Modelagem computacional via MEF da interação solo-estrutura de sistemas eólicos

Abstract

Atualmente, observa-se um crescimento exponencial da construção dos sistemas de aerogeradores para obtenção de energia. Isto tem estimulado a realização de estudos para a construção de sistemas eficientes e viáveis para instalação em regiões com condições de vento desfavoráveis. Neste contexto, este trabalho visa analisar o comportamento solo-estrutura de sistemas eólicos instalados em regiões de clima tropical, por meio do método dos elementos finitos (MEF) tridimensional (software Plaxis 3D). Para isto, foi considerado o protótipo eólico EOL20, instalado no Laboratório de Infraestrutura (Infralab) da Universidade de Brasília (UnB), como parte do projeto “Otimização do modelo meteorológico BRAMS, com Validação Experimental, para Subsidiar Aperfeiçoamentos de Modelagens de Sistemas Eólicos”. O sistema é composto por uma fundação, em estaca única, assente em um perfil de solo tropical de Brasília. A interação solo-estrutura foi modelada para uma condição de carregamento horizontal estático, verificando o comportamento do sistema sem funcionamento. A influência dos parâmetros geométricos e do modelo constitutivo adotado para o solo, foi avaliada por análise paramétrica. Por meio desta, foi verificado como a distribuição de deslocamentos e esforços, na fundação, bem como o comportamento do maciço são influenciados pelo diâmetro e comprimento da estaca, pela inserção de um bloco, de diferentes geometrias, e a utilização dos modelos constitutivos Mohr Coulomb, Hardening Soil e Hardening Soil Small. Devido à capacidade do modelo Structured Sub-Loading Cam Clay de representar o comportamento dos solos tropicais de Brasília, o mesmo foi implementado como user-defined model, no Plaxis, para uso na análise numérica do problema aqui apresentado. Após implementação, o funcionamento do modelo foi verificado por meio da simulação de ensaios triaxiais drenados com consolidação anisotrópica (q/p=0,3) de amostras da argila porosa de Brasília. Os resultados foram comparados com os obtidos pela aplicação dos modelos propostos e com resultados experimentais. Neste contexto, o presente trabalho permitiu definir uma metodologia para modelagem numérica, pelo MEF, de um sistema eólico assente em um perfil de solo tropical, a previsão dos parâmetros a serem observados em análises mais complexas e a viabilização do uso de um modelo constitutivo que permite uma simulação mais realista do comportamento de solos tropicais estruturados