Flávia Emilia Siqueira Cabral
Título
MODELO EM ELEMENTOS FINITOS DE INTERAÇÃO SOLO-ESTACA PARA A MONOPILE DE UMA TURBINA EÓLICA OFFSHORE DE 5 MW
Resumo
Os procedimentos comuns de projeto para estacas carregadas lateralmente se baseiam no método das curvas p-y, presente no regulamento da API RP 2A. Tais procedimentos foram desenvolvidos considerando ensaios em estacas de até 2,0 m de diâmetro e com baixos ciclos de carregamento. Porém, estudos recentes têm questionado a aplicabilidade deste método para o projeto de monopiles de turbinas eólicas offshore, cujo comportamento tende a ser de corpo rígido e não de uma fundação flexível, como se espera ao utilizar as curvas p-y.
Assim, este trabalho tem como objetivo analisar o comportamento da fundação de uma turbina eólicas offshore do tipo monopile de grande diâmetro sob carregamento horizontal induzido por vento e ondas e verificar a influência do diâmetro no cálculo dessa fundação, bem como, o efeito da correta representação da interação solo-estaca no projeto e resposta dinâmica da estrutura. Para isso, são desenvolvidos modelos de interação solo- estaca em Elementos Finitos para obtenção de curvas carga x deslocamento e posterior comparação com as curvas p-y da API RP 2A. Os resultados revelaram que as curvas obtidas pelo Método dos Elementos Finitos são mais rígidas que as da API RP 2A resultando em deslocamentos menores da fundação, frequências naturais maiores e menor dano acumulado.
Abstract
The common design procedures for laterally loaded piles are based on the p-y curve method, present in the API RP 2A regulation. Such procedures were developed considering tests on piles up to 2,0 m in diameter and with low loading cycles. However, recent studies have questioned the applicability of this method for the design of offshore wind turbine monopiles, whose behavior tends to be of rigid body and not a flexible foundation, as expected when using the p-y curves.
Thus, this work aims to analyze the behavior of the foundation of a large diameter monopile offshore wind turbine under horizontal loading induced by wind and waves and to verify the influence of the diameter in the calculation of this foundation, as well as the effect of the correct representation of the soil-pile interaction in the design and dynamic response of the structure. For this, models of soil-pile interaction in Finite Elements are developed to obtain load x displacement curves and later comparison with API RP 2A p- y curves. The results revealed that the curves obtained by the Finite Element Method are stiffer than API RP 2A curves resulting in smaller displacements of the foundation, higher natural frequencies and less damage.
