Analysis of guyed metallic towers under wind load

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007.Este trabalho faz parte de uma pesquisa onde o objetivo é o desenvolvimento de um estudo numérico envolvendo estruturas de torres metálicas estaiadas de seção transversal quadrada, utilizadas para sistemas de telecomunicações, submetidas às ações estática e dinâmica do vento. Os procedimentos adotados para a determinação das forças estáticas do vento seguem a metodologia apresentada na norma NBR6123. Para o desenvolvimento da análise dinâmica ao longo do vento, o procedimento é baseado na formulação de Monte Carlo que permite a simulação da parcela flutuante do vento. Para o estudo numérico, as torres estaiadas foram modeladas utilizando formulações matemáticas lineares e não-lineares que permitem a introdução de forças de pré-tensionamento nos elementos de cabo das torres como também os efeitos da variação da temperatura. Estes modelos foram introduzidos em quatro programas computacionais desenvolvidos por Menin (2002), cujos resultados obtidos foram comparados aos do programa comercial SAP2000. Para ilustrar a versatilidade dos programas computacionais empregados neste trabalho, uma ênfase particular é dada à análise considerando os efeitos da ruptura súbita de um elemento de cabo das torres estaiadas sob nenhuma pressão do vento. Os resultados obtidos através das análises realizadas para torres estaiadas revelaram à importância de se considerar as ações estática e dinâmica do vento para a determinação dos esforços axiais máximos nos elementos estruturais de cabos e perfis metálicos. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACTThis work is part of a research where the objective is the development of a numeric study involving structures of guyed metallic towers of square transverse section, used for systems of telecommunications, submitted to the actions static and dynamic of the wind. The procedures adopted for the determination of the static forces of the wind follow the methodology described in Brazilian Code – NBR6123. For the development of the dynamic analysis along the wind, the procedure is based on Monte Carlo's formulation that allows the simulation of the fluctuating portion of the wind. For the numeric study, the guyed towers were modeled using linear and nonlinear mathematical formulations that allow the introduction of prestressing forces in the elements of cable of the towers as well as the effects of the variation of the temperature. These models were introduced in four programs developed by Menin (2002), whose results obtained were compared to the of the commercial program SAP2000. In way to illustrate the versatility of the programs used in this work, particular emphasis it is given to the analysis considering the effects of the sudden rupture of an element of cable of the guyed towers under no wind pressure. The results obtained through the analyses accomplished for guyed towers revealed the importance of considering to the actions static and dynamic of the wind for the determination of the maximum axial forces in the structural elements of cables and metallic bars