Análise térmica transiente de estruturas de concreto executadas por camadas

Abstract

Resumo: No presente trabalho é proposta uma sistemática de análise térmica transiente de estruturas executadas por camadas. Essa técnica permite determinar o campo de temperaturas em cada etapa do processo construtivo, levando-se em conta a influência térmica de uma camada sobre as demais e sobre a estrutura como um todo. A solução numérica é baseada no Método dos Elementos Finitos, sendo as análises realizadas em regime transiente. Optou-se pela utilização de um software comercial, ANSYS^/Multiphysics, que possui muitos recursos disponíveis para pré e pós-processarnento e uma extensa biblioteca de elementos. Desenvolveu-se rotina específica na linguagem APDL (ANSYÜ® Parametric Design Language) para implementação da metodologia proposta. A técnica apresentada é geral e pode ser aplicada a qualquer tipo de estrutura executada por camadas. As simulações apresentadas foram direcionadas para estruturas de concreto, em particular para o caso de barragens de concreto compactado por rolo. São consideradas diversas hipóteses de execução da estrutura, alterando-se as condições de lançamento, tais como a espessura das camadas, temperaturas iniciais, condições ambientais e outros fatores. Alguns exemplos são apresentados, visando a verificação da técnica proposta. Ao final, discute-se a influência de alguns parâmetros térmicos no sentido de minimizar os seus efeitos sobre a estrutura

Abstract: In the present work, a new procedure for unsteady-state thermal analysis of layered structures is proposed. This technique allows for the determination of the temperature field at each step of the construction period, taking into account the thermal influence of each layer on the surrounding layers and on the structure as a whole. The numerical solution is based on the Finite Elements Method (FEM). The commercially available software ANSY^/Multyphysics is used to perform the thermal analyses under unsteady State conditions. The software has several features for pre- and post-processing, besides an extensive set of element types. A specific Computer routine, written in APDL (ANSYff* Parametric Design Language), was also developed to implement the proposed methodology. The technique here presented is general and it can be applied to any structure built in layers. However, the numerical simulations focused on concrete structures, particularly RCC (Rolled Compacted Concrete) dams. Several hypotheses related to the construction of the structure were taken into account, varying concrete pouring conditions such as layer thickness, initial temperatures, environment variables, and other factors. Some examples are presented in order to verify the suggested procedure. Discussions about the influence of some thermal parameters and the minimization of their effects on the structure are also included