Modelo termoestrutural de um bloco de concreto da barragem de Itaipu a partir de dados de instrumentação e elementos finitos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2021
Autor(a) principal: Almeida, Alice Mioranza de lattes
Orientador(a): Franco, Edgar Manuel Carreno lattes
Banca de defesa: Rocha, Carlos Roberto Mendonça da lattes, Rodrigues, Samuel Bellido lattes
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Estadual do Oeste do Paraná
Foz do Iguaçu
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Computação
Departamento: Centro de Engenharias e Ciências Exatas
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Modelagem computacional
Ansys
Formulação matemática
Segurança de barragens
Palavras-chave em Inglês:
Computational Modelling
Ansys
Mathematical formulation
Dams safety
Área do conhecimento CNPq:
CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
Link de acesso: http://tede.unioeste.br/handle/tede/5610
Resumo: Among various measures to analyze the health and safety of concrete dams, temperature stands out, because dams, particularly those on buttresses, are strongly influenced by temperature fluctuations. This is due to thermal loads from solar radiation and variations in the temperature of the air, foundation and reservoir, which can cause deformations and develop cracks in the concrete. In this context, this work consists of a numerical computational modeling for the thermo-structural behavior of a block of buttresses of the Itaipu Hydroelectric Power Plant dam, in operation phase, using the Finite Element Method with the aid of Ansys® software. To achieve this purpose, the mathematical formulation of the computational thermo-structural model was presented, as well as the definition of the system boundary conditions with real instrumentation data. From the thermal modeling developed, the temperature field was obtained, and it approximates, with good precision, to the real temperature distribution experienced by the physical structure. In addition, the structural behavior of the block was well represented in most regions verified, and in the worst cases, it kept the mean absolute percentage error between instrumentation data and simulated data below 13,4%. Thus, the results obtained reveal the applicability of the computational tool used, due to its efficiency and ease of handling, in dam safety applications and preventive maintenance of the structure.
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This is due to thermal loads from solar radiation and variations in the temperature of the air, foundation and reservoir, which can cause deformations and develop cracks in the concrete. In this context, this work consists of a numerical computational modeling for the thermo-structural behavior of a block of buttresses of the Itaipu Hydroelectric Power Plant dam, in operation phase, using the Finite Element Method with the aid of Ansys® software. To achieve this purpose, the mathematical formulation of the computational thermo-structural model was presented, as well as the definition of the system boundary conditions with real instrumentation data. From the thermal modeling developed, the temperature field was obtained, and it approximates, with good precision, to the real temperature distribution experienced by the physical structure. In addition, the structural behavior of the block was well represented in most regions verified, and in the worst cases, it kept the mean absolute percentage error between instrumentation data and simulated data below 13,4%. Thus, the results obtained reveal the applicability of the computational tool used, due to its efficiency and ease of handling, in dam safety applications and preventive maintenance of the structure.Dentre as diversas grandezas mensuradas para análise da saúde e segurança das barragens de concreto, destaca-se a temperatura, uma vez que as barragens, em particular as de contrafortes, são fortemente influenciadas pelas oscilações de temperatura. Isto se deve às cargas térmicas oriundas da radiação solar e das variações de temperatura do ar, fundação e reservatório, que podem ocasionar deformações e desenvolver fissuras no concreto. Neste contexto, este trabalho consistiu em abordar uma modelagem numérico-computacional para o comportamento termoestrutural de um bloco de contrafortes da barragem da Usina Hidrelétrica de Itaipu, em fase de operação, via Método dos Elementos Finitos com auxílio do software Ansys®. Para alcançar este propósito, foi apresentada a formulação matemática do modelo termoestrutural utilizado computacionalmente, bem como a definição das condições de contorno do sistema com dados reais de instrumentação. A partir da modelagem térmica realizada, foi obtido o campo de temperaturas que se aproxima, com boa precisão, à distribuição real de temperaturas experimentadas pela estrutura física para o período em análise (2015 a 2018). Além disso, o comportamento estrutural do bloco, obtido por simulação numérica, apresentou resultado semelhante a estrutura real, para o mesmo período de análise, onde nos piores casos, manteve o erro médio percentual absoluto entre os dados de instrumentação e os dados simulados inferior a 13,4%. Assim, os resultados obtidos revelam a aplicabilidade da ferramenta computacional utilizada, por sua eficácia e facilidade de manipulação, em aplicações de segurança de barragens e manutenções preventivas da estrutura.Submitted by Katia Abreu (katia.abreu@unioeste.br) on 2021-10-14T12:24:45Z No. of bitstreams: 2 Alice_Mioranza_de_Almeida-2021.pdf: 2520717 bytes, checksum: a107b333c4da4ea7bdf0d2e7d43fcd2e (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5)Made available in DSpace on 2021-10-14T12:24:45Z (GMT). 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