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

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i2.23146

Palavras-chave:

Análise Estrutural; Fundação de Aerogerador; Modelagem Numérica; MEF.

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 estrutural é essencial para a concepção de soluções otimizadas, que reduzam custos e facilitem a implantação desta tecnologia em larga escala. Sob esta óptica, este artigo busca aprofundar os estudos acerca do comportamento estrutural de 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, bem como o recalque das estacas, 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). A partir das simulações realizadas, comparou-se, em diferentes tipos de solo, a distribuição das reações nas estacas e os deslocamentos verticais dos blocos. Observou-se que os modelos armados apresentaram um comportamento próximo ao de blocos rígidos, com uma tendência de uniformização das reações e dos deslocamentos verticais. Ao final, foram determinadas as zonas de fissuração do concreto e verificadas as tensões nas armaduras. Os resultados mostraram que as maiores tensões se deram nos modelos com armadura circular (AC), superiores, em média, 2,06% aos modelos AO. Tal tendência foi associada ao fato dos modelos AO terem se mostrado mais rígidos que os modelos AC que, sendo mais deformáveis, impõem às armaduras maiores tensões quando fletidos pelo momento de grande magnitude que atua na fundação.

Referências

ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6118: Projeto de estruturas de concreto - procedimento, Rio de Janeiro, 2014.

Agra Neto, J., Queiroz, F. C. B. P., Queiroz J. V., Lima; N. C., Silva, C. L. (2020). Evolução e perspectivas do setor eólico no Brasil: análise dos principais estados produtores. Revista em Agronegócio e Meio Ambiente, 13 (4), 1409-1432.

Ansys (2011). ANSYS Mechanical APDL Element Reference. Canonsburg: ANSYS Inc.

Ansys (2013a). ANSYS Mechanical APDL Advanced Analysis Guide. Canonsburg: ANSYS Inc.

Ansys (2013b). ANSYS Mechanical APDL Structural Analysis Guide. Canonsburg: ANSYS Inc.

Ansys (2013c). ANSYS Mechanical APDL Theory Reference. Canonsburg: ANSYS Inc.

Araújo, J. M. (2010). Curso de Concreto Armado (2a. ed.). Rio Grande: Dunas.

Araújo, K. Y. M. (2018). Análise do comportamento estrutural de blocos de concreto armado sobre estacas como fundação para aerogerador onshore. (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.

Carvalho, R. C., Figueiredo Filho, J. R. (2013). Cálculo e detalhamento de estruturas usuais de concreto armado (2a. ed.). São Paulo: Pini.

Chastre, C., Lúcio, V. (2014). Evolução histórica, desenvolvimento atual e potencial futuro das torres de concreto pré-moldado para suporte de aerogeradores. Concreto & Construções, XLII (75), 24-34.

Décourt, L. (1996). Análise e projeto de fundações profundas. In: HACHICH, A. et al. (Eds.). Fundação: teoria e prática. São Paulo, SP: Pini.

International Energy Agency. (2021). Global Energy Review 2021. Recuperado de https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2021.

Koerich, M. M. (2019). Novo critério para o dimensionamento de blocos de fundação com pilares associados. Recuperado de https://next.altoqi.com.br/destaque/novo-criterio-para-o-dimensionamento-de-blocos-de-fundacao-com-pilares-associados/.

Leonhardt, F., Mönnig, E. (1978). Construções de Concreto: Princípios básicos de estruturas de concreto armado. Rio de Janeiro: Interciência.

Mendizabal, R. L. (2014). Realizações do concreto no setor eólico. Revista Concreto & Construções, XLII (75), 42-48.

Milititsky, J. (2014). Desafios na solução de fundações de aerogeradores. Revista Concreto & Construções, XLII (75), 49-61.

Nakamura, J. (2020). Resistência e durabilidade pautam a construção de torres eólicas. Recuperado de https://www.aecweb.com.br/revista/materias/resistencia-e-durabilidade-pautam-a-construcao-de-torres-eolicas/20458. Acesso em: 5 set 2021.

Puel, A. (2016). Base de aerogeradores: Comparativo de dimensionamento modelo mef e modelo biela/tirante. Anais do IX Congresso Brasileiro de Pontes e Estruturas, Rio de Janeiro.

Schiel, F. (1957). Estática das construções. São Carlos: Escola de Engenharia de São Carlos.

Souza, R. A. (2004). Concreto estrutural: análise e dimensionamento de elementos com descontinuidades. (Tese de Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo.

Downloads

Publicado

16/01/2022

Como Citar

DANTAS, D. L.; MACIEL, D. N.; NASCIMENTO NETO, J. A. do; ARAÚJO, K. Y. M. .; BARROS, R. 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. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 2, p. e0711223146, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i2.23146. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/23146. Acesso em: 22 dez. 2024.

Edição

Seção

Engenharias