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Title: Análise do comportamento estrutural de blocos de concreto armado sobre estacas como fundação para aerogerador onshore
Other Titles: Analysis of reinforced concrete pile cap structural behavior as onshore wind turbine foundation
Authors: Araújo, Kaique Yuri Márcio
Keywords: Bloco sobre estacas;Fundação de aerogerador;Análise estrutural;Método dos elementos finitos
Issue Date: 18-Jun-2018
Citation: ARAÚJO, Kaique Yuri Márcio. Análise do comportamento estrutural de blocos de concreto armado sobre estacas como fundação para aerogerador onshore. 2018. 142f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Portuguese Abstract: O crescimento da indústria de energia eólica no Brasil tem demandado projetos de fundações de grande porte, que em grande parte das vezes se tratam de blocos sobre estacas. Esses elementos estruturais chegam a demandar mais de 300 metros cúbicos de concreto e 20 toneladas de aço na sua construção. Nesse contexto, uma análise mais robusta dessas estruturas de concreto armado pode colaborar com o aperfeiçoamento desses projetos vultosos que são de grande relevância para o desenvolvimento da matriz energética brasileira. Dessa forma, este trabalho se propôs analisar o comportamento estrutural de blocos de concreto armado sobres estacas, mais especificamente na sua utilização como fundações de aerogeradores onshore (em terra), através de modelos numéricos. Para tanto, foram construídos oito modelos em elementos finitos, com o auxílio dos programas computacionais ANSYS V17 e SAP2000 V17, que serviram como base para a análise estrutural proposta. Nos modelos desenvolvidos foram adotadas como variáveis: o tipo de elemento finito utilizado para modelagem do bloco e estacas (sólido ou casca); o tipo de representação do solo (mola ou maciço semi-infinito); e, a consideração ou não do solo sob a base do bloco. Para as análises numéricas os materiais foram tratados com modelos constitutivos de comportamento elástico linear. Os resultados de interesse foram: reações nas estacas; divisão do carregamento entre o solo e estaca; deslocamento do bloco; tensões normais radiais e momentos fletores no bloco; e, acréscimo de tensões verticais no solo. Na comparação entre os modelos concebidos em elementos sólidos e elementos de placa foi observado que houve boa compatibilidade entre os valores encontrados. Em alguns modelos, as análises numéricas revelaram resultados contra a segurança estrutural da fundação quando não se considera a presença do solo sob a base do bloco.
Abstract: The growth of the wind energy industry in Brazil has demanded projects of big size foundations, which in most cases are pile caps. These structural elements spend close to 300 cubic meters of concrete and 20 tons of steel in its construction. In this context, a deepest structural analysis about this kind of wind turbine foundations should contribute to improvement of projects in this sector, that are of great relevance for the development of the Brazilian energy matrix. In that way, this work proposes to analyze the structural behavior of reinforced concrete pile caps, as onshore wind turbine foundations, using numerical models. In order to do, eight finite elements models were constructed, with the aid of the ANSYS V17 and SAP2000 V17 softwares. It was adopted as variables: the finite element type used for modeling the pile cap and piles (solid or shell); the soil representation (spring or semi-infinite space); and, the consideration or not of the soil under the pile cap base. All the materials constitutive models were considered as with linear elastic behavior. The interest results were: pile´s reaction; division of loading between soil and piles; pile cap´s displacement; radial normal stress and bending moments in the pile cap; and, the increase of vertical stresses in the soil. The models designed in solid elements and plate elements demonstrated good compatibility between the found values. In some models, the numerical analysis showed results against the structural safety of the foundation when the soil under the pile cap is not considered.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25832
Appears in Collections:PPEC - Mestrado em Engenharia Civil

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