor putea fi validate unele relaţii simple,

utilizate în calcul şi vor fi obţinute informaţii despre influenţa

compresibilitãţii lichidului – prezenţa „rezonanţelor” lichidului din

lacul de acumulare; traductorii vor fi amplasaţi pe verticala secţiunii

transversale maxime a barajului);

un numãr ridicat de accelerometre, atunci când sunt cerute

caracteristicile dinamice proprii ale barajului: frecvenţe proprii,

forme proprii, amortizãri modale.

2.4.11 Procesarea datelor instrumentale obţinute, se realizeazã prin

intermediul unor programe de calcul specializate, de tip off – line (efectuatã

dupã producerea cutremurului de pãmânt), atât în domeniul timp, cât şi în

domeniul complex al frecvenţei; rãspunsul barajelor la acţiuni seismice este

analizat, în vederea determinãrii factorilor de amplificare a mişcãrii seismice,

a corelaţiei existente între excitaţie şi rãspuns şi a parametrilor modali.

2.4.12 Stabilirea numãrului minim necesar de instrumente seismice şi a

poziţiilor de amplasare a acestora trebuie sã conducã la o identificare

corectã a primelor moduri proprii de vibraţie. Aceste douã aspecte

importante nu pot fi stabilite decât în urma unui program complex de

investigaţii experimentale, care sã permitã determinarea parametrilor

modali, pe baza unui pachet larg de date de încredere. Frecvenţele proprii

ale unui baraj pot fi identificate efectuând analiza spectralã a datelor

instrumentale, obţinute prin instalarea unui sistem de monitorizare seismicã,

alcãtuit dintr-un numãr redus de accelerometre, amplasate pe coronamentul

unui baraj, în timp ce, pentru formele proprii de vibraţie, este necesarã

amplasarea de accelerometre şi în alte puncte situate pe coronamentul

barajului respectiv, de-a lungul celor douã console (una pentru modurile

proprii de vibraţie simetrice şi una pentru modurile proprii de vibraţie

antisimetrice).

2.4.13 La barajele din beton, monitorizarea posibilelor mişcãri ale rosturilor

radiale – a cãror comportare la acţiuni seismice este aproape necunoscutã –

19



este, de asemenea, importantã; dacã situaţia economicã o permite, se

recomandã utilizarea unor traductoare de deplasãri amplasate, în principal,

la partea superioarã a barajului.

2.4.14 Se recomandã, de asemenea, efectuarea simultanã a urmãtoarelor

categorii de mãsurãtori privind nivelul apei din lacul de acumulare, variaţiile

de temperaturã şi subpresiunile, presiunea apei din pori etc., care – aşa cum

se cunoaşte – pot influenţa starea fizicã şi tehnicã iniţialã a unui baraj. Ca un

exemplu, în cazul unui baraj de tip „în arc”, masa antrenatã în vibraţie

depinde de nivelul apei din lacul de acumulare, rigiditatea depinde de

condiţiile de respiraţie a rosturilor, iar aceste deschideri sunt influenţate, la

rândul lor, de nivelul apei din lacul de acumulare şi de temperaturile relative

ale apei şi betonului.

2.5 Monitorizarea lacului de acumulare

2.5.1 Dacã în imediata vecinãtate a unui baraj existã amplasamente care

prezintã risc de instabilitate în timpul unui cutremur de pãmânt (cum ar fi

straturi de roci situate pe pante abrupte, versanţi la care sunt posibile

alunecãri ale formaţiunilor geologice de suprafaţã), se recomandã

monitorizarea prin sisteme de supraveghere, realizate cu instrumente

seismice, capabile sã detecteze mişcãrile acestora.

2.5.2 Se vor prevedea, dacã este cazul, sisteme speciale de supraveghere a

mişcãrilor pe faliile seismice care pot afecta barajele.

2.5.3 Monitorizarea lacului de acumulare va permite o mai bunã

caracterizare a seismicitãţii induse şi a amplasamentului şi, în consecinţã, o

definire mai directã a cutremurului de proiectare.

2.5.4 Prin monitorizarea lacului de acumulare se pot detecta eventuale

modificãri ale seismicitãţii locale produse de seismicitatea indusã.

Detectarea seismicitãţii induse de lacul de acumulare poate fi realizatã în

douã faze:

faza I cuprinde studii cu privire la istoria seismicã a teritoriului,

studii asupra formaţiunilor geologice existente, atât în zona lacului

20



de acumulare, cât şi în împrejurimi, cu scopul de a identifica

eventuale falii active; tot în cadrul acestei faze vor fi efectuate

studii pentru cunoaşterea activitãţii seismice în zona lacului de

acumulare, înainte ca acesta sã fie umplut cu apã, utilizând în acest

scop reţele mobile de seismometre de înaltã sensibilitate, conectate

prin radio; cercetãrile efectuate în cadrul acestei faze vor furniza

informaţiile necesare pentru a decide dacã mai sunt necesare şi

alte investigaţii suplimentare;

în cadrul fazei a-II-a vor fi cuprinse toate studiile considerate

necesare, care vor începe cu un an sau doi înainte de umplerea cu

apã a lacului de acumulare; cel mai important aspect se referã la

instalarea unei reţele de seismometre cu caracter permanent, dar

vor fi avute în vedere şi alte mãsuri suplimentare, cum ar fi:

nivelarea fundului lacului de acumulare, instalarea unor sisteme

speciale pentru detectarea mişcãrilor faliilor active (unde este

cazul), studierea stabilitãţii versanţilor aferenţi lacului de

acumulare.

2.5.5 Deoarece existã foarte puţine înregistrãri ale mişcãrilor datorate

seismicitãţii induse, investigaţiile instrumentale, considerând ca acţiune

agitaţia microseismicã, vor prezenta un interes ridicat, în special pentru:

localizarea epicentrului, a adâncimii de focar, a duratei mişcãrii seismice şi a

vitezelor de propagare a undelor seismice.

2.5.6 Proiectarea şi instalarea unei asemenea reţele de echipamente ridicã o

serie de probleme tehnice şi economice. Se menţioneazã cã trebuie evitate

erorile la calculul parametrilor menţionaţi anterior, cunoscând faptul cã

principalele surse de erori sunt sintetizate, dupã cum urmeazã :

Lipsa de precizie în mãsurarea timpului. Acest aspect se

reflectã, în principal, în calculul distanţei epicentrale.

O valoare scãzutã a raportului „semnal/zgomot”. Înregistrãrile

seismice încep la nivele scãzute ale semnalului seismic, dar, dupã

aceea, cresc progresiv: prezenţa zgomotului face mai dificilã

identificarea sosirii reale a undelor principale P, care vor fi

identificate cu dificultate în zgomotul de fond.

21



Lipsa de cunoaştere a vitezelor de propagare a undelor

seismice prin formaţiunile geologice neomogene ale crustei

terestre. Acest aspect reprezintã un inconvenient major, întrucât

face dificilã localizarea corectã a focarului mişcãrii seismice.

Vitezele de propagare pot fi determinate prin efectuarea unor

sondaje seismice profunde, pe trei sau patru profile, situate într-o

zonã cu lungimea de câteva zeci de kilometri, mãsuratã de la lacul

de acumulare. Se precizeazã cã acest mod de determinare a

vitezelor undelor seismice este extrem de costisitor. O altã metodã

de a obţine aceste informaţii constã în înregistrarea vibraţiilor

produse de exploziile calibrate şi controlate, efectuate pe durata

lucrãrilor de construcţie (este mai puţin costisitoare, dar impune ca

aparatele de înregistrare a mişcãrii sã fie disponibile de la începutul

lucrãrilor).

2.5.7 În legãturã cu poziţiile de amplasare a instrumentelor seismice şi cu

numãrul acestora, se vor avea în vedere recomandãrile prezentate în

continuare. În general, este de preferat un numãr ridicat de staţii seismice,

având posibilitatea înregistrãrii mişcãrii seismice pe cele trei direcţii

ortogonale. Deoarece mişcãrile seismice induse se produc cel mai des în

lacul de acumulare, staţiile seismice vor fi instalate, pe cât posibil, cât mai

aproape de aceastã zonã. Se considerã cã numãrul minim de staţii seismice,

care fac posibilã o estimare fiabilã a parametrilor mişcãrii seismice, este egal

cu cinci. În anumite cazuri, raţiuni economice, impun instalarea unui numãr

mai mic de staţii seismice. Utilizarea a douã staţii seismice, amplasate pe cei

doi versanţi, de-o parte şi de alta a lacului de acumulare, chiar dacã nu va

permite un calcul exact al poziţiei epicentrului, va ajuta la identificarea

începutului mişcãrii seismice raportat la nivelul zgomotului de fond. O reţea

de trei instrumente seismice, fãcând un triunghi cu dimensiunile laturilor

apropiate de cele ale lacului de acumulare, va permite localizarea, într-o

manierã satisfãcãtoare a epicentrului, dacã acesta se gãseşte în interiorul

reţelei. Sistemul de supraveghere seismicã trebuie utilizat în corelaţie cu

nevoile de zonare seismicã a unui teritoriu.

