Ferramenta baseada no método das diferenças finitas 2D para cálculos térmicos expeditos de faseamento construtivo de estruturas de betão em massa

Abstract

O estudo térmico de estruturas de betão em massa é fundamental para a definição de faseamento construtivo adequado que não ponha em causa o adequado risco de fissuração térmica do betão nas primeiras idades. Este assunto assume particular importância no pr ojeto de barragens e obras especiais, em face dos grandes volumes de betão envolvidos e da necessidade de efetuar betonagens consecutivas em elementos com altura global significativa. Nas fases iniciais de projeto são normalmente prescritos faseamentos construtivos baseados em experiências anteriores, que normalmente resultam na imposição de uma altura de betonagem e de um tempo de espera entre betonagens consecutivas. No entanto, é bem conhecido o impacto que estas decisões podem ter sobre os tempos de exe cução e custos de construção das obras. O presente trabalho propõe e detalha uma ferramenta que permite a análise térmica de estruturas construídas por fases, com base no método das diferenças finitas aplicado a um espaço bidimensional. A ferramenta de cálculo desenvolvida inclui uma base de dados do calor de hidratação dos cimentos produzidos em Portugal, permitindo ter em conta o cariz exotérmico e termicamente ativado das reações químicas. O processo de análise não - linear decorrente da termo - activação da reação de hidratação é resolvido com o método de Newton - Raphson. Neste artigo são detalhados os principais aspetos da ferramenta desenvolvida, com especial ênfase na sua formulação de base, bem como no reduzido conjunto de parâmetros de entrada, e facilidade de estudo de cenários construtivos variantes (ao nível da composição do betão, das condições climáticas, da temperatura de colocação, da temperatura ambiente, etc). No final é demonstrada uma aplicação a um caso de estudo