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Type: TCC
Title: Modelagem e monitoramento do comportamento térmico de fundações volumosas
Title in English: Modeling and monitoring the thermal behavior of bulky foundations
Authors: Vidal, Alexandre Conrado Maia
Advisor: Babadopulos, Lucas Feitosa de Albuquerque Lima
Keywords: Simulações térmicas;Fundações de concreto;Trocas de calor
Issue Date: 2022
Citation: VIDAL, Alexandre Conrado Maia. Modelagem e monitoramento do comportamento térmico de fundações volumosas. 2022. 77 f. TCC (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2022.
Abstract in Brazilian Portuguese: Com o crescimento da instalação de parques eólicos no Nordeste, movidos pelo potencial da região e pelos investimentos em busca de uma matriz energética mais sustentável, surge a necessidade de estudo das fundações de torres eólicas. Estas consistem em blocos de concreto massa que, devido ao seu grande volume, às reações exotérmicas de hidratação do cimento e à baixa capacidade do concreto de dissipar calor, correm o risco de atingir altas temperaturas, levando à ocorrência de manifestações patológicas, especialmente as fissuras térmicas e a formação de etringita tardia. Para evitar tal fato, durante a fase de projeto devem ser feitas simulações para estimar o aquecimento e, durante a construção, tomar medidas para evitar que se atinjam essas temperaturas nocivas, cujo acompanhamento deve ser feito por monitoramento após a construção. Este trabalho tem por objetivo contribuir para a modelagem térmica dessas fundações, de modo a ajudar no entendimento dos fenômenos internos que ocorrem nessas estruturas, avaliando o impacto de diferentes perfis calorimétricos para as temperaturas atingidas, aprimorando a representação das condições de contorno provenientes do ambiente para avaliar o impacto destas nas trocas de calor. Por fim, a partir de dados de fundações reais, foram feitas considerações acerca dos fenômenos de troca de calor entre a estrutura e o entorno, e como os fatores do meio exercem sua influência. Um modelo tridimensional da geometria da fundação foi feito para análises térmicas transientes, e a partir dele, estudos paramétricos foram performados, alterando a curva de calorimetria, a velocidade dos ventos e a temperatura ambiente. Em seguida, foram comparados os dados de estruturas reais construídas em diferentes ambientes para corroborar os resultados das simulações. Assim, obtiveram-se relações de previsão do comportamento das temperaturas das fundações a partir das curvas calorimétricas do ligante, uma análise das condições climáticas e do seu impacto nas trocas de calor, além de considerações sobre os gradientes térmicos formados na fundação. O estudo de caso respaldou a diferença provocada pela consideração das condições climáticas de maneira mais realista, serviu como parâmetro para comparação com as simulações e mostrou a diferença no resfriamento de estruturas em diferentes ambientes.
Abstract: With the growth of the installation of wind farms in the Northeast region, driven by the potential of the region and by investments in search of a more sustainable energy matrix, there is a need to study the foundations of wind towers. These consist of mass concrete blocks that, due to their large volume, the exothermic reactions of cement hydration and the low capacity of concrete to dissipate heat, run the risk of reaching high temperatures, leading to the occurrence of pathological manifestations, especially thermal cracks and delayed ettringite formation. To avoid this, during the design phase, simulations must be carried out to estimate the heating and, during construction, measures must be taken to avoid reaching these harmful temperatures, which must be followed up by monitoring after construction. This work aims to contribute to the thermal modeling of these foundations, in order to help in the understanding of the internal phenomena that occur in these structures, evaluating the impact of different calorimetric profiles for the temperatures reached, improving the representation of the boundary conditions coming from the environment to evaluate their impact on heat exchange. Finally, based on data from real foundations, considerations were made about the phenomena of heat exchange between the structure and the surroundings, and how environmental factors exert their influence. A three- dimensional model of the foundation geometry was made for transient thermal analysis, and from it, parametric studies were performed, changing the calorimetry curve, wind speed and ambient temperature. Then, data from real structures built in different environments were compared to corroborate the simulation results. Thus, relationships for predicting the behavior of foundation temperatures were obtained from the calorimetric curves of the binder, an analysis of climatic conditions and their impact on heat exchanges, in addition to considerations on the thermal gradients formed in the foundation. The case study supported the difference caused by considering the climatic conditions in a more realistic way, served as a parameter for comparison with the simulations and showed the difference in the cooling of structures in different environments.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/68375
Appears in Collections:ENGENHARIA CIVIL - Monografias

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