2.5.8 Una sau douã staţii seismice vor fi echipate cu seismometre calibrate

cu amplificare joasã, pentru a putea înregistra mişcãrile seismice cu

22



amplitudini moderate, care nu pot fi înregistrate cu seismometre având

amplificare înaltã, astfel încât sã fie posibilã corelarea acestor înregistrãri cu

cele obţinute cu ajutorul instrumentelor pentru mişcãri seismice puternice,

amplasate în corpul barajului.

CAPITOLUL 3CONFIGURAŢII DE INSTRUMENTARE SEISMICÃ A BARAJELOR

3.1 Exigenţe de monitorizare a mişcãrii seismice

3.1.1Monitorizarea mişcãrii seismice în câmp liber

Predicţia comportãrii construcţiilor inginereşti, de tipul barajelor, la

cutremure de pãmânt viitoare, impune utilizarea de metode analitice şi

numerice, bazate pe reprezentãri în raport cu timpul a unor cutremure de

proiectare (accelerograme sintetice obţinute direct, sau accelerograme

artificiale compatibile cu un spectru de proiectare). Parametrii actuali pentru

caracterizarea unui cutremur de pãmânt în câmp liber (amplitudinile mişcãrii

seismice, durata acesteia, influenţa formaţiunilor geologice de suprafaţã

locale, legi de atenuare şi elemente specifice propagãrilor undelor seismice)

sunt încã insuficienţi. Monitorizarea mişcãrii seismice în câmp liber

completeazã baza de date utilizatã pentru studiul hazardului seismic al

amplasamentului şi permite calibrarea spectrelor de proiectare, care vor fi

utilizate în studii preliminare, studii comparative şi calculul barajelor cu

dimensiuni mai reduse. Având în vedere rezultatele ce se pot obţine şi modul

în care acestea ar putea fi utilizate, la instrumentarea seismicã a unui baraj

este necesarã o analizã profundã a oportunitãţii şi a gradului de extindere a

monitorizãrii seismice în câmp liber.

23



3.1.2Monitorizarea mişcãrii versanţilor în timpul acţiunii seismice

Ţinând seama de forma şi dimensiunile interfeţei „baraj – fundaţie”, o

serie de aspecte conexe interacţiunii dintre structura barajului şi mediul de

fundare pot influenţa, în mod semnificativ, rãspunsul barajului la acţiuni

seismice.

a) Topografia amplasamentului barajului, proprietãţile inerţiale şi de disipare

prin radiaţie a energiei seismice a mediului de fundare stâncos şi vitezele

de propagare a diferitelor categorii de unde, conduc la o mişcare

neuniformã la interfaţa „baraj – fundaţie”. Se poate admite cã o astfel de

mişcare poate fi acceptatã şi în situaţia în care barajul nu este construit,

iar undele seismice se propagã unidirecţional (ipotezã aproximativã),

având caracter sincron (efectul topografiei versanţilor – Fig.3.1,a).

b) În ipoteza barajului „fãrã masã”, mişcarea de-a lungul interfeţei „baraj –

fundaţie” este influenţatã de rezistenţa pe care o manifestã barajul în

raport cu orice deformaţie a fundaţiei sale (interacţiune cinematicã –

Fig.3.1,b).

c) Monitorizarea mişcãrii versanţilor trebuie sã ţinã seama cã excitaţia

seismicã este generatã de unde seismice care sosesc din toate direcţiile

(excitaţie incoerentã – Fig.3.1,c).

d) Mişcãrile versanţilor sunt influenţate şi de rãspunsul barajului (inerţial) la

acţiunea seismicã (interacţiune inerţialã – Fig.3.1,d).

a) Efectele topografiei amplasamentului b) Interacţiune cinematicã

24



c) Excitaţie incoerentã d) Interacţiune inerţialã

Figura 3.1 Interacţiunea dintre mediul de fundare şi barajele de tip „arcuite” (adaptare dupã [10])

Supravegherea instrumentalã a mişcãrii versanţilor poate contribui la o

mai completã înţelegere a tuturor fenomenelor precizate, va permite

calibrarea modelelor de calcul structural utilizate anterior şi elaborarea

unora mai rafinate şi va ajuta la clarificarea excitaţiei seismice ce trebuie

consideratã la proiectarea barajelor.

3.1.3 Investigaţii experimentale/instrumentale

Amplasarea instrumentelor seismice la un baraj, în plan orizontal şi pe

înãlţimea acestuia, trebuie realizatã cu mult discernãmânt. Localizarea

punctelor de amplasare a senzorilor se poate realiza fie prin studiul

vibraţiilor barajului produse de acţiunea microseismelor, sau a unor vibraţii

forţate ale acestuia, cauzate de excitaţii artificiale controlate, fie prin analize

dinamice cu caracter teoretic.

Investigaţiile experimentale/instrumentale au ca obiectiv prioritar

achiziţia de date instrumentale prin intermediul cãrora sã poatã fi

determinate caracteristicile dinamice proprii ale barajelor.

Principalele caracteristici dinamice proprii ale barajelor, care pot fi

determinate prin investigaţii experimentale/instrumentale, sunt reprezentate

prin:

valori proprii (perioade/frecvenţe proprii de vibraţie);

vectori proprii (forme proprii de vibraţie);

capacitatea de amortizare (coeficienţi de amortizare/fracţiuni din

amortizarea criticã).

25

direcţia de propagare a undelor oscilaţie direcţia de propagare a undelor oscilaţie



Datele tehnice, obţinute în urma prelucrãrii şi interpretãrii

mãsurãtorilor instrumentale, pot furniza informaţii importante în ceea ce

priveşte comportarea barajelor la acţiuni dinamice cu caracter

tranzitoriu (generate de mişcãri seismice puternice).

Cercetãrile dinamice experimentale/instrumentale, bazate pe o

metodologie specificã în acest domeniu, se aplicã în marea majoritate a

ţãrilor puternic industrializate şi urbanizate, sau situate în zone cu regim

ridicat de seismicitate.

3.1.4Fenomene caracteristice asociate monitorizãrii seismice

3.1.4.1 Instrumentarea seismicã a unui baraj va permite compararea

comportãrii reale a acestuia în timpul unui cutremur de pãmânt, cu cea

anticipatã în faza de proiectare şi oferã posibilitatea efectuãrii unor predicţii

asupra comportãrii sale în timpul mişcãrilor seismice puternice viitoare.

3.1.4.2 Datele instrumentale obţinute vor atrage atenţia asupra unor posibile

avarieri şi vor constitui suportul unor soluţii de retrofitare/consolidare.

3.1.4.3 Monitorizarea mişcãrii seismice în puncte caracteristice ale unui

baraj, cât şi în imediata lui vecinãtate, trebuie sã rãspundã exigenţelor

prezentate în paragrafele 3.1.1, 3.1.2 şi 3.1.3. Supravegherea tehnicã a altor

fenomene, cum ar fi: existenţa unor avarii (fisuri/crãpãturi), interacţiunea

„baraj – lac de acumulare”, efectele datorate topografiei versanţilor şi

influenţa prezenţei apei asupra barajelor din materiale locale.

Localizarea pãrţilor sensibile ale unui baraj, în care se pot

manifesta fisuri/crãpãturi, nu poate fi anticipatã cu precizie. Cu

toate acestea, pentru principalele categorii de baraje existente (de

greutate, cu contraforţi, arcuite, de anrocamente cu nucleu de

argilã, de pãmânt) se cunosc zonele unde pot fi înregistrate avarii

locale, chiar dacã stabilitatea lor globalã nu este periclitatã. O

instrumentare seismicã adecvatã ar putea monitoriza aceste pãrţi

sensibile şi, eventual, accentuarea unor fisuri/crãpãturi în timpul unui

cutremur de pãmânt.

