Torres metálicas treliçadas tem sido largamente utilizadas como suporte de antenas de microondas. Devido ao baixo peso e a inexistência de terremotos significativos no Brasil, a força de vento é o fator determinante do projeto destas estruturas. Com o objetivo de determinar estas forças e seus efeitos em torres treliçadas foram realizadas investigações numéricas e experimentais. Uma torre de 100 metros foi dimensionada com base nos padrões existentes no Brasil. Examinou-se a resposta dinâmica da estrutura ao longo do vento. Investigaram-se a resposta ressonante, não ressonante e o fator resposta de rajada. Concluiu-se que a resposta ressonante não é significativa para este tipo de estrutura. Compararam-se os modelos de DAVENPORT (1993), da norma Brasileira NBR6123/88 e o processo do vento sintético de FRANCO (1993). Uma investigação experimental foi realizada para analisar os coeficientes de força em uma seção da torre estudada. Os experimentos foram realizados no “Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory" (BLWTL) da “University of Western Ontario" (UWO), Canadá. Foram analisados o ângulo de incidência do vento; o índice de área exposta; o efeito de proteção; o fator de interferência no coeficiente de arrasto de antenas de microondas, devido à proximidade da torre e a influência da turbulência do vento. Os resultados mostraram boa concordância com os valores obtidos em diferentes normas existentes. / With today’s expanding communication systems, a large number of lattice towers to support cellular and microwave antennas are being constructed in Brazil. Due to the lightweight of these structures, wind forces are the primary concern in the design. With the objective of determining these forces and their effects upon latticed towers, a numerical and experimental investigation is accomplished. A 100-meter tower is designed based on existing patterns of latticed towers in Brazil. The along wind dynamic response is analysed. The resonant, background response and gust factor are examined. It is concluded that the resonant response is not significant for this type of structure. The DAVENPORT (1993) method, the Brazilian code NBR6123/88 and the process of the synthetic wind of FRANCO (1993) are compared. An experimental investigation is accomplished to analyse the force coefficients on a section of the lattice tower studied. The tests were performed at the Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory, University of Western Ontario (UWO), Canada. The wind incidence angle; the tower solidity; the shielding effect; the interference factor upon the drag coefficient of the microwave antennas, due to the tower proximity and the influence of the wind turbulence are analysed. The results are ii good agreement with the values obtained in different existent codes.

Torres metálicas treliçadas tem sido largamente utilizadas como suporte de antenas de microondas. Devido ao baixo peso e a inexistência de terremotos significativos no Brasil, a força de vento é o fator determinante do projeto destas estruturas. Com o objetivo de determinar estas forças e seus efeitos em torres treliçadas foram realizadas investigações numéricas e experimentais. Uma torre de 100 metros foi dimensionada com base nos padrões existentes no Brasil. Examinou-se a resposta dinâmica da estrutura ao longo do vento. Investigaram-se a resposta ressonante, não ressonante e o fator resposta de rajada. Concluiu-se que a resposta ressonante não é significativa para este tipo de estrutura. Compararam-se os modelos de DAVENPORT (1993), da norma Brasileira NBR6123/88 e o processo do vento sintético de FRANCO (1993). Uma investigação experimental foi realizada para analisar os coeficientes de força em uma seção da torre estudada. Os experimentos foram realizados no “Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory” (BLWTL) da “University of Western Ontario” (UWO), Canadá. Foram analisados o ângulo de incidência do vento; o índice de área exposta; o efeito de proteção; o fator de interferência no coeficiente de arrasto de antenas de microondas, devido à proximidade da torre e a influência da turbulência do vento. Os resultados mostraram boa concordância com os valores obtidos em diferentes normas existentes. / With today’s expanding communication systems, a large number of lattice towers to support cellular and microwave antennas are being constructed in Brazil. Due to the lightweight of these structures, wind forces are the primary concern in the design. With the objective of determining these forces and their effects upon latticed towers, a numerical and experimental investigation is accomplished. A 100-meter tower is designed based on existing patterns of latticed towers in Brazil. The along wind dynamic response is analysed. The resonant, background response and gust factor are examined. It is concluded that the resonant response is not significant for this type of structure. The DAVENPORT (1993) method, the Brazilian code NBR6123/88 and the process of the synthetic wind of FRANCO (1993) are compared. An experimental investigation is accomplished to analyse the force coefficients on a section of the lattice tower studied. The tests were performed at the Boundary Layer Wind Tunnel Laboratory, University of Western Ontario (UWO), Canada. The wind incidence angle; the tower solidity; the shielding effect; the interference factor upon the drag coefficient of the microwave antennas, due to the tower proximity and the influence of the wind turbulence are analysed. The results are ii good agreement with the values obtained in different existent codes.

