Em estruturas estaiadas de pontes e viadutos, a determinação das forças dos estais necessariamente está relacionada à ação direta dos carregamentos mais a interação com a deformabilidade do estaiamento, incluindo principalmente o sistema tabuleiro e mastro. Por outro lado, é necessário conhecer estas forças ao longo das fases de montagem, assim como sua adequada implantação na estrutura e a determinação de possíveis ajustes nas forças devido ao processo construtivo da ponte, garantindo assim que os esforços desejados sejam alcançados e a correta distribuição espacial das forças do estaiamento. O conhecimento das forças dos estais é de extrema importância no controle dos deslocamentos e esforços da estrutura em questão, tendo este trabalho foco no greide e nos esforços finais do tabuleiro da ponte estaiada. As forças podem ser obtidas a partir da solução de um problema fundamental que consiste na determinação de acréscimos de força nos estais, necessários para atingir ou controlar um vetor de deslocamentos, ou um vetor de momentos fletores. De maneira geral, no caso de pontes construídas com aduelas (balanços sucessivos), para cada aduela anexada os esforços e deslocamentos são alterados nas aduelas já executadas, e principalmente nos estais já montados. A montagem deve garantir o greide final do tabuleiro e o conjunto de esforços desejados, o que se consegue com uma criteriosa definição dos esforços de montagem dos cabos. No mais, em função da sequência construtiva e do programa de tensionamento dos estais estabelecido para a obra, pode se tornar necessária a aplicação de uma correção sequencial das forças dos estais para se chegar às forças finais previstas em projeto.Será apresentado neste trabalho o procedimento de controle do greide final e dos esforços do tabuleiro da ponte e o de montagem dos estais, sendo este último, dividido na definição das forças dos cabos ao longo da montagem, na implantação destas forças na estrutura e num procedimento de correção sequencial das forças dos estais a partir da determinação de forças de ajuste. / In cable-stayed structures of bridges and viaducts, the determination of the stay forces is necessarily related to the direct action of loads plus interaction with the deformability of the staying, including especially the system deck and mast. On the other hand, it is necessary to know these forces along the assembly phases, as well as their proper implementation in the structure and determination of possible adjustments in forces due to bridge construction process, ensuring that the desired forces are achieved and the correct spatial distribution of forces of the staying. The knowledge of the stay forces is extremely important in controlling of the displacements and forces of the structure in question, having this work focus on shape and final forces of the cable-stayed bridge deck. The forces can be obtained from the solution to a fundamental problem that consists in the determination of increases strength in the stays, required to reach or control an array of displacements, or a vector of bending moments. In general, in the case of bridges constructed with staves (cantilever procedure), for each attached stave the forces and displacements are changed in staves already implemented, and especially in the stays already assembled. The assembly must ensure final shape of the deck and all forces desired, what can be achieved with a careful definition of the assembly forces of the cable. In addition, according to the sequence of constructive and the program tensioning of the stays established for the construction, may become necessary to apply a sequential correction of the strengths of the stays to reaching at the final forces provided in project.It will be presented in this work the procedure of control final shape and bridge deck forces and the assembly of stays, the latter divided in defining the forces of the cables along the assembly, deployment of these forces in the structure and a sequential correction procedure of the stay forces from the determination of adjustment forces.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2018. / Uma das fontes mais comuns de vibração em cabos condutores de transmissão de energia elétrica é a excitação eólica. Como o vento é constante, ele pode levar à fadiga do cabo, diminuindo assim o seu tempo de vida. Geralmente, linhas de transmissões aéreas são projetadas com grande rigor quanto às cargas estáticas. No entanto, para cargas dinâmicas - como incidências de vento - o mesmo rigor não é aplicado. Isso pode levar à falha dos condutores, causando enormes prejuízos econômicos e sociais. Uma das formas de aumentar o tempo de vida é diminuir as vibrações do cabo através de dispositivos chamados de Absorvedores Dinâmicos de Vibração - ADV. O objetivo desse trabalho é investigar o posicionamento de um ADV sob um critério baseado na energia total de vibração do cabo, dando suporte para a redução de amplitudes de vibração em linhas de transmissão existentes, evitando a paralização do fornecimento de energia elétrica para determinadas regiões. Primeiramente, apresenta-se um modelo que descreve o comportamento dinâmico do cabo e, realiza-se uma avaliação de suas frequências e modos naturais de vibração. Os resultados numéricos obtidos nessas etapas foram compatíveis com aqueles analíticos. Em seguida, utilizando elementos finitos, o comportamento do cabo é simulado sem forçamento externo, com forçamento e sem ADV e com forçamento e ADV acoplado. O desempenho do ADV é avaliado através da energia total do sistema e os melhores posicionamentos para o ADV são estabelecidos e comparados com o posicionamento sugerido pela CIGRÉ. Os resultados das simulações mostraram que o posicionamento do ADV de acordo com