26



Interacţiunea dintre baraj şi lacul de acumulare. Influenţa

reciprocã, care se exercitã între un baraj şi apa conţinutã în lacul

sãu de acumulare, depinde de compresibilitatea lichidului, de

disiparea presiunii valurilor de apã cãtre fundul şi pãrţile laterale ale

lacului de acumulare, de extinderea acestuia, de mişcãrile

excitatoare, cât şi de conţinutul de frecvenţe al acestora. Se

precizeazã cã nu se dispune de date de observaţie suficiente care

sã permitã calibrarea modelelor de calcul structural şi evaluarea

importanţei practice a compresibilitãţii apei, în procesul de

interacţiune dintre baraj şi lacul sãu de acumulare. Astfel, este

necesarã instalarea suplimentarã de traductori de presiune pe

paramentul amonte al barajului, pe fundul şi pe versanţii lacului de

acumulare, alãturi de accelerografele de monitorizare seismicã a

rezervorului de apã.

Efectele datorate topografiei versanţilor pot fi observate

direct, printr-o instrumentare seismicã în câmp liber, amplasatã

perpendicular pe axa vãii.

Influenţa prezenţei apei asupra barajelor din materiale

locale se manifestã prin variaţii ale presiunii apei din pori. Pentru

elucidarea completã a comportãrii barajelor din materiale locale la

acţiuni seismice, pe lângã sistemul de accelerometre seismice

prevãzut, este necesarã şi monitorizarea variaţiilor presiunii apei

din pori, în timpul şi dupã producerea unui cutremur de pãmânt.

3.2 Componenţa unui sistem de instrumentare seismicã

3.2.1 În cele ce urmeazã, se fac referiri la sistemele moderne, caracterizate

prin conversia parametrilor cinematici ai mişcãrii în mãrimi electrice şi prin

conversia semnalelor continue în semnale numerice discrete.

3.2.2Sistemele pentru instrumentarea seismicã a barajelor au urmãtoarea

alcãtuire de principiu:

a) captori, sau senzori, de tipul accelerometrelor, care au rolul

de a sesiza şi înregistra mişcarea seismicã prin intermediul bazei

27



instrumentului şi de a transforma un parametru cinematic de

interes (de regulã, o acceleraţie seismicã) într-un parametru

electric, variind continuu şi aproximativ proporţional cu parametrul

cinematic specificat;

b) convertori analog-numerici, care au rolul de a eşantiona valorile

parametrilor electrici la echi-intervale (scurte) prestabilite şi de a

furniza un sistem de valori numerice reprezentative (în mod discret)

pentru evoluţia în timp a unui parametru cinematic;

c) sistemul de înregistrare, care are rolul de a stoca şirul de valori

numerice reprezentativ pentru evoluţia parametrilor cinematici de

interes, cu raportare la o bazã de timp care poate fi localã (şi

aferentã unui eveniment seismic) sau poate fi reprezentatã de

timpul universal;

d) sistemul de transmitere a datelor, care are rolul de a transmite

automat datele de la captorii individuali la sistemul centralizat de

înregistrare, eventual de a transmite la sistemul de înregistrare şi

timpul universal (sincronizare), ca şi de a transmite, la comandã

sau automat (eventual prin teletransmisie), datele înregistrate la

utilizatorul acestora.

3.2.3Aceastã alcãtuire de principiu se poate concretiza în douã moduri:

a) Soluţiile cele mai simple, care sunt similare ca alcãtuire celor

bazate pe accelerografe mai vechi, cu înregistrare continuã (opticã

sau magneticã), sunt reprezentate de dispozitive care mãsoarã

acceleraţiile într-un punct, pe trei direcţii ortogonale (de translaţie)

şi oferã doar o bazã de timp localã, separatã de bazele de timp ale

altor instrumente instalate în cadrul sistemului care echipeazã un

baraj.

b) Soluţiile mai complexe asigurã înregistrarea centralizatã a

mişcãrii/rãspunsului pentru un baraj, cu stocarea informaţiei

furnizate, dupã caz:

de captori tri-direcţionali instalaţi în secţiuni semnificative;

de captori unidirecţionali instalaţi în diferite puncte, dupã

diferite direcţii.

Ultima variantã, în cadrul cãreia se instaleazã captori unidirecţionali în

diferite puncte, pe diferite direcţii, conform unui proiect care are la bazã 28



considerarea comportãrii dinamice a barajului în raport cu secţiunile sale

cele mai semnificative, este soluţia agreatã, care tinde în prezent sã se

generalizeze.

3.2.4 Numãrul instrumentelor seismice va fi stabilit în funcţie de tipul

barajului, înãlţimea totalã a acestuia şi nivelul de monitorizare seismicã dorit

de cãtre deţinãtor, precum şi de încadrarea în categorii de importanţã, în

conformitate cu paragraful 1.2.

3.2.5 Configuraţia sistemului de înregistrare. Toate accelerografele

amplasate pe baraj trebuie sã fie interconectate între ele. Oricare dintre

accelerografele instalate pe baraj (inclusiv cel amplasat în câmp liber), odatã

declanşat, poate activa o parte, sau chiar toate celelalte accelerografe ale

sistemului de monitorizare. Toate accelerografele instalate/existente în

reţeaua de supraveghere seismicã a unui baraj trebuie sã fie de acelaşi tip şi

model, pentru a asigura o uniformitate maximã, atât a echipamentelor, cât şi

a datelor înregistrate. În ceea ce priveşte interconectarea accelerografelor

care intrã în alcãtuirea unui sistem de monitorizare mai existã şi alte opţiuni,

cu avantaje şi dezavantaje, cu condiţia asigurãrii simultaneitãţii

înregistrãrilor.

1. Opţiunea I: accelerografele nu sunt conectate între ele

Avantaje:

cost mai redus al accelerografelor şi al operaţiilor de instalare;

un numãr mai mic de declanşãri inoportune/nedorite, ca rezultat al

interferenţelor electrice.

Dezavantaj:

nu au baza de timp comunã (începutul înregistrãrii mişcãrii seismice

nu este sincronizat, fiecare accelerograf având propria sa bazã de

timp).

2. Opţiunea II: accelerografele sunt conectate între ele prin cabluri, care

asigurã o declanşare a înregistrãrii şi o bazã de timp comunã.

Avantaje:

29



declanşarea comunã/simultanã a înregistrãrii mişcãrii seismice

îmbunãtãţeşte fiabilitatea sistemului de monitorizare, dotat cu

dispozitive de pornire suplimentare, fiecare dintre ele având

posibilitatea declanşãrii întregului sistem;

o bazã de timp comunã permite utilizatorului sã sincronizeze

înregistrãrile mişcãrii seismice, furnizate de fiecare senzor seismic

Dezavantaje:

uneori costul cablurilor de conectare este ridicat;

sistemul este mai vulnerabil în timpul descãrcãrilor electrice

(trãsnete);

existã posibilitatea unor declanşãri nedorite ale înregistrãrilor, ca

rezultat al unor semnale radio şi electrice false, captate de cablurile

de legãturã, în situaţia în care nu a fost prevãzut un algoritm special

de protecţie a operaţiei de declanşare.

3. Opţiunea III: accelerografele nu sunt conectate între ele, instrumentele

fiind dotate cu dispozitive radio.

Avantaje:

transmiterea prin radio furnizează o bazã de referinţã în timp real;

declanşarea prin radio a înregistrãrii simultane a mişcãrii seismice,

printr-un anumit numãr de accelerografe, permite utilizatorului sã

sincronizeze înregistrãrile de la fiecare instrument în parte.

Dezavantaje:

costul ridicat al dispozitivelor radio;

costul ridicat al antenelor şi al montajului acestora;

amplasamentul barajului are uneori caracteristici slabe şi/sau

variabile cu privire la semnalele radio.

4. Opţiunea IV: accelerografele nu sunt conectate între ele, instrumentele

fiind echipate cu generatoare de coduri de timp - GCT (Time Code

Generators).

Avantaje:

G.C.T. furnizează aceeaşi bazã de referinţã în timp real;

G.C.T. permit utilizatorului sã sincronizeze înregistrãrile seismice de

la fiecare accelerograf în parte.30



Dezavantaje:

costul ridicat al G.C.T.;

costuri implicate de reglarea dispozitivului de afişare a timpului

(Time Display Controller);

deriva G.C.T. va necesita corecţii şi interpolãri în raport cu timpul.

Opţiunea V: accelerografele sunt interconectate prin cabluri; instrumentele

sunt echipate cu dispozitive radio sau generatoare de coduri de timp (G.C.T).

Avantaje:

G.C.T. sau dispozitivele radio asigurã aceeaşi bazã de referinţã în

timp real pentru toate instrumentele seismice interconectate;

G.C.T. sau dispozitivele radio permit utilizatorului sã sincronizeze

înregistrãrile seismice obţinute de la fiecare accelerograf în parte.

Dezavantaje:

costurile G.C.T. şi ale dispozitivelor radio, inclusiv cele asociate

funcţionãrii acestora;

costul cablurilor de legãturã;

vulnerabilitatea sistemului în timpul descãrcãrilor electrice.

