Modelo termo-estrutural de um bloco de concreto da barragem de Itaipu a partir de dados de instrumentação e elementos finitos

Authors

  • Alice Mioranza de Almeida
  • Tásia Hickmann
  • Samuel Bellido Rodrigues
  • Jairo Marlon Côrrea
  • Luis Antonio Sucapuca Aracayo
  • Edgar Manuel Carreno Franco

DOI:

https://doi.org/10.55905/oelv21n7-090

Keywords:

método dos elementos finitos, Ansys, modelagem, simulação numérica

Abstract

As barragens, em particular as de contrafortes, são fortemente influenciadas pelas oscilações de temperatura. No entanto, as equações que modelam o comportamento termo-estrutural do concreto normalmente não possuem solução exata, devido à sua complexidade. Neste contexto, é proposta uma modelagem numérico-computacional que descreve o comportamento termo-estrutural de um bloco de contrafortes da barragem da Usina Hidrelétrica de Itaipu, via Método dos Elementos Finitos com auxílio do software Ansys®. Após a simulação do modelo, os resultados foram validados utilizando dados provenientes de instrumentos instalados na estrutura. Obteve-se erros médios percentuais absolutos (MAPE) próximos a 10% para a temperatura e deslocamento do concreto, o que evidencia a aplicabilidade do trabalho como uma ferramenta auxiliar às operações de manutenção preventiva de barragens de concreto.

References

ANSYS, Inc. Theory Reference. Canonsburg: Ansys, 2004. 1067 p.

ANSYS. (2019R2). Ansys, 2019. Disponível em: https://www.ansys.com.

AURICH, M. Simulação computacional do comportamento do concreto nas primeiras idades. São Paulo: 190 p, 2008.

CHAPRA, S. C.; CANALE, R. P. Métodos numéricos para engenharia. Tradução técnica: Helena Castro. 5. ed. Porto Alegre: AMGH, 2011.

CHEN, X.; LIU, Y. Finite Element Modeling and Simulation with Ansys Workbench. Florida: CRC Press, 2015. 408 p.

DANIEL, M.; VILLALBA, P.; IRRAZABAL, J. G.; FURMANN, J. C. Deformímetro para Hormigón. Relatório DDF.CI.020, rev. 00, 12p, 2007.

DIAS, T. F.; CRUZ, J. P.; VALENTE, R. A. F.; ALVES, S. R. Método dos elementos finitos. Técnicas de simulação numérica em engenharia. ETEP, 2010.

INCROPERA, F. P.; DEWITT, D. P. et al. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. [S.l.]: John Wiley & Sons, 2011.

ITAIPU BINACIONAL. Superintendência de Engenharia. Itaipu - Usina Hidrelétrica - Projeto: Aspectos de Engenharia. Foz do Iguaçu, 2009.

JIN, F.; CHEN, Z.; WANG, J.; YANG, J. Practical procedure for predicting non-uniform temperature on the exposed face of arch dams. Applied Thermal Engineering, 2010.

MADENCI, E.; GUVEN, I. The Finite Element Method and Applications in Engineering Using ANSYS®. Springer US, 2015.

MAKEN, D. D.; LÉGER, P.; ROTH, S. N. Seasonal thermal cracking of concrete dams in northern regions. Journal of Performance of Constructed Facilities, American Society of Civil Engineers, v. 28, n. 4, 2013.

MATOS, S. F. Avaliação de instrumentos para auscultação de barragem de concreto. Estudo de caso: deformímetros e tensômetros para concreto na Barragem de Itaipu. Dissertação. Curitiba, PR: UFPR, 2002.

REDDY, J. N.; GARTLING, D. K. The Finite Element Method in Heat Transfer and Fluid Dynamics. 3. ed. Florida: CRC Press, 2010. 515 p.

ROSSO, J. A.; FIORINI, A. S.; PORTO, E. C. Barragem de Itaipu - lições aprendidas com o comportamento térmico das estruturas do tipo gravidade aliviada e contraforte. In: COMITÊ BRASILEIRO DE GRANDES BARRAGENS. XXII Seminário Nacional de Grandes Barragens, p. 161–176, 1997.

SANTILLÁN, D.; SALETE, E.; TOLEDO, M. Á. A new 1D analytical model for computing the thermal field of concrete dams due to the environmental actions. Applied Thermal Engineering, Elsevier, p. 160-171, 2015.

SCHREIBER, G. P. Usinas Hidrelétricas. São Paulo: Ed. Edgard Blucher, 1978.

TAYMAN, J.; SWANSON, D. A. On the validity of MAPE as a measure of population forecast accuracy. Population Research and Policy Review, v. 18, p. 299-322, 1999. doi.org/10.1023/A:1006166418051.

ZIENKJEWICZ, O. C.; CHEUNG, Y. K. The Finite Element Method in Structural and Continuum Mechanics. Londres, Reino Unido: McGraw-Hill, 1967.

Published

2023-07-27

How to Cite

de Almeida, A. M., Hickmann, T., Rodrigues, S. B., Côrrea, J. M., Aracayo, L. A. S., & Franco, E. M. C. (2023). Modelo termo-estrutural de um bloco de concreto da barragem de Itaipu a partir de dados de instrumentação e elementos finitos. OBSERVATÓRIO DE LA ECONOMÍA LATINOAMERICANA, 21(7), 7445–7465. https://doi.org/10.55905/oelv21n7-090

Issue

Section

Articles

Most read articles by the same author(s)