Formulação para a análise avançada de sistemas estruturais formados por cabos e treliças espaciais visando à aplicação em torres estaiadas para linhas de transmissão

• Autor(a) principal: Rodrigo Sernizon Costa
• Data de Publicação: 2014
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/PASA-9XRJ3R
• topic: Análise avançada; Treliças espaciais; Linhas de transmissão; Torres estaiadas; Estruturas de cabos; Engenharia de estruturas; Estruturas metálicas; Linhas de telecomunicação

Este trabalho de pesquisa tem por objetivo o desenvolvimento de uma formulação geral via método dos elementos finitos visando à realização de uma análise avançada de sistemas estruturais formados por estruturas de cabos e de treliças espaciais e sua implementação computacional. Apesar da formulação ser geral, tem-se como objetivo específico a sua aplicação em torres metálicas estaiadas para linhas de transmissão. Para isso, é feito o estudo de uma formulação geometricamente exata além da consideração da não linearidade do material utilizando-se os conceitos da plasticidade distribuída. Inicialmente, apresenta-se a formulação analítica para a análise de estruturas de cabos e uma formulação numérica para análise dos sistemas estruturais formados de cabos e treliças. A formulação numérica, geometricamente exata, para problemas tridimensionais é mostrada em um desenvolvimento teórico dentro de uma rigorosa formulação Lagrangiana atualizada, que utiliza a técnica corrotacional para a dedução consistente da matriz de rigidez tangente dos elementos de cabo exato e de treliça. Essa teoria é apresentada, definindo-se as tensões e deformações conjugadas e objetivas; as relações constitutivas elásticas e elastoplásticas; os sistemas de coordenadas global (cartesiano) e local (corrotacional); os campos de deformação e deslocamento, segundo a hipótese cinemática da teoria de Bernoulli-Euler. São introduzidas as interpolações usuais dos métodos numéricos para a determinação analítica das matrizes de rigidez tangente, elástica e elastoplástica, dos elementos. A formulação implementada permite ainda avaliar os efeitos da variação da temperatura nos elementos de treliça e cabos. São apresentados exemplos numéricos aplicados em sistemas estruturais de treliças e cabos, pretendendo-se demonstrar a eficiência da formulação bem como a precisão dos resultados quando comparados com resultados teóricos da literatura e de outros programas existentes. Finalmente, após uma descrição geral sobre o projeto das torres de linhas de transmissão são apresentados exemplos de casos reais de torres metálicas estaiadas com o objetivo de se demonstrar toda a capacidade do programa desenvolvido. Os resultados obtidos pelo programa desenvolvido são comparados com os resultados de programas comerciais, mostrando a sua precisão, eficiência e potencialidade.