3.2.6 Condiţii de mediu. Toate accelerografele se vor monta pe

postamente de beton, sau pe orice altã suprafaţã orizontalã brutã (cu

asperitãţi), realizatã din beton. Accelerograful pentru înregistrarea mişcãrii

seismice în „câmp liber” se va instala într-o galerie (nişã), cu pardoseala din

beton, amenajatã la suprafaţa pãmântului de cãtre deţinãtorul barajului. În

general, poziţiile de amplasare a accelerografelor sunt situate în zone umede

(cu umiditate 100%). Din acest motiv, accelerografele trebuie sã fie

protejate, în poziţia de lucru, împotriva picãturilor de apã, a infiltraţiilor şi

inundaţiilor. Domeniul optim pentru funcţionarea echipamentelor, din

punctul de vedere al temperaturilor, trebuie sã se situeze între limitele -20 şi

+45.

3.3 Caracteristici ale componentelor sistemelor de monitorizare

Principalele caracteristici ale componentelor sistemelor de

monitorizare, precum şi o serie de condiţii de bazã, care trebuie avute în 31



vedere la conceperea unui astfel de sistem de supraveghere, se prezintã în

continuare.

3.3.1 Senzorii seismici (accelerometrele) sunt caracterizaţi prin:

intervalul de amplitudini mãsurabile ale acceleraţiilor (în care

funcţionarea este liniarã, cu menţionarea amplitudinii minime

sesizabile fãrã zgomot de fond, ca şi a amplitudinii maxime);

pentru captorii care mãsoarã componente de translaţie, este de

dorit ca amplitudinea minimã mãsurabilã sã fie în jurul a 1

mm/s2, iar amplitudinea maximã mãsurabilã sã fie de ordinul a

cel puţin 20m/s2;

intervalul de frecvenţe în care nu apar distorsiuni (liniare)

semnificative, de amplitudine şi de fazã; este de dorit ca limita

inferioarã sã fie 0,0 Hz (asigurându-se astfel capacitatea de

mãsurare „staticã” şi de calibrare staticã), iar limita superioarã

sã fie de cel puţin 20 Hz.

3.3.2 Convertorii analog-numerici sunt caracterizaţi prin:

domeniul dinamic, cuantificat prin numãrul de biţi (cifre binare)

utili, Nb, sau prin numãrul de decibeli NdB (un bit este

aproximativ egal cu 6 dB, deci NdB 6 Nb); trebuie menţionat cã

prima cifrã binarã joacã rolul de cifrã-semn, astfel încât domeniul

dinamic acoperit (care reprezintã raportul dintre amplitudinea

maximã şi amplitudinea minimã susceptibile de a fi mãsurate,

este maximum 2(Nb - 1) (apãrând eventual limitãri mai severe,

datoritã zgomotului de fond din diferitele componente ale

sistemului de instrumentare); dacã se respectã cerinţa formulatã

pentru captori, raportul între amplitudinea maximã şi cea minimã

fiind de ordinul (2 … 5) 104, rezultã condiţia Nb – 1 15, deci

apare necesitatea unui convertor de cel puţin 16 biţi utili;

rata de conversie, care trebuie sã fie cel puţin egalã cu rata de

eşantionare, la nivelul sistemului de înregistrare numericã.

3.3.3 Sistemul de înregistrare este caracterizat prin:

rata de eşantionare a sistemului, care este egalã cu rata de

eşantionare pentru un canal, înmulţitã cu numãrul canalelor; 32



pentru un canal, aceastã ratã trebuie sã fie de cel puţin 100

eşantioane pe secundã;

memoria disponibilã, care trebuie sã acopere, pentru un

eveniment seismic, produsul dintre rata de eşantionare a

sistemului şi durata totalã a evenimentului, avându-se în vedere

posibilitatea de apariţie a cutremurelor de pãmânt repetate la

intervale scurte de timp, respectiv a replicilor la cutremurele de

pãmânt puternice. Este de dorit ca memoria disponibilã sã

acopere mai multe evenimente, eventual adoptându-se o soluţie

de transmitere automatã a datelor privind un eveniment, de la o

memorie operativã la o memorie de masã.

3.3.4 Sistemul de transmitere a datelor cuprinde sistemul de

transmitere de la captori la sistemul de înregistrare, respectiv sistemul de

transmitere de la sistemul de înregistrare la utilizator. Pentru acesta sunt de

avut în vedere urmãtoarele condiţii principale:

protecţia împotriva actelor premeditate de distrugere

(vandalism);

asigurarea de condiţii care sã nu conducã la reducerea

performanţelor sistemului de instrumentare.

3.3.5 Toate echipamentele unui sistem de instrumentare seismicã trebuie

agrementate tehnic de organe abilitate, în conformitate cu prevederile

legale.

CAPITOLUL 4METODOLOGIE DE ALEGERE A SCHEMEI DE INSTRUMENTARE

4.1. Grupe tipologice de baraje instrumentabile seismic

4.1.1 Având în vedere „situaţia seismicã” specialã a României şi informaţii

recente din ţãri, cu o bogatã tradiţie în instrumentarea seismicã a barajelor

(SUA, Canada, Japonia, Elveţia, Macedonia), se considerã obligatoriu

„instrumentabile” urmãtoarele categorii de baraje:

baraje de tip „arcuite”;

33



baraje de tip „de greutate”;

baraje de tip „din materiale locale” (anrocamente, pãmânt).

4.1.2 La selectarea barajelor ce urmeazã a fi instrumentate seismic, se vor

avea în vedere urmãtoarele aspecte:

a. Natura fundaţiei. Dacã materialele care alcãtuiesc fundaţia unui

baraj sunt de tipul nisipurilor, sau nisipurilor prãfoase care se pot lichefia,

barajul trebuie instrumentat seismic. De asemenea, se impune

instrumentarea seismicã în situaţia posibilitãţii producerii unor tasãri

diferenţiate, ca urmare a neomogenitãţii naturii mediului de fundare. Dacã

materialele care alcãtuiesc fundaţia unui baraj sunt de tipul rocilor, sau de

tipul pãmânturilor care nu pot constitui subiect al fenomenelor de lichefiere,

sau de tasare, se va ţine seama de elementele prezentate în continuare în

paragrafele b, c, d, e, f.

b. Tipul barajului. Fãrã a se ţine seama de zona de risc seismic, toate

barajele sedimentate hidraulic (hydraulic fill dams) trebuie instrumentate

seismic. Barajele de tip „din pãmânt cilindrat”, sau de tip „din anrocamente

cilindrate” (fiind mai puţin expuse riscului seismic de lichefiere), vor putea fi

instrumentate seismic ţinând seama de alţi factori de influenţã.

c. Înãlţimea barajului. Se considerã cã trebuie instrumentate seismic

toate barajele cu o înãlţime mai mare de 30 m, amplasate în zone cu

seismicitate ridicatã (categoriile de importanţã A, B). Se menţioneazã cã, în

unele amenajãri hidroenergetice, au fost construite diguri foarte înalte care

pot fi vulnerabile la cutremure de pãmânt puternice, care produc fenomene

de lichefiere, în special în zona sudicã a României. În celelalte situaţii, se

recomandã instrumentarea barajelor ale cãror lacuri de acumulare au

adâncimi mai mari de 80 m, sau a celor cu volume de apã mai mari decât

100 x 106 m3.

d. Prezenţa unor falii active cunoscute. Dacã un baraj este amplasat la

o distanţã mai micã de 40 km în raport cu o falie activã cunoscutã, acesta

trebuie instrumentat seismic.

e. Seismicitatea istoricã a amplasamentului barajului. Dacã în

vecinãtatea unui baraj au fost înregistrate acceleraţii cu valori mai mari de

0,2g, acel baraj trebuie instrumentat seismic.

34



f. Poziţia barajului în raport cu frontierele zonei cu risc seismic ridicat.

Dacã un baraj este amplasat la o distanţã mai micã de 160 km în raport cu

frontiera unei zone cu risc seismic ridicat, acesta trebuie instrumentat

seismic.

4.2 Configuraţii ale sistemelor de monitorizare seismicã a barajelor

4.2.1 Alegerea schemei de instrumentare seismicã la nivelul unui baraj are

în vedere douã aspecte principale:

opţiunea pentru tipul de sistem de instrumentare (paragraful 3.1);

alegerea poziţiei şi orientãrii instrumentelor seismice.

