MODELAGEM NUMÉRICA DE BARRAGENS DE CONCRETO CONSTRUÍDAS POR IMPRESSÃO 3D PARA USINAS HIDRELÉTRICAS REVERSÍVEIS
Documento
Informações da Dissertação
Título
MODELAGEM NUMÉRICA DE BARRAGENS DE CONCRETO CONSTRUÍDAS POR IMPRESSÃO 3D PARA USINAS HIDRELÉTRICAS REVERSÍVEIS
Autor
Marina Barroso de Farias
Resumo
A usina hidrelétrica reversível (UHR), também chamada de “bateria de água do mundo”, representa uma das soluções mais sustentáveis, econômicas e eficientes de armazenamento de energia, segundo estudos recentes. Dessa forma, apresenta-se como uma excelente alternativa para a geração não intermitente de energia. Este trabalho tem como objetivo avaliar novas formas de barragens de concreto para UHR utilizando as possibilidades geradas pela tecnologia de impressão 3D. Para tanto, este estudo de natureza aplicada teve como procedimentos: (1) Modelagem de formas sólidas e ocas, com diferentes dimensões de base e altura. (2) Seleção das formas mais viáveis e eficientes, e (3) Modelagem Computacional por elementos finitos, com a utilização dos programas Diana FEA e Atena, para realizar uma análise numérica da estrutura tanto no estado fresco quanto no estado endurecido. No âmbito da análise no Diana FEA, o concreto foi considerado endurecido em hidratação completa. Para aferir os níveis de tensões, foi adotado um índice de fissuração, que permite avaliar a eficiência das formas propostas. Com o Atena, foi possível analisar o comportamento da estrutura no estado fresco, sendo possível avaliar a estabilidade da estrutura e realizar a simulação durante o processo de impressão 3D, com sua evolução no tempo. Os resultados evidenciam que o uso da impressão 3D de concreto pode gerar oportunidades substanciais e inovadoras no desenvolvimento de barragens de concreto direcionadas especificamente para UHRs.
Abstract
Pumped-storage hydropower (PSH), also called “the world´s water battery”, represents one of the most sustainable, economical and efficient solutions for energy storage, being an excellent alternative for non-intermittent energy generation. This work aims to study new shapes of concrete dams for PSH using the possibilities opened by 3D printing technology. The research methodology comprised three main steps: (1) modeling of solid and hollow geometries with different base dimensions and heights; (2) selection of the most viable and efficient geometries; and (3) finite element modeling using Diana FEA and Atena software to perform numerical analyses in both fresh and hardened states of concrete. In Diana FEA, concrete was modeled in the fully hydrated and hardened state, and a crack index was applied to evaluate structural performance. In Atena, the material behavior was assessed in the fresh state, enabling stability analysis and simulation of the 3D printing process over time. The findings demonstrate that 3DCP offers substantial and innovative opportunities for designing and optimizing concrete dams specifically tailored for PSH applications.
Ano
2025
Orientadores
Eduardo de Moraes Rego Fairbairn | Oscar Aurelio Mendoza Reales