ISSN 2594-5335
28º Seminário de Automação e TI — Vol. 28 , num. 28 (2026)
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Resumo
A expansão de Usinas Hidrelétricas Reversíveis (UHRs) demanda soluções disruptivas para mitigar os elevados custos e extensos cronogramas associados à construção civil convencional de maciços de gravidade. Neste cenário, a manufatura aditiva de concreto surge como uma alternativa viável para a execução de estruturas hidráulicas sem o uso de fôrmas, viabilizando o emprego de seções transversais não convencionais de alta eficiência. Este trabalho apresenta uma investigação numérica abrangente, desenvolvida no software DIANA FEA, sobre o comportamento mecânico e a distribuição de tensões no estado endurecido de morfologias complexas vazadas (treliçada triangular e reticulada quadriculada) propostas para muros de barragens, avaliadas em três escalas de altura (6 m,16 m e 32 m). Adotou-se o modelo de fissuração distribuída baseado na deformação total (Total Strain Smeared Crack Model) sob o critério de ruptura por tração de Rankine, mensurado pelo Índice de Fissuração (Ftu). Os resultados indicaram que para as alturas de 6 m e 16 m, as geometrias vazadas apresentaram desempenho mecânico plenamente satisfatório (Ftu < 1,0) sob carregamento hidrostático nominal, promovendo uma redução expressiva de massa na ordem de 45 toneladas para a menor escala em comparação à seção maciça de controle. Contudo, na escala macro de 32 m, o esvaziamento interno induziu severas concentrações de tensões de tração nas interfaces de acoplamento das paredes internas, culminando em valores de Ftu de 1,95 na treliça e 1,40 na seção quadriculada. Conclui-se que a viabilidade das morfologias esbeltas é estritamente dependente do fator de escala volumétrica, evidenciando a necessidade de transição para o concreto reforçado com fibras em estruturas de grande porte para mitigar a falha frágil e garantir a integridade estrutural pós-fissuração.
The expansion of Reversible Hydropower Plants (RHPs) demands disruptive solutions to mitigate the high costs and extensive schedules associated with conventional civil construction of gravity dams. In this scenario, additive manufacturing of concrete emerges as a viable alternative for the execution of hydraulic structures without the use of formwork, enabling the use of unconventional, highly efficient cross-sections. This work presents a comprehensive numerical investigation, developed in the DIANA FEA software, on the mechanical behavior and stress distribution in the hardened state of complex hollow morphologies (triangular truss and grid lattice) proposed for dam walls, evaluated at three height scales (6 m, 16 m, and 32 m). The distributed cracking model based on total strain (Total Strain Smeared Crack Model) was adopted under the Rankine tensile failure criterion, measured by the Cracking Index (Ftu). The results indicated that for heights of 6 m and 16 m, the hollow geometries presented fully satisfactory mechanical performance (Ftu < 1.0) under nominal hydrostatic loading, promoting a significant mass reduction of approximately 45 tons for the smaller scale compared to the solid control section. However, at the macro scale of 32 m, the internal hollowing induced severe tensile stress concentrations at the coupling interfaces of the internal walls, culminating in Ftu values of 1.95 in the truss and 1.40 in the grid section. It is concluded that the viability of slender morphologies is strictly dependent on the volumetric scale factor, highlighting the need for a transition to fiber-reinforced concrete in large structures to mitigate brittle failure and ensure post-cracking structural integrity.
Palavras-chave
Manufatura aditiva, Concreto, Diana FEA
Additive manufacturing, Concrete, Diana FEA
Como citar
Sousa, Paloma Suellen Lima de; Barbosa, Sinara da Silva; Costa, Deibson Silva da; Monteiro, Vitor Moreira de Alencar; Reaes, Oscar Aurelio Mendoza.
Análise não-linear via elementos finitos de morfologias estruturais complexas para barragens destinadas à manufatura aditiva utilizando o software Diana FEA,
p. 650-660.
In: 28º Seminário de Automação e TI,
São Paulo, SP - Brasil,
2026.
ISSN: 2594-5335, DOI 10.5151/2594-5335-44350