4.2.2 Opţiunea pentru tipul de sistem de instrumentare seismicã va fi

condiţionatã de posibilitatea existenţei, în dotarea deţinãtorilor, a unor

categorii de instrumente seismice dintr-o generaţie mai veche şi de

disponibilitãţile financiare alocate instrumentãrii seismice a barajelor cu

echipamente moderne. În mãsura în care resursele financiare o permit, este

de preferat sã se opteze pentru un sistem de înregistrare centralizat, care sã

utilizeze, de preferinţã, instrumente seismice tri-direcţionale. De asemenea,

este de dorit sã se opteze pentru sisteme de transmitere a datelor prin radio,

evitându-se o cablare care, în absenţa unor mãsuri speciale de protecţie,

conduce la sensibilitãţi sporite, în raport cu eventualele acte de distrugere

premeditatã (vandalism).

4.2.3 Alegerea poziţiilor şi orientãrilor senzorilor seismici trebuie sã aibã la

bazã o analizã inginereascã, teoreticã şi experimentalã, a specificului

comportãrii, în regim dinamic de solicitare, a barajului care se

instrumenteazã. Pe aceastã cale, vor fi identificate secţiunile cele mai

reprezentative, în raport cu obiectivele urmãrite, cãrora urmeazã sã li se

aloce instrumente seismice.

4.2.4 Echiparea unui baraj cu echipamente moderne, capabile sã furnizeze

informaţii instrumentale de încredere, cu privire la rãspunsul spaţial al

acestuia, în timpul unei mişcãri seismice, trebuie sã ţinã seama de

urmãtoarele exigenţe:

35



tipul de instrumente seismice, ales pentru realizarea

instrumentãrii seismice a unui baraj, trebuie corelat atât cu

obiectivul urmãrit de reţeaua individualã ce se creeazã, cât şi cu

posibilitatea integrãrii acesteia într-o reţea localã/regionalã;

numãrul de componente al instrumentelor seismice (captori/

senzori) trebuie astfel dimensionat, încât sã acopere întreaga gamã

de aspecte tehnice, specifice comportãrii barajului la acţiuni

seismice, în raport cu direcţiile cele mai semnificative (pot fi utilizaţi

captori uni-dimensionali, sau, mai recomandabil, captori tri-

dimensionali);

punctele de amplasare a instrumentelor seismice trebuie sã fie

uşor accesibile, cu grad ridicat de protecţie şi siguranţã a acestora

şi cu posibilitãţi de supraveghere;

posibilitatea conectãrii instrumentelor seismice, pentru a

putea fi realizatã o bazã de timp comunã a înregistrãrilor seismice,

atât în reţeaua individualã cât şi într-o reţea localã/regionalã;

corelarea, transmiterea, centralizarea şi prelucrarea datelor

instrumentale seismice sã se realizeze în condiţii de maximã

siguranţã, aspecte care pun în evidenţã necesitatea existenţei unor

alte tipuri de echipamente şi softuri specializate;

prevederea unui sistem de mãsuri speciale pentru a fi evitat

furtul şi/sau distrugerea instrumentelor seismice (acte de

vandalism, inundaţii etc.)

4.2.5 Barajele de tip „arcuite”. Senzorul pentru înregistrarea mişcãrii

seismice în câmp liber trebuie sã fie amplasat la o distanţã suficient de mare

faţã de baraj şi faţã de celelalte construcţii auxiliare, astfel încât funcţionarea

instrumentului sã nu fie afectatã nici de prezenţa, nici de vibraţiile acestora.

În acelaşi timp, senzorul trebuie amplasat suficient de aproape de baraj,

pentru a putea înregistra mişcãrile seismice reprezentative ale

amplasamentului acestuia. Pentru barajele din beton, senzorul pentru

înregistrarea mişcãrii seismice în câmp liber se va amplasa la o distanţã

egalã cu de douã ori înãlţimea barajului. Aceastã distanţã poate fi egalã cu

36



înãlţimea barajului, în situaţia în care modulul de elasticitate al materialului

din fundaţie este egal, sau mai mare, decât modulul de elasticitate al

betonului din corpul barajului. Mişcarea seismicã realã, pe masivele de

rezemare, este înregistratã prin intermediul senzorilor seismici, amplasaţi

de-a lungul interfeţei „fundaţie-baraj”. Dacã numãrul acestor senzori este

suficient de mare, pe lângã monitorizarea mişcãrilor de corp rigid (translaţii

şi rotaţii), suplimentar poate fi ţinutã sub observaţie şi deformarea interfeţei

„fundaţie-baraj”. Propagarea undelor seismice, prin fundaţia unui baraj,

poate fi studiatã prin instalarea unor instrumente seismice în galeriile de

explorare şi în galeriile pentru impermeabilizarea rocilor prin cimentare.

Rãspunsul barajelor la acţiuni seismice, în domeniul liniar de comportare a

acestora, poate fi evaluat global, prin metoda superpoziţiei modale. Prin

montarea instrumentelor seismice pe coronamentele barajelor, în secţiuni cu

deplasãri modale maxime (pentru barajele simetrice aceste secţiuni sunt

situate la jumãtatea şi la sfertul deschiderii) pot fi identificate modurile

proprii de vibraţie. În Fig.4.1 se prezintã unele configuraţii de instrumentare

seismicã a barajelor de tip „arcuite”, dupã cum urmeazã:

Fig.4.1,a: configuraţie de instrumentare seismicã minimalã,

pentru înregistrarea mişcãrii seismice şi a rãspunsului barajelor în

timpul cutremurelor de pãmânt (A);

Fig.4.1,b: configuraţie de instrumentare seismicã mai completã,

pentru o evaluare mai detaliatã a mişcãrii şi a rãspunsului barajelor

în timpul cutremurelor de pãmânt (A+B+E);

Fig.4.1,c: configuraţie de instrumentare seismicã mai amplã

pentru înregistrarea mişcãrii seismice reale ca „mãrime de intrare”

(A+B+D+G);

Fig.4.1,d: configuraţie de instrumentare seismicã maximalã, care

permite înregistrarea mişcãrii seismice reale ca „mãrime de intrare”

şi a rãspunsului barajelor, la acţiunea cutremurelor de pãmânt

(A+B+D+E+G). Pentru studiul propagãrii undelor seismice, vor fi

prevãzuţi, suplimentar, senzori seismici, care se vor amplasa în

galeriile existente în fundaţiile barajelor (F), iar pentru înregistrarea

mişcãrii seismice în câmp liber, va fi amplasat un singur senzor (C).

37

A A A

A

B B A A A

E

A



a) b)

c) d)

Figura 4.1 Scheme de instrumentare seismicã pentru barajele de tip „arcuite”.

Puncte caracteristice de locaţie instrumentalã (adaptare dupã [8]).

Instrumentele seismice sunt poziţionate într-o reţea rectangularã

fictivã (precizatã prin linii punctate), aspect care conduce la o corelare mai

uşoarã a înregistrãrilor seismice, obţinute în diferite staţii seismice.

4.2.6 Baraje de tip „de greutate”. Aceastã categorie de baraje este, în

general, proiectatã şi studiatã, admiţând cã ploturile/blocurile se comportã

independent unul în raport cu celãlalt, pe douã direcţii orizontale ortogonale.

În consecinţã, instrumentarea seismicã va fi concentratã pe blocul de la

mijlocul barajului (cel mai înalt). Suplimentar obiectivelor urmãrite la barajele

de tip „arcuite”, la aceastã categorie de baraje este necesarã cunoaşterea

mişcãrii seismice „de intrare” la baza barajului, a rãspunsului spaţial al

barajelor la acţiuni seismice şi a aspectelor privind comportarea

independentã a ploturilor/blocurilor (aspecte specifice barajelor de tip „de

greutate”). Variaţia mişcãrii seismice, pe direcţie transversalã în raport cu

baza unui baraj, poate fi semnificativã, în cazul marilor baraje (grosimea

barajelor este comparabilã cu o lungime de undã predominantã). De aceea,

mişcarea seismicã realã „de intrare” a bazei unui baraj de tip „ de greutate”

trebuie atent monitorizatã şi studiatã. Rãspunsul spaţial al barajelor de tip

„de greutate” este de aşteptat atunci când propagarea mişcãrii seismice

38

B B A A A

DD

A

G G

GG

C

1…2 ori înălţimea barajului

B B A A A

DED

F A F

G G

GG



este pe direcţia longitudinalã a barajului (când acesta este construit într-o

vale îngustã), sau este datorat mişcãrii seismice pe direcţie transversalã, la

barajele cu încastrãri în rocã. Gradul de comportare independentã a

ploturilor/blocurilor poate fi apreciat efectuând comparaţii între mişcãrile

relative ale acestora, considerate individual. În Fig.4.2 se prezintã unele

configuraţii de instrumentare seismicã a barajelor de tip „de greutate”, dupã

cum urmeazã:

Fig.4.2,a: configuraţie de instrumentare seismicã minimalã, pentru

înregistrarea mişcãrii seismice şi a rãspunsului barajelor în timpul

cutremurelor de pãmânt (A);

Fig.4.2,b: configuraţie de instrumentare seismicã mai completã, pentru o

evaluare mai detaliatã a mişcãrii seismice şi a rãspunsului barajelor în

timpul cutremurelor de pãmânt (A+G);

Fig.4.2,c: configuraţie de instrumentare seismicã mai amplã în care, în

plus, este monitorizatã şi comportarea independentã a ploturilor/ blocurilor

învecinate (A+G+C+D+F);

Fig.4.2,d: configuraţie de instrumentare seismicã maximalã, care, în

raport cu cea prezentatã în Fig.4.2,c, monitorizeazã „istoria” mişcãrii

seismice pe direcţie transversalã a vãii (E), rãspunsul spaţial al barajului

(H–amplasarea de senzori seismici pe coronament la sfertul deschiderii) şi

mişcarea seismicã în câmp liber (B).

