Critérios de projeto de estruturas de linhas aéreas de transmissão em Minas Gerais

Elvys Dias Reis

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/34369

Type:	Dissertação
Title:	Critérios de projeto de estruturas de linhas aéreas de transmissão em Minas Gerais
Authors:	Elvys Dias Reis
First Advisor:	Hermes Carvalho
First Co-advisor:	João Antônio de Vasconcelos
First Referee:	Ricardo Luiz da Silva Adriano
Second Referee:	Tiago João Fazeres Marques Ferradosa
Abstract:	Este trabalho apresenta um estudo da climatologia do vento do estado de Minas Gerais e a avaliação do comportamento não linear geométrico de estruturas frequentemente empregadas em linhas aéreas de transmissão (LTs). Para isso, construiu-se um banco de dados com as velocidades do vento das principais redes meteorológicas nacionais (INMET, ICEA e INPE), o qual foi tratado para obter séries consistentes de velocidades máximas anuais. Essa base de dados é muito mais ampla do que a utilizada na elaboração das normas ABNT NBR 6123:1988 e ABNT NBR 5422:1985. Conforme recomendado pela norma IEC 60826:2017, a distribuição Generalizada de Valores Extremos (GVE) e o método de interpolação de Ponderação pelo Inverso da Distância (IDW - Inverse Distance Weight) foram utilizados na determinação dos valores extremos de velocidade do vento e no traçado dos mapas de isopletas para Minas Gerais, respectivamente. Além das isopletas, foi proposto um mapa de calor, o qual permite uma determinação mais precisa do valor da velocidade básica do vento a ser adotada como referência. A utilização desses mapas é crucial no desenvolvimento de projetos de estruturas e as velocidades deles obtidas foram empregadas na avaliação do comportamento não linear geométrico de uma estrutura de suspensão típica empregada em LTs, quando submetida à ação do vento. Modelos numéricos contemplando as não linearidades geométricas presentes no sistema estrutural (torre, isoladores e cabos) foram desenvolvidos e permitiram, após seu processamento, avaliar a influência dessas não linearidades geométricas nas solicitações da estrutura suporte. Os resultados do modelo completo proposto foram comparados com os resultados obtidos através da análise de uma torre isolada, com forças externas aplicadas no ponto de suspensão dos cabos, modelo este frequentemente utilizado no projeto de LTs e recomendado pela norma americana ASCE 10-15. Para a quantificação da influência das não linearidades geométricas no sistema, foram avaliados diferentes comprimentos de cabos, velocidades médias do vento e desníveis entre torres adjacentes. O entendimento do comportamento não linear do sistema estrutural permitiu identificar alguns padrões e verificar os limites para os quais as simplificações propostas pelas normas de referência são aceitáveis. Em outras palavras, diante dos resultados obtidos neste trabalho foi possível estabelecer critérios práticos a serem empregados por projetistas no dimensionamento de estruturas de LTs.
Abstract:	This work presents a study of wind climatology in the state of Minas Gerais and the evaluation of the nonlinear geometric behavior of structures often used in overhead transmission lines (OHLs). For this purpose, a database was built with the wind speeds of the main national meteorological networks (INMET, ICEA, and INPE), which was treated to obtain consistent series of annual maximum speeds. This database is much broader than the one used in the elaboration of ABNT NBR 6123:1988 and ABNT NBR 5422:1985 standards. As recommended by IEC 60826:2017, the Generalized Extreme Values (GEV) distribution and the Inverse Distance Weight (IDW) interpolation method were used in the determination of extreme wind speed values and the mapping of isopleths for Minas Gerais, respectively. Besides the isopleths, a heat map was proposed, which allows a more precise determination of the basic wind speed value to be adopted as reference. The use of these maps is crucial in the development of structure designs and the speeds obtained from them were employed in the evaluation of the nonlinear geometric behavior of a typical suspension structure used in OHLs, when subjected to wind action. Numerical models contemplating the geometric nonlinearities present in the structural system (tower, insulators, and cables) were developed and allowed, after their processing, to evaluate the influence of these nonlinearities on the forces acting on the supporting structure. The results of the proposed complete model were compared with the results obtained through the analysis of an isolated tower, with external forces applied to the suspension point of the cables, a model frequently used in OHL design and recommended by the American standard ASCE 10-15. To quantify the influence of geometric nonlinearities on the system, different cable lengths, average wind speeds and unevenness between adjacent towers were evaluated. The understanding of the nonlinear behavior of the structural system allowed the identification of some standards and verification of the limits for which the simplifications proposed by the reference standards are acceptable. In other words, given the results obtained in this work, it was possible to establish practical criteria to be used by designers in the design of OHL structures.
Subject:	Engenharia de estruturas Linhas aéreas elétricas Estática Modelos matemáticos
language:	por
metadata.dc.publisher.country:	Brasil
Publisher:	Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials:	UFMG
metadata.dc.publisher.department:	ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ESTRUTURAS
metadata.dc.publisher.program:	Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas
Rights:	Acesso Aberto
URI:	http://hdl.handle.net/1843/34369
Issue Date:	21-Feb-2020
Appears in Collections:	Dissertações de Mestrado

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Dissertação_Elvys.pdf		5.77 MB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record