Um Modelo Simplificado Para Análise do Comportamento Dinâmico de Torres Treliçadas em Concreto Armado Para Turbinas Eólicas Offshore
Luiz Antonio Soares de Souza Souza1; Carlos Chastre Rodrigues Chastre2; Válter José da Guia Lúcio Lúcio2; Sueli Tavares de Melo Souza Souza3
1 Univ. Estadual de Londrina, Brasil; 2 CEris, ICIST, FCT - Univ. Nova de Lisboa, Portugal.; 3 Univ. Tecnológica Federal do Paraná, Brasil.
Baixar PDF doi:10.20906/CPS/CILAMCE2015-0229
Resumo
A demanda de energia, faz com que o homem esteja sempre a procura de novas soluções para a sua produção. Uma opção é a energia eólica, por se tratar de uma energia limpa, renovável e inesgotável. Para se evitar a ocupação de terras férteis, é natural a busca de soluções no mar. Este trabalho apresenta a proposta de uma torre treliçada tridimensional em concreto armado, pós-tensionada por tirantes externos, com a finalidade de suporte para turbinas eólicas de eixo horizontal, para uso offshore. A torre está sujeita às ações gravitacionais, aerodinâmicas, hidrodinâmicas e sismos. Para a análise do comportamento estrutural dinâmico desenvolveu-se um código computacional, em linguagem MATLAB, específico para este tipo de torre. As dificuldades de uma análise tridimensional mais complexa são reduzidas propondo-se um modelo simplificado bi-dimensional que utiliza elementos de pórtico plano. As cargas de vento são variadas segundo critérios estatísticos e o espectro de von Karman. Para as ondas marítimas e correntes são implementados o espectro de Pierson-Moskowitz e o de JONSWAP. As cargas hidrodinâmicas são avaliadas pela equação de Morison. Estas cargas são integradas ao longo dos elementos estruturais e transformadas em cargas nodais equivalentes, de acordo com o proposto por Souza. Os tirantes são pré-tensionados e são monitorados durante a análise, pois não resistem aos esforços de compressão. A análise é realizada no domínio do tempo com algoritmo de Newmark. Este software, por ser específico para este tipo de torre, possui facilidades na introdução de dados e na modelagem da estrutura. Permite variações do nível do mar, geometrias e carregamentos. Com estas estratégias o modelo apresentou bons resultados para a avaliação de cargas, cálculo de freqüências naturais, resposta de deslocamentos, esforços e reações. Os resultados foram coerentes com aquele obtidos usando modelos tri-dimensionais. O código desenvolvido permitiu a análise de forma simples, eficiente e confiável de torres treliçadas de concreto armado.
Palavras-chave: Torres Offshore; Turbinas Eólicas; Ações Aerodinâmicas; Ações Hidrodinâmicas; Análise Dinâmica; Freqüência Natural