o método proposto ficaram próximos dos valores calculados pela norma para todas as frequências avaliadas. / One of the most usual types of vibration in overhead lines of electrical energy transmission is the aeolian excitations. As the wind is constant, it can lead to cable fatigue, and so decreasing its lifetime. Generally, overhead lines are designed with great accuracy regarding static loads. However, for dynamic loads - as wind incidences - the same accuracy is not applied. This can lead to conductors fail, causing huge economic and social damages. One way to increase the lifetime is decreasing the cable vibrations through mechanisms called Dynamic Vibration Absorbers - DVA. The aim of this work is investigating the performance of a DVA under a criterion based in the total energy of vibration on the cable, to serve as support for the reduction of the vibration amplitudes in the existing overhead lines, avoiding the blackout in some regions. Firstly, it is presented a model which describes the dynamic behavior of the cable and, it is evaluated the natural frequencies and modes. The numerical results obtained was consistent with the analytical ones. Then, using finite element methods - FEM - the cable is simulated without loading, with loading and without DVA and with loading and DVA coupled. The DVA performance is evaluated through the total energy of the system and the better positioning for the DVA are established and compared with the positioning suggested by CIGRÉ. The results of simulations showed the DVA positioning according to the proposed method was close to the CIGRE curves for all the evaluated frequencies.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:15:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325015.pdf: 2319151 bytes, checksum: 38979d972736445d0bc307ee29ac9d7a (MD5) Previous issue date: 2013 / Este trabalho tem como objetivo apresentar um sistema capaz de medir de forma direta a temperatura e a inclinação dos condutores de uma linha de transmissão e enviar esses dados por uma via sem fio. O sistema é capaz de operar sob a influência dos campos eletromagnéticos radiados por uma linha de transmissão de 230 kV e ainda prover alimentação para os circuitos eletrônicos relacionados de forma autônoma, sem dependência de baterias ou luz solar. Para isso foi desenvolvido um equipamento que é climpado ao redor do condutor de interesse de forma a prover apoio mecânico aos sensores e possibilitar que o mesmo possa obter a energia elétrica para seu funcionamento por meio da indução magnética. No escopo do monitoramento das grandezas envolvidas na operação das linhas de transmissão, esse dispositivo fornece informações necessárias a fim de se otimizar a capacidade de transmissão de uma linha, permitindo que a mesma opere em condições de corrente além das nominais especificadas em projeto, quando as condições climáticas ao longo da linha forem favoráveis. O ponto de vista conservador sob o qual são concebidos projetos de linhas de transmissão estipula valores de ampacidade que em determinadas situações poderiam ser maiores sem colocar em risco os condutores e a segurança da operação. O conhecimento da temperatura e inclinação do cabo em tempo real permite que a corrente possa ser aumentada sem sobreaquecimento dos cabos condutores e consequente aproximação do solo além do permitido. Embora os resultados obtidos com o sistema desenvolvido sejam satisfatórios, é desejável que este sensor trabalhe associado a outros pares ao longo de uma linha a fim de se obter maior amostragem dos pontos medidos visando confiabilidade em seu uso, considerando que variações microclimáticas ao longo da linha podem acarretar em pontos críticos de risco térmico que devem prioritariamente ser levados em consideração durante a operação da linha. O sistema ainda permite a adição de outros sensores de monitoramento meteorológico.<br> / Abstract : This work aims to present a system capable of measuring temperature and inclination of the conductors of a power transmission line directly and send this data by wireless. The system is capable of operating under the influence of electromagnetic fields inherent to a transmission line of 230 kV and provides power to the corresponding electronic circuitry autonomously, without the need of batteries or sunlight. For this we developed a device that is clamped around the conductor of interest in order to provide mechanical support to the sensors and allow it to get electricity for its operation by magnetic induction. In the context of monitoring the measurements involved in the operation of the transmission lines, this device provides necessary information in order to optimize the transmission capacity of a line, allowing it to operate over the nominal current condition specified in its design, when climate conditions along the line are favorable. The conservative point of view under which design of transmission lines are made stipulates ampacity values, which in certain situations could be larger without endangering wires and operation safety. The monitoring of temperature and inclination of the cable in real time allows an increase of the electric current without overheating it and the resulting cable to ground clearance reduction beyond safety limits. Although the results obtained with the developed system are satisfactory, it is desirable to work in conjunction with other sensor pairs along a line in order to obtain more measuring points on it, rendering the data more representative for its use, since microclimatic variations along the line can result in critical points of thermal risk that should be taken into consideration during the operation of the line. The system also allows the addition of other sensors for weather monitoring.