4.2.7 Baraje de tip „din materiale locale”. Barajele de tip „din materiale

locale” sunt, în general, proiectate şi studiate admiţând cã acestea au o

comportare similarã cu cea a barajelor de tip „de greutate”. Din acest motiv,

conceptul de instrumentare seismicã, expus în paragraful 4.2.6., se poate aplica

şi pentru acest tip de baraje (senzori pentru mişcarea în câmp liber, pentru

cunoaşterea mişcãrii seismice „de intrare” la baza barajelor şi pentru

rãspunsul spaţial al acestora).

39GA A

G G

AA

A A



a) b)

c) d)

Figura 4.2. Scheme de instrumentare seismicã pentru barajele de tip „de greutate”. Puncte caracteristice de locaţie instrumentalã (adaptare dupã

[8]).

În Fig.4.3 se prezintã unele configuraţii de instrumentare seismicã a

barajelor de tip „din materiale locale”, precum şi localizarea poziţiilor

captorilor/senzorilor.

Fig.4.3,a: configuraţie de instrumentare seismicã minimalã,

constând în amplasarea unui senzor seismic pe unul dintre masivele

de rezemare şi a unui senzor seismic la mijlocul coronamentului, în

secţiunea maestrã, pentru înregistrarea mişcãrii seismice şi a

rãspunsului barajelor în timpul cutremurelor de pãmânt (A). Prin

intermediul instrumentului seismic amplasat pe coronament, la

mijlocul barajului, în secţiunea maestrã, poate fi urmãritã şi evoluţia

tasãrilor care se produc în corpul barajului la diverse cote sub

coronament, pentru a avea evidenţa stabilitãţii umpluturii.

40

C

A

C

GA A

FD

D F

G G

E

C

A

C

E GA A

FD

D F

B

H

G G

H




Fig.4.3,b: configuraţie de instrumentare seismicã mai completã,

pentru o evaluare mai adecvatã a variaţiei mişcãrii seismice de la o

extremitate a coronamentului la cealaltã (B) şi a rãspunsului spaţial

al barajelor în timpul cutremurelor de pãmânt, prin poziţionarea

unui senzor (B) într-o secţiune situatã la un sfert din lungimea

coronamentului (A+B).

Fig.4.3,c: configuraţie de instrumentare seismicã mai amplã, care

oferã informaţii mai detaliate, atât în ceea ce priveşte excitaţia

seismicã, cât şi despre rãspunsul barajelor în timpul cutremurelor

de pãmânt (A+B+D+E).

Fig.4.3, d: configuraţie de instrumentare seismicã maximalã care,

în plus faţã de cea prezentatã în Fig.4.3,c, conţine senzori pentru

înregistrarea mişcãrii seismice reale ca „mãrime de intrare” (în

secţiunea de mijloc, F) şi a mişcãrii seismice în câmp liber (C -

senzor amplasat la o distanţã echivalentã cu de 3-4 ori înãlţimea

barajului). Aceastã distanţã mai poate fi obţinutã şi efectuând

produsul dintre perioada fundamentalã proprie de vibraţie a

barajului şi viteza undelor de forfecare. Aceastã configuraţie poate fi

completatã cu instrumentele seismice amplasate în puţuri forate în

corpul barajului, în principal, în zona centralã a acestuia.

4.2.8 Dacã motive economice, sau restricţii de altã naturã, împiedicã

instalarea unei configuraţii de instrumentare seismicã, de tipul celor

prezentate în Fig.4.1, Fig.4.2 şi Fig.4.3, supravegherea seismicã a unui baraj

trebuie sã asigure cel puţin înregistrarea mişcãrii seismice în câmp liber (un

senzor), monitorizarea mişcãrii seismice la interfaţa „baraj-fundaţie” (un

senzor la baza barajului, sau la un bloc de rezemare) şi monitorizarea

rãspunsului barajului (un senzor pe coronament în secţiunea maestrã).

41



a) b)

a) b)

Figura 4.3. Scheme de instrumentare seismicã pentru barajele de tip „din materiale locale”. Puncte caracteristice de locaţie instrumentalã

(adaptare dupã [8]).

4.3 Conţinutul proiectului de instrumentare seismicã a unui baraj

4.3.1 Monitorizarea seismicã a barajelor şi a lacurilor de acumulare trebuie

planificatã, proiectatã, executatã şi asiguratã cu mult discernãmânt şi

precauţie, deoarece fiecare baraj şi lacul sãu de acumulare reprezintã un

caz particular cu comportare specificã.

4.3.2 Parametrii care stau la baza întocmirii proiectului de instrumentare

seismicã, pentru fiecare baraj şi lacul sãu de acumulare, pot fi clasificaţi în

douã grupe:

parametri generali care sunt prevãzuţi în legislaţia tehnicã şi juridicã

actualã;

42

A

A

B

AB

A

B

AB

A

E

D

B

C

AB

A

E

DF F




parametri determinaţi de caracteristicile individuale ale fiecãrui tip

de baraj şi lac de acumulare propriu.

4.3.3 Parametrii generali aferenţi primului grup şi prevãzuţi în legislaţia

tehnicã şi juridicã actualã, au fost prezentaţi în Capitolul 2 al acestui

Normativ şi pot fi identificaţi şi în unele lucrãri cuprinse în bibliografie.

4.3.4 Parametrii din cel de-al doilea grup vor fi definiţi, pentru fiecare baraj

şi lacul sãu de acumulare, printr-un studiu specializat. Efectuând o anumitã

sistematizare, aceşti parametri vor fi definiţi având în vedere urmãtoarele

aspecte:

regimul seismic rezultat din micro şi macro-zonarea teritoriului

corespunzãtor particularitãţilor specifice amplasamentului;

caracteristicile dinamice şi de rezistenţã ale formaţiunilor geologice

de suprafaţã locale;

sistemul de fundare adoptat pentru baraj;

tipul barajului şi caracteristicile dinamice proprii ale acestuia;

interacţiunea „mediu de fundare – fundaţie – baraj”;

configuraţia geometricã a barajului;

capacitatea şi suprafaţa lacului de acumulare.

Toate aspectele menţionate mai sus pot influenţa interactiv, într-o anumitã

mãsurã, caracteristicile dinamice proprii şi comportarea de ansamblu a

barajelor, pe durata mişcãrilor seismice puternice.

4.3.5 Deoarece calculul unui baraj la acţiuni seismice (efectuat pe un model

de calcul structural) şi investigaţiile instrumentale pentru determinarea

caracteristicilor dinamice proprii (efectuate la scarã naturalã, considerând ca

acţiune agitaţia microseismicã a pãmântului) sunt tratate în modul unitar,

conceptul final de instrumentare în vederea monitorizãrii seismice va avea la

bazã rezultatele cercetãrilor teoretice şi experimentale, adicã:

frecvenţe proprii (calculate/determinate instrumental);

formele proprii de vibraţie (calculate/determinate experimental);

capacitatea de amortizare a mişcãrii seismice (evaluatã pe baza

extrapolãrii unor rezultate existente, sau prin investigaţii

experimentale).

43



4.3.6 Rezultã, deci, necesitatea şi obligativitatea elaborãrii, pentru fiecare

baraj în parte, a unui proiect de instrumentare seismicã care sã facã

posibilã:

stabilirea unui sistem de echipamente optim, din punct de vedere

tehnic şi financiar, pentru monitorizarea seismicã a barajului;

obţinerea unor date instrumentale, utilizabile şi de încredere, atunci

când se produce un eveniment seismic.

