Análisis no lineal de bloques de hormigón armado en estacas como cimiento de aerogeneradores terrestre considerando la fricción lateral entre estacas y suelo

Resumen

En la búsqueda de fuentes alternativas para satisfacer la creciente demanda de energía, la producción eólica se ha destacado por el gran potencial para su uso en Brasil. Dada la magnitud de los cimientos de los aerogeneradores, comprender su comportamiento estructural es fundamental para diseñar soluciones optimizadas que reduzcan costes y faciliten la implantación de esta tecnología a gran escala. Desde esta perspectiva, este artículo busca profundizar los estudios sobre el comportamiento estructural de cimentaciones para aerogeneradores terrestres, representados por bloques de hormigón armado sobre pilotes. Los modelos computacionales se desarrollaron utilizando el Método de Elementos Finitos (FEM) con la ayuda del software Ansys Workbench R20, considerando la contribución del rozamiento lateral del fuste del pilote en la conducción de cargas al suelo, así como el asentamiento de los pilotes, mediante modelado numérico no lineal. Se diseñaron los refuerzos de una cimentación de torre eólica y se propusieron dos organizaciones de malla diferentes: circular (AC) y ortogonal (AO). A partir de las simulaciones realizadas, se comparó la distribución de reacciones en los pilotes y los desplazamientos verticales de los bloques en diferentes tipos de suelo. Se observó que los modelos reforzados presentaron un comportamiento cercano al de los bloques rígidos, con tendencia a la uniformidad de reacciones y desplazamientos verticales. Al final, se determinaron las zonas de fisuración del hormigón y se verificaron los esfuerzos en la armadura. Los resultados mostraron que las mayores tensiones ocurrieron en los modelos con armadura circular (AC), en promedio 2.06% más alto que los modelos AO. Esta tendencia estuvo asociada a que los modelos AO han demostrado ser más rígidos que los modelos AC que, al ser más deformables, imponen mayores tensiones sobre la armadura cuando se flexiona por el momento de gran magnitud que actúa sobre la cimentación.