Modernamente os cabos vêm sendo empregados como elemento portante de coberturas de grandes vãos - as coberturas pênseis. É finalidade deste trabalho a apresentação da análise estática de cabos livremente suspensos, visando à sua aplicação nestas coberturas. Realiza-se o estudo de cabos - submetidos a carregamento estático uniformemente distribuído em todo o seu vão, a variações de temperatura e a deslocamentos de seus apoios - através do Processo Analítico (equações diferenciais) e do Processo dos Deslocamentos (rigidez tangente). Considera-se a não linearidade geométrica e admite-se a linearidade física. A comparação e análise dos resultados destes processos de cálculo são feitas através de experimentação numérica. / Nowadays cables have been utilized as a resistant element in roofs of large dimensions, the hanging roofs. The objective of this work is to present the static analysis of suspended cables, aiming their application in roofs. A study of cables subjected to static uniform load distributed on the length, variations of temperature and displacements of the supports is done through Analytical Process (differential equations) and Stiffness Process (tangent stiffness). Geometrical non-linear analysis is allowed and physical linear analysis is admitted. The results are compared and analysed through numerical experimentation.

Um dos acidentes comuns em estruturas de armazenamento é o colapso da estrutura de cobertura do silo. Na prática, observa-se que as ruínas estruturais nesse sistema são na maior parte devidas ao desconhecimento das ações nestas estruturas. Devido à escassa informação disponível sobre os esforços de cabos de termometria fixados em estruturas de cobertura de silos cilíndricos verticais, a ênfase desta pesquisa é a análise teórica e experimental da avaliação destes esforços com o objetivo de fornecer subsídios para os projetistas e informações para uma futura normalização no dimensionamento de estruturas de cobertura para silos metálicos cilíndricos. Inicialmente realizou-se uma ampla revisão bibliográfica sobre as ações, esforços e sistemas estruturais e construtivos de cobertura para silos cilíndricos. Com base na análise teórica e experimental realizada dos esforços em cabos de termometria conclui-se que as equações propostas pela norma Argentina IRAM 8 015: 1977 são as mais adequadas para avaliação desses esforços / One of the common accidents in storage structures is the silos roof failure. In practice, it is observed that the structural problems in this system are mostly due to the lack of knowledge about the actions in these structures. Due to limited available information on temperature cables loads fixed to roof structure of vertical silos, this work has the aim in the theoretical and experimental analysis of these efforts in two different silos: the pilot-silo in LaMEM - SET - EESC-USP and silo Kepler Weber Industry, in order to provide support for designers and informations for the development of a future Brazililan Standard for the design of roof structures of cylindrical steel silos. Initially was carried out an extensive literature review on the loads, efforts and structural systems for silos roofs. The conclusions obtained from the experimental and theoretical analyzes are that the equations proposed by Argentina Standard IRAM 8015: 1977 is the most suitable for the evaluation of these loads

Modernamente os cabos vêm sendo empregados como elemento portante de coberturas de grandes vãos - as coberturas pênseis. É finalidade deste trabalho a apresentação da análise estática de cabos livremente suspensos, visando à sua aplicação nestas coberturas. Realiza-se o estudo de cabos - submetidos a carregamento estático uniformemente distribuído em todo o seu vão, a variações de temperatura e a deslocamentos de seus apoios - através do Processo Analítico (equações diferenciais) e do Processo dos Deslocamentos (rigidez tangente). Considera-se a não linearidade geométrica e admite-se a linearidade física. A comparação e análise dos resultados destes processos de cálculo são feitas através de experimentação numérica. / Nowadays cables have been utilized as a resistant element in roofs of large dimensions, the hanging roofs. The objective of this work is to present the static analysis of suspended cables, aiming their application in roofs. A study of cables subjected to static uniform load distributed on the length, variations of temperature and displacements of the supports is done through Analytical Process (differential equations) and Stiffness Process (tangent stiffness). Geometrical non-linear analysis is allowed and physical linear analysis is admitted. The results are compared and analysed through numerical experimentation.