4.3.7 Proiectul de instrumentare seismicã a unui baraj trebuie sã

precizeze urmãtoarele aspecte:

obiectivele instrumentãrii seismice;

relaţia de subordonare a sistemului de achiziţie a datelor

instrumentale instalat la un baraj cu sistemul mai mare (regional),

cãruia acesta îi aparţine;

modul de achiziţie (înregistrare) a mişcãrii seismice;

legãturile electrice ale sistemului de achiziţie a datelor

instrumentale;

legãturile cu instrumentele de „supraveghere” existente, conexe

lacului de acumulare, dacã acestea existã;

modul de înregistrare a bazei de timp la care se produc

evenimentele seismice (sincronismul şi calibrarea înregistrãrilor);

modul de declanşare a înregistrãrii mişcãrii seismice (sincronismul şi

calibrarea înregistrãrilor);

mãsurile de protecţie a sistemului de monitorizare;

datele care trebuie obţinute iniţial, şi apoi periodic, referitoare la

caracteristicile mediului de fundare, la interfaţa „fundaţie-baraj” şi la

barajul propriu-zis;

mãsurile de întreţinere şi control periodic;

modul de colectare a informaţiei utile, de prelucrare şi de stocare a

acesteia;

informaţii cu privire la modul de alcãtuire a raportului lucrãrii.

4.3.8 Datele instrumentale obţinute prin intermediul sistemului de

echipamente, care realizeazã monitorizarea seismicã a unui baraj, sunt

extrem de utile, în special pentru:

44



verificarea corectitudinii construirii modelului de calcul structural şi a

calcului barajului la acţiuni seismice;

evaluarea stãrii de eforturi, precum şi a nivelului de siguranţã a unui

baraj, dupã producerea unui cutremur sever de pãmânt, respectiv

cunoaşterea efectelor acestuia asupra construcţiei;

analiza efectului „retroactiv” al lacului de acumulare asupra

regimului seismic al zonei unde este amplasat barajul;

optimizarea procesului de proiectare a barajelor.

4.4 Selectarea punctelor de localizare a instrumentelor seismice

4.4.1 Obiectivele instrumentãrii seismice impun un mod de dispunere a

senzorilor seismici, stabilit pe baza unui studiu ingineresc al comportãrii

aşteptate a barajului, în timpul unor cutremure cu diferite niveluri de

severitate, care s-ar putea produce în zona de amplasare a acestuia. În urma

acestui studiu, vor fi identificate secţiunile cele mai semnificative în care se

vor monta instrumentele seismice care sã permitã mãsurarea parametrilor

definitorii ai mişcãrii (acceleraţiile seismice).

4.4.2 Localizarea echipamentelor de înregistrare a mişcãrii seismice, în

diferite zone ale unui baraj şi performanţele tehnice ale aparatelor de

înregistrare, au un rol decisiv în achiziţia de informaţii utilizabile şi de

încredere. Amplasarea optimã a unui numãr limitat de instrumente seismice

trebuie realizatã astfel încât datele seismice înregistrate sã ofere o imagine

cât mai completã asupra comportãrii barajelor în timpul acţiunii seismice, iar

rezultatele obţinute, prin tehnici specifice identificãrii structurale, sã fie unice

şi caracterizate printr-un nivel redus de incertitudine. În acest scop, sunt

necesare a fi cunoscute şi a se avea la dispoziţie urmãtoarele informaţii:

planşe de arhitecturã şi de rezistenţã;

date asupra caracteristicilor dinamice proprii, obţinute pe baza

înregistrãrii vibraţiilor produse de microseisme;

date asupra caracteristicilor fizico-mecanice ale materialelor din care

este realizat barajul;

rezultatele unor calcule inginereşti, cu privire la evaluarea

caracteristicile dinamice proprii ale modelului de calcul structural;

45



datele biografice privind construcţia barajului, efectele unor

cutremure anterioare, sau, ale altor acţiuni care au generat solicitãri

importante, inclusiv efectele seismicitãţii induse.

4.4.3 Distribuţia instrumentelor seismice la un baraj, în vederea

obţinerii unor informaţii seismice utilizabile, depinde, în principal, de factorii

urmãtori:

grupa tipologicã din care face parte barajul (a se vedea

paragrafele 4.2.5, 4.2.6 şi 4.2.7);

modelul de calcul structural (MCS) utilizat în investigaţiile

teoretice.

4.5 Modelul de calcul structural (MCS)

4.5.1 M.C.S. utilizat în investigaţiile teoretice şi numãrul corespunzãtor de

informaţii instrumentale, cerut pentru o înţelegere deplinã a comportãrii

barajului în timpul mişcãrii seismice, sunt necesare pentru o selecţie

eficientã a parametrilor de identificare structuralã şi pentru stabilirea

locaţiilor de amplasare a instrumentelor seismice.

4.5.2 Construcţia modelelor de calcul structural (MCS), având ca suport date

instrumentale, presupune asigurarea echilibrului între diferite atribute:

liniar/neliniar, parametric/neparametric, determinist/stohastic etc., ţinând

seama de numãrul parametrilor consideraţi (mare/redus) şi de calitatea

informaţiilor experimentale. Rezultã deci cã, numãrul datelor instrumentale

utilizabile decide complexitatea acestor modele de calcul. Caracterul

complex al unui model de calcul structural este dat, în primul rând, de

geometria sistemului structural al barajului prin numãrul gradelor de

libertate atribuite acestuia.

4.6 Cercetãri experimentale/instrumentale pentru localizarea punctelor de amplasare a staţiilor seismice

4.6.1 Amplasarea instrumentelor seismice într-un baraj, în plan orizontal şi

pe înãlţimea acestuia, trebuie realizatã cu mult discernãmânt, în special

46



atunci când este realizabilã numai o configuraţie de instrumentare seismicã

minimalã.

4.6.2 Localizarea punctelor de înregistrare se poate realiza, fie prin studiul

vibraţiilor barajului produse de acţiunea microseismelor, sau a unor vibraţii

forţate ale acestuia, cauzate de excitaţii artificiale controlate, fie prin studii

analitice/numerice, referitoare la valori şi vectori proprii.

4.7 Amplasarea sistemului central de achiziţie

4.7.1 Pentru amplasarea sistemului central de achiziţie este necesarã o

încãpere specialã, dotatã corespunzãtor şi cu acces limitat numai pentru

persoanele calificate în utilizarea aparaturii specializate de achiziţie şi

transmitere a datelor instrumentale.

4.8 Mãsuri pentru asigurarea integritãţii şi funcţionalitãţii sistemului de instrumentare seismicã a unui baraj

4.8.1 Dupã cum s-a precizat în paragraful 4.3.7, alegerea amplasamentelor

„microstaţiilor seismice” se face pe baza proiectului de instrumentare

seismicã a barajului. La realizarea acestui proiect participã, alãturi de

proiectant/expert şi deţinãtorul barajului/beneficiarul.

4.8.2 Pentru asigurarea zonelor necesare amplasãrii staţiilor seismice, se

impune ca acestea sã fie asigurate cu acordul factorilor din administraţia

publicã localã, dacã aparţin domeniului public, iar dacã spaţiile sunt

proprietate privatã, utilizarea acestora sã se realizeze, de comun acord, cu

deţinãtorii, în conformitate cu prevederile legale. De asemenea, trebuie luate

toate mãsurile pentru ca aparatura instalatã sã fie în siguranţã, atât din

punct de vedere a integritãţii acesteia, cât şi din punctul de vedere al

condiţiilor ambientale (umiditate, variaţii de temperaturã, posibilitãţi de

alimentare cu electricitate etc.).

4.9 Recomandãri privind strategia de instrumentare seismicã a barajelor la nivel naţional

47



4.9.1 Se considerã cã numãrul de baraje la care sunt amplasate instrumente

seismice este, în prezent, foarte redus, având în vedere perspectivele de

incidenţã, în viitorul apropiat, a unei mişcãri seismice. Instrumentele deja

instalate nu mai sunt în fabricaţie, mai mult nu se gãsesc piese de schimb iar

experienţa de lucru, timp de 20 ani, a pus în evidenţã o serie de deficienţe,

printre care cele mai importante sunt: deficienţe la sistemul de declanşare,

opacizarea în timp a oglinzilor din dotarea aparaturii etc. În plus, necesitã o

întreţinere şi prestaţii de service permanent, care implicã costuri ridicate şi

importuri de consumabile.

