Análise do comportamento estrutural e geotécnico de estruturas em casca cônica empregadas como fundação para aerogeradores onshore

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dc.contributor.advisorMartins, Cláudio José
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2395411911546232
dc.contributor.authorFreitas, Ludmylla Faria de
dc.contributor.referee1Cláudio José Martins
dc.date.accessioned2023-06-16T11:57:12Z
dc.date.available2023-06-16T11:57:12Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractA energia eólica vem ganhando cada vez mais relevância como uma das principais alternativas de energia renovável. Entretanto, um dos principais desafios na construção de aerogeradores é um projeto de fundação que, além de satisfazer as exigências estruturais e geotécnicas exigidas, seja economicamente viável. As estruturas em casca, pouco exploradas como fundações de aerogeradores, podem se apresentar como alternativa estrutural e economicamente mais eficiente que as estruturas planas. O presente estudo tem como objetivo analisar o comportamento estrutural e geotécnico de cascas cônicas empregadas como fundações em aerogeradores onshore, por meio de análises numéricas utilizando o software SAP2000, baseado no Método dos Elementos Finitos (MEF). Para tal análise realizouse um estudo de caso em um parque eólico localizado em Campo Formoso – BA e foram desenvolvidos 4 modelos numéricos: (i) sapata plana convencional, adotada no estudo de caso; (ii) fundação em casca cônica nervurada (hcasca=1,00m); (iii) radier nervurado plano (hcasca=0); e (iv) fundação em casca cônica nervurada (hcasca=2,00m). As fundações em casca cônica nervurada atenderam às verificações de capacidade de carga, tombamento, rigidez rotacional, deslizamento, deslocamentos e distorções, apresentando melhores resultados em comparação à sapata plana convencional adotada no estudo de caso. O radier nervurado plano (hcasca=0) não atendeu às verificações de capacidade de carga, tombamento e recalque, indicando que a inclinação contribui no comportamento geotécnico das fundações em casca propostas. Quanto à análise de tensões, as fundações em casca apresentaram maiores tensões de tração e compressão em comparação à sapata plana convencional devido, principalmente, a implementação das nervuras. A fundação em casca cônica nervurada (hcasca=1,00m) apresentou melhores resultados em relação às demais estrutura em casca analisadas no presente estudo, apresentando baixa variabilidade de tensões de tração e compressão em comparação à sapata plana convencional, além de uma redução do volume de concreto em até 30%, validando o potencial de economia das fundações em casca, bem como a usabilidade de fundações em casca para aerogeradores onshore.
dc.description.abstractotherWind energy is becoming increasingly relevant in the energy landscape, as one of the main renewable energy alternatives to meet the growing global energy demand. One of the main challenges in the construction of wind turbines for energy production is the foundation project that must satisfy the economic and structural requirements of the project. Shell structures, little explored as foundations for wind turbines, can present themselves as a structural and economically more efficient alternative than flat structures. In this context, the present study aims to analyze the structural and geotechnical behavior of conical shells used as foundations in onshore wind turbines, through numerical analysis using the SAP2000 software, based on the Finite Element Method (FEM). For this analysis, a case study was carried out in a wind farm located in Campo Formoso, Bahia and 4 numerical models were developed: (i) conventional flat shoe, adopted in the case study; (ii) ribbed conical shell foundation (hshell=1.00m); (iii) flat ribbed raft (hshell=0); and (iv) ribbed conical shell foundation (hshell=2.00m). The ribbed conical shell foundations met the verifications of soil bearing capacity, overturning, rotational stiffness, sliding, soil settlement, presenting better results than conventional flat shoe adopted in the case study. The flat ribbed raft(hshell=0) did not meet the bearing capacity, overturning and soil settlement, indicating that the inclination contributes to the geotechnical behavior of the proposed shell foundations. As for the stress analysis, the flat ribbed raft (hshell=0) and both ribbed conical shell foundations presented higher tensile and compression stresses compared to the conventional flat shoe, mainly due to the implementation of ribs. The ribbed conical shell foundation (hshell=1.00m) showed better results than other shell structure analyzed in this study, presenting low variability of tensile and compression stresses, in addition to a reduction in volume up to 30% of concrete when compared to conventional flat footing, validating the savings potential of shell foundations. Thus, among the foundations analyzed, the ribbed conical shell foundation (hshell=1.00m) presents the best results evaluating the structural, geotechnical and cost aspects, validating the usability of shell foundations for onshore wind turbines.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/285
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectAerogeradores
dc.subjectAnálise estrutural (Engenharia)
dc.subjectMétodo dos elementos finitos
dc.subjectEngenharia Geotécnica
dc.titleAnálise do comportamento estrutural e geotécnico de estruturas em casca cônica empregadas como fundação para aerogeradores onshore
dc.typeThesis
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