Este trabalho apresenta a implementação computacional do elemento finito de cabo deslizando sem atrito, em ambiente MATLAB®, com a finalidade de modelar os cabos de borda não-aderentes das estruturas de membrana. Este novo elemento foi incluído no programa de análise de estruturas retesadas SATS, já previamente desenvolvido. Esta ferramenta é capaz de gerar resultados em deslocamentos, tensões e deformações em estruturas retesadas. São apresentadas as formulações utilizadas para a análise de estruturas de membrana, como a formulação do Método de Newton-Raphson para a resolução de equações não-lineares, as formulações do Elemento Finito de Treliça e do Elemento Finito de Cabo Ideal. É proposta, neste trabalho, a generalização da formulação do elemento de cabo de três nós para o super-elemento de cabo ideal de n nós. São desenvolvidas verificações da eficiência dos elementos finitos de cabo, por meio de exemplos simples de aplicação, nos quais são comparados os resultados obtidos com soluções analíticas. Por fim, é estudado o desempenho dos elementos de cabo, associados a elementos de membrana, por meio da análise da estrutura de cobertura do Memorial dos Povos de Belém do Pará. São comparados os resultados obtidos a partir da implementação das duas formulações apresentadas para os cabos, avaliando a influência da discretização e as diferenças em relação aos resultados obtidos em análises tradicionais usando elementos de treliça. Demonstra-se que a consideração do escorregamento nos cabos de borda é importante para a correta representação das tensões e deslocamentos em estruturas retesadas. / This work presents the implementation of a cable finite element, developed in MATLAB® environment, with the aim of modeling the cables at the boundary of membrane structures. It was added to a software named SATS (System for the Analysis of Taut Structures), which is able to give accurate results on displacements, stress and strains. This work also presents formulations used for the analysis of membrane structures, such as, the Newton-Raphson Method for solving non-linear equations, the Truss Finite Element and the Cable Finite Element. A generalization of the formulation from the three node cable element to an n-node cable super-element is proposed. The efficiency of the cable finite element has been verified by applying simple examples, comparing numerical results to analytical solutions. Finally, it has been studied the performance of these cable elements, along with the membrane finite elements, through the analysis of the membrane roof of the amphitheater of the Memorial dos Povos de Belém do Pará. The results from the implementation of both cable formulations and the traditional analysis using truss elements were compared. It has been shown that the consideration of the cable sliding is important for the accurate stress and displacements analysis.

Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico estático de diferentes cabos poliméricos reforçados por fibras em solicitações de tração e flexão através de ensaios experimentais, modelos analítico e numérico, inserindo as incertezas probabilísticas experimentais. Diferentes fios de compósitos pultrudados de seção circular foram ensaiados experimentalmente para se determinar seus respectivos coeficientes de atrito estático (COF), módulo de elasticidade (E1), coeficiente de Poisson (12) e máxima deformação axial na ruptura (). Cabos utilizando fibras de carbono e resina epóxi de arquitetura 1×7 foram ensaiados experimentalmente em tração e flexão 4 pontos, os resultados foram comparados com um modelo analítico bidimensional simplificado adaptado do modelo de Costello e com um modelo numérico tridimensional dedicado. Considerou-se as incertezas probabilísticas em ambos os modelos incorporando as variações experimentais das principais propriedades de entrada. O modelo numérico foi empregado para o estudo de cabos com construções híbridas (fios de diferentes compósitos). Como principais resultados para o cabo 1×7 CFRP, a carga de ruptura média em tração foi 190,25 kN, em flexão o cabo apresentou uma força média de 598,5 N para um deslocamento de 10 mm. O modelo numérico mostrou-se muito confiável, com uma diferença de -1,15% (181,1 kN) em relação aos resultados experimentais médios para tração, mas o modelo analítico simplificado apresentou diferenças acima de 10%. Para os ensaios em flexão o desempenho dos dois modelos foram similares, o numérico apresentou uma diferença de -3,11% (580,5 N) com relação ao experimental e o modelo analítico apresentou diferença acima de 10% (680,5 N). As análises estatísticas constataram não haver diferenças significativas entre os resultados do modelo numérico em relação ao experimental para ambas as solicitações analisadas. Por outro lado, há uma diferença estatística significativa entre os resultados experimentais e os gerados pelo modelo analítico. Concluiu-se também que todos as propriedades de entrada contribuem de maneira similar aos resultados dos dois modelos. Com o modelo numérico, comprovou-se a ocorrência de escorregamento entre os fios do cabo levando a uma perda da seção transversal circular e diminuição do momento de inércia. Encontrou-se o melhor compromisso entre maior flexibilidade em flexão sem comprometer a resistência à tração, para o cabo 1×7 com passo entre 90 e 150 mm, e que a variação do COF não afeta significativamente o desempenho do cabo em tração e flexão. Por fim, os demais resultados obtidos empregando este modelo indicam que os cabos de compósitos, mesmo em construções multicamadas, apresentam um real potencial de aplicação em diversos setores da engenharia. / The aim of this work is to evaluate the static mechanical behavior of different fiber reinforced polymer cables in tensile and flexural stresses through experimental, analytical and numerical models, inserting the experimental probabilistic uncertainties. Different wires of pultruded composites of circular section were tested experimentally to determine their respective coefficients of static friction (COF), modulus of elasticity (E1), Poisson coefficient (12) and maximum axial deformation at rupture (). Cables using carbon fibers and epoxy resin of 1 × 7 architecture were tested experimentally in traction and 4-point bending, the results were compared with a simplified two-dimensional analytical model adapted from the Costello model and also with a dedicated three-dimensional numerical model. Probabilistic uncertainties were considered in both models by incorporating the experimental variations of the main input properties. The numerical model was used for the study of cables with hybrid constructions (wires of different composites). As the main results for the 1 × 7 CFRP cable, the average tensile ultimate load was 190.25 kN, in flexion the cable had a mean force of 598.5 N for a displacement of 10 mm. The numerical model was very reliable, with a difference of -1.15% (181.1 kN) in relation to the average experimental results for traction, but the simplified analytical model presented differences above 10% For the bending test the performance of the two models was similar, the numerical one presented a difference of -3.11% (580.5 N) in relation to the experimental one and the analytical model showed difference above 10% (680.5 N) . Statistical analysis showed that there were no significant differences between the results of the numerical model in relation to the experimental one for both analyzed requests. On the other hand, there is a statistically significant difference between the experimental results and those generated by the analytical model. It was also concluded that all input properties contribute in a similar way to the results of the two models. With the numerical model, it was verified the occurrence of sliding between the cables of the cable leading to a loss of the circular cross section and decrease of the moment of inertia. The best compromise between greater bending flexibility without compromising tensile strength was found for the 1 × 7 cable with pitch length between 90 and 150 mm, and that the COF variation did not significantly affect the cable's performance in traction and bending. Finally, the other results obtained using this model indicate that composite cables, even in multilayer constructions, present a real potential of application in several engineering sectors.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (especialização em Estruturas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Estágio realizado na EDP Distribuição-Energia, S.A. e orientado pelo Eng.º Rui Manuel Gonçalves de Azevedo Palhares / Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008