4.9.2 Importanţa acumulãrii de date instrumentale, atât din punctul de

vedere al urmãririi şi controlului marilor baraje, cât şi din cel al acumulãrii

generale de cunoştinţe, este larg recunoscutã. Ţinând seama de stadiul

actual precar al reţelei accelerografice din România cu privire la înregistrarea

mişcãrilor seismice ale pãmântului şi a rãspunsului barajelor la acţiuni

seismice, este necesar sã se adopte un sistem coerent de mãsuri pentru o

îmbunãtãţire majorã şi rapidã a situaţiei. Mãsurile care sunt necesare în

acest scop se împart în mai multe direcţii. Din acestea, sunt de menţionat în

special urmãtoarele:

mãsuri de naturã legislativã, privind obligaţia de instrumentare, de

cãtre deţinãtori, a marilor baraje;

mãsuri de naturã financiarã-administrativã pentru instrumentarea

unor baraje reprezentative pentru diferitele grupe tipologice.

48



B I B L I O G R A F I E B I B L I O G R A F I E

1. AHMED M. ABDEL-GHAFFAR, SCOTT, R.F., CRAIG, M.J., - Investigaţii experimentale la scarã naturalã efectuate asupra unui baraj modern din pãmânt (Full Scale Experimental Investigation of a Modern Earth Dam), Raport EERL 80-02, California Institute of Technology, 1980.

2. BOLT, B.A., HUDSON, D.E., - Instrumentarea seismicã a barajelor, (Seismic Instrumentation of Dams), Journal of Geotechnical Engineering Division, Proceedings of the A.S.C.E., Vol.101, No.GT11, November 1975.

3. BOZOVIC, A., - Selectarea parametrilor seismice pentru marile baraje, (Selecting Seismic Parameters for Larger Dams), Bulletin 72, Commission Internationale des Grandes Barrages, ICOLD, 1989.

4. BOZOVIC, A., MARKOVIC, M., - Ghiduri referitoare la seismologie şi baraje. Studii de caz, (Neotectonics and Dams Guidelines and Case Histories), Bulletin 112, Commission Internationale des Grandes Barrages, ICOLD, 1998.

5. BRONCHTEIN, V.I., GROSHEV, M.E., LASCHENOV, S.Y., SAVICH, A.I., - Siguranţa seismicã a barajelor în Rusia, (Ensuring Seismic Safety at Hydropower Projects in Russia), HRW September 2002.

6. CASTOLDI, A., - Monitorizarea seismicã a barajelor. Linii directoare şi studii de caz, (Seismic Observation of Dams. Guidelines and Case Studies), Bulletin 113, Commission Internationale des Grandes Barrages, ICOLD, 1999.

7. CHARLES, J.A., ABBISS, C.P., GOSSCHALK, E.M., HINKS, J.L., - Ghid referitor la riscul seismic al barajelor în Marea Britanie, (An Engineering Guide to Seismic Risk to Dams in the United Kingdom), Building Research Establishment, 1998.

8. DARBRE, G.R., - Instrumentarea seismicã a barajelor în Elveţia, (Instrumentation of Dam Structures in Switzerland), in “Strong Motion Instrumentation for Civil Engineering Structures”, edited by M. Erdik, M. Celebi, V. Mihailov and N. Apaydin, NATO Science Series, Vol.373, Kluwer Academic Publishers, 2001.

9. DARBRE, G.R., - Practica curentã a calculului barajelor din beton armat la acţiuni seismice, (State of Practice in Earthquake Analysis of Concrete

49



Dams), 11th European Conference on Earthquake Engineering, Paris 1998.

10. DARBRE, G.R., - Instrumentarea seismicã a barajelor, (Strong Motion Instrumentation of Dams), Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 24, 1995.

11. DARBRE, G.R., - Înregistrãri seismice la barajele din Elveţia, (Strong Motion Records at Swiss Dams), 11th European Conference on Earthquake Engineering, Paris 1998.

12. DARBRE, G.R., DE SMET C.A.M., KRAEMER, C., - Frecvenţe proprii mãsurate ale barajului în arc din Mauvoisin, considerând ca excitaţie vibraţiile ambientale, (Natural Frequencies Measured from Ambient Vibration Response of the Arch Dam of Mauvoisin), Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Earthquake Engng Struct. Dyn., pp.577-586, 2000.

13. Earthquake Engineering for Concrete Dams: Exigenţe de proiectare, performanţã şi cercetare, (Design, Performance and Research Needs), National Academy Press, Washington D.C., 1990.

14. EHASZ, J.L., - Exigenţe de proiectare a barajelor pentru a resista la acţiuni seismice puternice, (Guidelines on Design Features of Dams to Effectively Resist Seismic Ground Motion), Draft, CIRC 1540, International Commission on Large Dams, April 1999.

15. Engineer Manual 1110-2-4300 (30 November 1987): Instrumentarea sistemelor structurale din beton, (Instrumentation for Concrete Structures), U.S. Army Corps of Engineers, 1987.

16. Engineering Regulation 1110-2-103 (10 December 1981) – Echipamente pentru înregistrarea mişcãrilor seismice pe baraje, (Strong – Motion Instruments for Recording Earthquake Motions on Dams), U.S. Army Corps of Engineers, 1981.

17. Engineering Regulation 1110-2-1802 (25 July 1979) – Prezentarea efectelor cutremurelor de pãmânt, (Reporting Earthquake Effects), U.S. Army Corps of Engineers, 1979.

18. KRISHNA, J., - Concepte pentru evaluarea codurilor de proiectare la acţiuni seismice pentru clãdiri şi construcţii inginereşti, Evaluarea criteriilor de proiectare pentru baraje în regiuni seismice, (Concepts for Evaluation of Seismic Design Codes for Buildings and Civil Engineering Structures. Evaluation of Design Criteria for Dams in Seismic Regions), Publication No.61, Institute of Earthquake Engineering and Engineering Seismology, University “Kiril and Metodij”, Skopje, June 1978.

19. MIHAILOV, V., DOJCINOVSKI, D., - Instrumentarea barajelor din Macedonia pentru mişcãri seismice puternice. Înregistrãri seismice şi rezultate pentru unele baraje din România, (Strong Motion Instrumentation of Dams in Macedonia. Some Experiences and Results in

50



Dams in Romania), Romanian National Committee on Large Dams, Bucharest 2000.

20. MOLDOVEANU, T., - Îndreptar de proiectare pentru dotarea cu aparaturã seismicã, exploatarea aparaturii şi urmãrirea fenomenelor seismice la baraje. Prescripţii, GEOTEC, 1993.

21. MORRISON, P., MALEY, R., BRADY, G., PORCELLA, R., - Înregistrãri seismice pe, sau în vecinãtatea, barajelor, (Earthquake Recordings on or Near Dams), USCOLD, 1977.

22. NEWMARK, N.M., - Efecte ale cutremurelor de pãmânt asupra barajelor şi cheurilor, (Effects of Earthquakes on Dams and Embankment, Fifth Rankine Lecture, Geotechnique, Vol.15, No.2, 1965.

23. POPOVICI, A., - Baraje din beton – aspecte principale în proiectare şi calcul structural, (Concrete Dams – Main Aspects in Design and Structural Analysis), Chapter 4 in Dams in Romania, Romanian National Committee on Large Dams, Bucharest 2000.

24. POPOVICI, A., - Normativ de proiectare, execuţie şi evaluarea siguranţei la acţiuni seismice a lucrãrilor hidrotehnice din frontal barat, martie 2002.

25. SANDI, H., TOMA, I., - Criterii de verificare a siguranţei construcţiilor hidrotehnice, Institutul de Geodinamica „Sabba S.ªtefãnescu˝ al Academiei Române, 2001.

26. SANDI, H., TOMA, I., VLAD, I., - Studiul influenţei fenomenelor de atenuare şi a condiţilor locale asupra mişcãrii seismice a terenului, în cazul cutremurelor vrâncene, 2002.

27. STEMATIU, D., - Siguranţa barajelor, (Dam Safety), Chapter 9 in „Dams in Romania”, Romanian National Committee on Large Dams, Bucharest 2000.

28. WIELAND, M., - De ce este necesarã instrumentarea seismicã a marilor baraje, (Why Do We Need Strong Motion Instruments in Large Dams), International Commission on Large Dams (ICOLD), 2002.

29. *** - Directiva Consiliului European din 21.12.1988 (89/106 CEE), 1988.

30. *** - Metodologie privind stabilirea categoriilor de importanţã a barajelor, NTLH-021, MLPTL, 2000.

31. *** - Legea 10/1995, Legea calitãţii în construcţii, 1995.

32. *** - Legea 106/1996, Legea protecţiei civile, 1996.

33. *** - Legea 124/1995, Legea privind apãrarea împotriva dezastrelor naturale, 1995.

34. *** - Legea 466/18.07.2001 pentru aprobarea OUG nr.244/28.11.2000, privind siguranţa barajelor, 2001.

51



52

Date post:	03-Aug-2015
Category:	Documents
Upload:	george-boian
View:	307 times
Download:	13 times

Normativ BARAJE RedIII-Final

Documents