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Título: Análise não linear de blocos de concreto armado sobre estacas como fundação de aerogerador onshore considerando o atrito lateral entre as estacas e o solo
Título(s) alternativo(s): Non-linear analysis of reinforced concrete pile caps as a foundation of onshore air generator considering the lateral friction between piles and the soil
Autor(es): Dantas, Diego Lima
Orientador: Barros, Rodrigo
Palavras-chave: Análise estrutural;Fundação de aerogerador;Modelagem numérica;MEF
Data do documento: 29-Nov-2021
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Referência: DANTAS, Diego Lima. Análise não linear de blocos de concreto armado sobre estacas como fundação de aerogerador onshore considerando o atrito lateral entre as estacas e o solo. 2021. 134f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2021.
Resumo: Na busca por fontes alternativas para atender à crescente demanda por energia, a produção eólica tem tido destaque devido ao grande potencial para sua utilização no Brasil. Dada a magnitude das fundações de unidades aerogeradoras, a compreensão do seu comportamento como estrutura é essencial para a concepção de soluções otimizadas, que reduzam custos e facilitem a implantação desta tecnologia em larga escala. Sob esta óptica, a presente pesquisa busca aprofundar os estudos acerca do comportamento estrutural das fundações para aerogeradores onshore, representadas por blocos de concreto armado sobre estacas. Foram desenvolvidos modelos computacionais, via Método dos Elementos Finitos (MEF) com o auxílio do software Ansys Workbench R20, considerando-se a contribuição do atrito lateral do fuste das estacas na condução de cargas ao solo, mediante modelagem numérica não linear. Foram dimensionadas as armaduras de uma fundação de torre eólica e propostas duas organizações distintas de malha: circular (AC) e ortogonal (AO). Observou-se que os blocos, armados, ainda que classificados como fundações flexíveis devido a sua geometria, apresentaram um comportamento próximo ao de blocos rígidos, com uma tendência de linearização das reações das estacas e dos deslocamentos verticais. Os resultados mostraram que a distribuição das armaduras em malha ortogonal proporcionou menores deslocamentos verticais para os blocos, fato que foi atribuído ao maior enrijecimento da fundação fornecido por este modo de dispor as barras. Nos diferentes tipos de solos considerados, os deslocamentos verticais dos modelos AO foram, em média, inferiores aos dos modelos AC em 10,74%. Em contrapartida, o consumo de aço, em quilos, foi consideravelmente menor nos modelos AC. A quantidade de aço empregada nas armaduras dos modelos AC foi 30,97% menor que a dos modelos AO.
Abstract: In the search for alternative sources to meet the growing demand for energy, wind production has been highlighted due to the great potential for its use in Brazil. Given the magnitude of the foundations of wind turbines, understanding their behavior as a structure is essential for designing optimized solutions that reduce costs and facilitate the implementation of this technology on a large scale. From this perspective, this research seeks to deepen the studies on the structural behavior of foundations for onshore wind turbines, represented by reinforced concrete pile caps. Computational models were developed using the Finite Element Method (FEM) with the aid of the Ansys Workbench R20 software, considering the contribution of the lateral friction of the pile shaft in the conduction of loads to the ground, using non-linear numerical modeling. The reinforcements of a wind tower foundation were designed and two different mesh organizations were proposed: circular (CR) and orthogonal (OR). It was observed that the reinforced caps, although classified as flexible foundations due to their geometry, presented a behavior similar to that of rigid caps, with a tendency to linearize the pile reactions and vertical displacements. The results showed that the distribution of reinforcement in orthogonal mesh provided smaller vertical displacements for the blocks, a fact that was attributed to the greater stiffness of the foundation provided by this way of arranging the bars. In the different types of soils considered, the vertical displacements of the OR models were, on average, 10.74% lower than those of the CR models. On the other hand, the consumption of steel, in kilograms, was considerably lower in the CR models. The amount of steel used in the reinforcement of the CR models was 30.97% smaller than that of the OR models.
URI: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/46888
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