Análise estrutural de torres de transmissão de energia submetidas aos efeitos dinâmicos induzidos pelo vento

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Tipo do documento:	Dissertação
Título:	Análise estrutural de torres de transmissão de energia submetidas aos efeitos dinâmicos induzidos pelo vento
Título(s) alternativo(s):	Structural Analysis of Transmission Line Steel Towers Subjected to Wind Induced Dynamic Effects
Autor:	Oliveira, Marcel Isandro Ribeiro de
Primeiro orientador:	Silva, José Guilherme Santos da
Primeiro coorientador:	Andrade, Sebastião Arthur Lopes de
Primeiro membro da banca:	Pfeil, Michèle Schubert
Segundo membro da banca:	Vellasco, Pedro Colmar Gonçalves da Silva
Terceiro membro da banca:	Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de
Resumo:	Na prática corrente do projeto de torres de aço treliçadas utilizadas para suportar linhas de transmissão de energia elétrica, a avaliação do comportamento dinâmico das estruturas, de maneira geral, não é considerada. Contudo, o principal carregamento a ser considerado na análise estrutural das torres de transmissão de energia elétrica é produzido pelo vento, que atua de forma dinâmica sobre o sistema estrutural formado pelos cabos e pelas torres. Além disso, muitas estruturas desse tipo apresentam características dinâmicas desfavoráveis, o que as tornam mais vulneráveis a ação do vento.Tendo em vista que muitos acidentes envolvendo torres desse tipo ocorrem ainda que a velocidade de vento utilizada no projeto não tenha sido atingida, é possível que em muitos casos o colapso tenha sido governado pelas ações dinâmicas. Assim sendo, esse estudo tem por objetivo a utilização de uma metodologia de analise estrutural que possibilite uma avaliação mais completa acerca do comportamento das torres de transmissão de energia, considerando, obviamente, as características dinâmicas do sistema. Este trabalho de pesquisa utiliza um modelo de elementos finitos capaz de reproduzir com fidelidade o comportamento acoplado entre os cabos da linha de transmissão e estrutura quando submetidos aos carregamentos dinâmicos e não determinísticos produzidos pelo vento. O modelo tridimensional estudado é constituído por elementos finitos de pórtico e treliça espacial e considera o efeito de não-linearidade geométrica decorrente, principalmente, dos grandes deslocamentos sofridos pelos cabos e isoladores. O carregamento do vento é modelado como um processo aleatório a partir das suas propriedades estatísticas. Os resultados obtidos ao longo desse estudo mostram que a parcela dinâmica da resposta das estruturas pode ser determinante no seu comportamento. Nesse caso, a utilização de uma análise estrutural estática pode resultar no mau dimensionamento das torres e, conseqüentemente, em possíveis acidentes.
Abstract:	In the current design process of steel latticed towers used to support electrical transmission lines, the structure s dynamic behaviour is not considered. However, the main loading to be taken into account in the electrical transmission line tower s structural analysis is produced by the wind, which acts dynamically over the structural system composed by towers and cables. In addition, it s not uncommon for slender towers to present disadvantageous dynamic properties, making them vulnerable to the wind action. Considering that many accidents associated to this kind of structure occur even for wind velocities below that specified in the design process, it s possible that most of these accidents have been produced by dynamic actions. Therefore, this study aims to develop a structural analysis method that allows for a more accurate evaluation of the electrical transmission tower s behaviour, considering its intrinsic dynamic effects. This study proposed the use of a finite element model that can accurately simulate the coupled behaviour between the transmission line cables and the suspension structures when subjected to the dynamic random loading produced by the wind. The proposed three-dimensional model is composed by beam and truss spatial finite elements and accounts for the geometric non-linearity effects produced by the large displacements associated to the line cables and insulators. The wind loading is modelled as a random process based on its statistical properties. Results obtained throughout this study have indicated that the dynamic response can be very meaningful for the system structural behaviour. In this case, the use of a static structural analysis can lead to a non-trustable design of the towers and, consequently, to potential structural failures.
Palavras-chave:	Transmission line towers Aerodynamics effects Wind loading Steel structures Computacional modeling Stochastic modeling Torres de transmissão de energia Efeitos aerodinâmicos Carregamentos do vento Estruturas de aço Modelagem computacional Modelagem não-determinística Aço - Estrutura Linhas elétricas - Postes e torres Ventos Engenharia civil
Área(s) do CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma:	por
País:	BR
Instituição:	Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição:	UERJ
Departamento:	Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa:	Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação:	OLIVEIRA, Marcel Isandro Ribeiro de. Análise estrutural de torres de transmissão de energia submetidas aos efeitos dinâmicos induzidos pelo vento. 2006. 151 f. Dissertação (Mestrado em Estruturas; Geotecnia; Construção Civil) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2006.
Tipo de acesso:	Acesso Aberto
URI:	http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11516
Data de defesa:	13-Mar-2006
Aparece nas coleções:	Mestrado em Engenharia Civil

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