Implementação de uma planilha excel destinada a análise de estabilidade de torres de transmissão de energia

Abstract

O objetivo geral deste trabalho é a análise de estabilidade global de torres metálicas treliçadas de transmissão de energia utilizando o Método dos Elementos Finitos (MEF). Todo estudo foi baseado nas normativas da NBR-8800/2007 em que sugere-se uma análise de deslocabilidade da estrutura por meio dos parâmetros B2 e consequentemente a aplicação do MAES (método de amplificação de esforços), processo simplificado para análise dos efeitos globais de segunda ordem. Abordou-se o sistema elétrico brasileiro, descrição bem detalhada sobre tipos e modelos de torres, acidentes envolvendo torres de transmissão, treliças espaciais, método de análise estrutural, MEF, análise de estabilidade de estruturas, MAES e abordagem atualizada sobre o estado da arte em diversas universidades do mundo, em especial da China e Canadá, em que a grande preocupação é como simular nos projetos de torres de transmissão sobre efeitos climáticos como terremotos, tornados e furações por meio de modelos reduzidos em laboratório. Visando oferecer uma contribuição científica para o setor, desenvolveu-se uma planilha eletrônica no software Excel, devido a sua facilidade de utilização, acesso e capacidade de resolver cálculos matriciais facilitando a aplicação do MEF. A mesma foi validada com um software específico e consagrado na área de MEF, o SAP2000 e um software comercial de dimensionamento de estruturas metálicas usado em vários escritórios de projeto e consultoria estrutural, o METÁLICA 3D. A planilha contempla pré-dimensionamentos de cabos condutores e para-raios, visualização do modelo 3D, concepção estrutural, análise estrutural por meio de cálculo matricial, análise de deslocabilidade, aplicação dos efeitos de segunda ordem utilizando o MAES e pré dimensionamento das barras segundo NBR8800/2007. A verdadeira contribuição se dá pelo fato de vários softwares educacionais freeware não analisarem a estabilidade da estrutura e nem fazerem simulações de modo a obter uma estrutura economicamente estável, além de poder simular a torre em qualquer região do país, com diferentes tipos de materiais e simular o efeito de cabos rompendo

The main objective of this project is the analysis of the global stability of the lattice towers of energy transmission using the FEM (finite element method). The whole study was based on NBR-8800/2007, normative where suggest a displaceability’s analysis of the structures thought the B2 parameters and consequently the application of MAES’ method, a simplified procedure for the analysis of second-order’s global effects. In this project was approached the Brazilian electric system, a detail description of types and model of towers, accident involving transmission towers, space trusses, structural analysis’ method, FEM, structure stability analysis, MAES’ method. Also in this project, an updated approach the increase knowledge at this area in several universities all around the world, in special China and Canada, where the major concern is how to simulate at The transmission tower’s project some climate effects such as earthquakes, tornadoes and hurricanes through reduced laboratory models. In order to offer a scientific contribution to this sector, a spreadsheet was developed in Excel software due to it facility of use, access and ability to solve matrix calculations, which facilitates the use of FEM. The same one was valid with a specific and consecrated software in the FEM area: The SAP2000; and commercial metal structural design software used in various design and structural consulting offices: the METÁLICA 3D. The spreadsheet contemplates pre-dimensioning of conductor cables and lightning rods, visualization of the 3D model, structural design, structural analysis through matrix calculations, displacement analysis, application of second order effects using MAES and dimensioning of towers according to NBR8800/2007. The real contribution was made by the fact that several freeware educational software do not analyze the stability of the structure nor make simulations in order to obtain an economically stable structure, besides being able to simulate the tower in any region of the country with different types of materials and to simulate the effect of breaking cables