Modelagem térmica de barragem de contraforte via ANSYS: caso de estudo Bloco E6 da Usina Hidrelétrica de Itaipu - UHI

Abstract

Este trabalho consiste na avaliação térmica transiente de um bloco de contraforte da barragem da Usina Hidrelétrica de Itaipu (UHI). A influência da temperatura no comportamento estrutural de barragens de concreto é amplamente estudada na literatura, uma vez que a resistência e a estabilidade das estruturas podem ser afetadas por elevados gradientes térmicos, além disso a variação sazonal da temperatura provoca o aparecimento de altas concentrações de tensões em diferentes regiões, o que pode resultar em fissuração no corpo da barragem. Por meio de um estudo de caso ajustam-se as séries de Fourier para os dados de temperatura dos termômetros superficiais do bloco de contraforte que foram empregados como condições de contorno para o modelo térmico. Comparam-se os resultados obtidos por meio da simulação numérica no software Ansys baseada em Métodos dos Elementos Finitos (MEF) com os dados ajustados dos termômetros internos ao bloco em estudo, a fim de obter um Erro Percentual Absoluto Médio (MAPE) aceitável na área da construção civil. Entre os resultados numéricos e os dados ajustados da instrumentação, verificou-se boa precisão do modelo térmico proposto, o que justifica o emprego do MEF como método aproximado para análise térmica transiente.

This work consists of transient thermal evaluation of a buttress block the hydroelectric plant of ITAIPU dam (UHI). The influence of temperature on the structural concrete dams behavior is widely studied in the literature since the strength and stability of the structures can be affected by high thermal gradients in addition to seasonal variation of temperature causes the onset of high stress concentrations in different regions, which can result in cracks in dam body. Through a case study to adjust the Fourier series for the temperature data of the surface of the buttress pad thermometers were used as boundary conditions to the thermal model. the results obtained by numerical simulation are compared in Ansys software-based methods the Finite Element Method (FEM) with the adjusted data of internal thermometers to block study in order to obtain an error Absolute Percentage Average (MAPE) acceptable in the area construction. Among the numerical results and the data set of instrumentation, it is good precision thermal model proposed, which justifies the use of the FEM to approximate method for transient thermal analysis