Interação solo-estrutura não linear em fundações de aerogeradores onshore em radier estaqueado: efeitos na análise modal e dinâmica em um aerogerador NREL 5 MW

dc.contributor.advisorSilva Filho, José Neres da
dc.contributor.advisorIDpt_BR
dc.contributor.authorRibeiro, Robson
dc.contributor.authorIDpt_BR
dc.contributor.referees1Maciel, Daniel Nelson
dc.contributor.referees1IDpt_BR
dc.contributor.referees2Almeida, Luiz Carlos de
dc.contributor.referees2IDpt_BR
dc.date.accessioned2020-09-09T17:51:36Z
dc.date.available2020-09-09T17:51:36Z
dc.date.issued2020-06-26
dc.description.abstractWind turbine support structures are usually dynamically sensible. With the rotor diameter rise, in order to increase energy production, this situation tends to get more critical, giving rise to the needing of more accurate studies regarding the dynamic behaviour of the system. It is known that, due to previous researches and design practice, soil-structure interaction (SSI) plays a major role in the wind turbine natural frequencies of vibration, as well as in the stresses and displacements when applying dynamic operational and wind loads. Considering this scenario, the present research seeks to study non-linear soil-structure interaction models for analysing wind turbine towers. It was used a wind turbine model from National Research Laboratory (NREL) with nominal power capacity of 5 MW and geotechnical data from the Wind Power Plant Miassaba 3, located in the Rio Grande do Norte State, Brazil. Four different SSI models were used: an analytic model with the expressions from DNV (2002); a non-linear numerical FEM model (ABAQUS) using p-y, t-z and Q-z load transfer curves from API (2003); a nonlinear numerical FEM model (ABAQUS) calibrated with pile load test from Miassaba’s construction site and a non-linear FEM model (ABAQUS) with elasto-plastic constitutive model (Mohr-Coulomb failure criteria) also calibrated with the same pile load tests. The results show a discrepancy between analytical and numerical models, where the former provides larger values of global foundation stiffness, the differences being more critical for extreme load case scenarios. This fact brings attention towards to the needing of non-linear models for the dynamic behaviour assessment, in order to archive more reliable foundation design. Additionally, the effects of SSI were evaluated in term of dynamic amplificatory factor of 1P load (FEM model of the wind turbine developed in SAP 2000), which revealed a 16% and 20% foundation load increasing, respectively, in overturning moment and horizontal force.pt_BR
dc.description.resumoEstruturas de suporte para geradores eólicos costumam ser susceptíveis à vibração. Com o aumento do diâmetro do rotor, buscando maximizar a geração de energia, essa situação tende a ficar mais crítica ensejando estudos mais precisos a respeito do comportamento do sistema. É sabido, a partir de pesquisas anteriores e da prática de projeto, que a interação solo-estrutura tem uma grande influência nas frequências naturais de vibração do aerogerador, bem como nos esforços e deslocamentos quando da aplicação das cargas de vento e de utilização. Tendo em vista esse cenário, a presente pesquisa busca aprofundar os estudos relativos ao uso de modelos não lineares de interação solo-estrutura na análise de torres de suporte para aerogeradores. Foi utilizado o aerogerador modelo da National Research Laboratory (NREL) com potência nominal de 5 MW e os dados geotécnicos do Parque Eólico Miassaba 3, no estado do Rio Grande do Norte. Foram desenvolvidos quatro modelos distintos, sendo eles: um modelo analítico com expressões apresentadas em DNV (2002); modelo numérico discreto não linear com curvas p-y, t-z e Q-z do API (2003); modelo numérico discreto não linear calibrado com resultados de prova de carga estática e modelo numérico contínuo com modelo constitutivo elasto-plástico também calibrado com os PCE’s (utilizando o programa ABAQUS). Os resultados mostram uma discrepância grande entre os modelos numéricos e o analítico, onde o segundo fornece rigidezes bem maiores, sendo essa diferença maior para cargas extremas. Tal fato revela a necessidade do uso de modelos numéricos não lineares. Além disso, foram avaliados os resultados do uso desses modelos na amplificação dinâmica da carga 1P (modelo numérico do aerogerador feito no SAP 2000), que revelou uma diferença de até 16 e 20% nas cargas de momento e força horizontal transferidas à fundação, respectivamente.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationRIBEIRO, Robson. Interação solo-estrutura não linear em fundações de aerogeradores onshore em radier estaqueado: efeitos na análise modal e dinâmica em um aerogerador NREL 5 MW. 2020. 200f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/29992
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVILpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectFundação para aerogeradorespt_BR
dc.subjectRadier estaqueadopt_BR
dc.subjectAnálise modalpt_BR
dc.subjectInteração solo-estruturapt_BR
dc.subjectABAQUSpt_BR
dc.subjectDinâmicapt_BR
dc.subjectNREL 5 MWpt_BR
dc.titleInteração solo-estrutura não linear em fundações de aerogeradores onshore em radier estaqueado: efeitos na análise modal e dinâmica em um aerogerador NREL 5 MWpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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