A Engenharia de Ventos Baseada em Desempenho (Performance-based Wind Engineering - PBWE) é uma filosofia de projeto que preconiza identificar e quantificar as incertezas envolvidas no projeto estrutural a fim de assegurar níveis previsíveis de desempenho às edificações, não mais gerenciando o risco através da clássica abordagem determinística. Contudo, devido à recente proposição da metodologia, ainda há poucos estudos relacionados à PBWE, cada qual apresentando diferentes limitações. Assim, o presente trabalho propõe uma adaptação da metodologia da Engenharia de Ventos Baseada em Desempenho à análise probabilística do comportamento de torres metálicas, avaliando diferentes modelos de cálculo para estimativa das forças do vento neste tipo de estrutura. Para tanto, investigou-se as incertezas envolvidas na caracterização do campo de ventos e da resistência estrutural e foram analisados quatro métodos distintos para a estimativa das forças de vento em torres metálicas: dois procedimentos de cálculo correspondentes à norma brasileira de ventos ABNT NBR 6123:1988 (ABNT, 1988), a metodologia de Davenport (1993) e a de Holmes (1994). Um estudo de caso envolvendo a estimativa da confiabilidade de uma torre de telecomunicação também foi conduzido. Constatou-se que ambos os procedimentos de cálculo admitidos conduzem a níveis de segurança de mesma ordem de grandeza e que a elaboração de projetos de torres considerando a direção de incidência do vento como sendo a mais desfavorável à estrutura é demasiadamente conservadora. Como contribuição, verifica-se que o projeto ótimo de torres pode ser alcançado com base no nível de segurança desejado para diferentes velocidades máxima de vento associadas a intervalos de recorrência específicos. / Performance-based Wind Engineering (PBWE) is a design philosophy that aims to identify and quantify the uncertainties involved in the structural design in order to ensure predictable performance levels to buildings, no longer managing risk through the classical deterministic approach. However, due to the recent proposal of the methodology, there are few studies related to PBWE, each presenting different limitations. Thus, this paper proposes an adaptation of the Performance-based Wind Engineering methodology to the probabilistic analysis of the behavior of steel towers, evaluating different calculation models for estimating wind forces on this type of structure. To this end, uncertainties involved in the characterization of the wind field and structural strength were investigated and four different methods for the estimation of wind forces on steel towers were analyzed: two procedures relative to the Brazilian winds standard ABNT NBR 6123:1988 (ABNT, 1988), and the methodologies of Davenport (1993) and Holmes (1994). A case study concerning the reliability estimation of a telecommunication tower was also conducted. It was found that both assumed calculation procedures lead to security levels of the same order of magnitude and that the design of towers considering that the wind always blows from the worst direction is too conservative. As a contribution, it is found that the optimum design of towers can be achieved based on the desired security level for different maximum wind speeds associated to specific recurrence intervals.

A Engenharia de Ventos Baseada em Desempenho (Performance-based Wind Engineering - PBWE) é uma filosofia de projeto que preconiza identificar e quantificar as incertezas envolvidas no projeto estrutural a fim de assegurar níveis previsíveis de desempenho às edificações, não mais gerenciando o risco através da clássica abordagem determinística. Contudo, devido à recente proposição da metodologia, ainda há poucos estudos relacionados à PBWE, cada qual apresentando diferentes limitações. Assim, o presente trabalho propõe uma adaptação da metodologia da Engenharia de Ventos Baseada em Desempenho à análise probabilística do comportamento de torres metálicas, avaliando diferentes modelos de cálculo para estimativa das forças do vento neste tipo de estrutura. Para tanto, investigou-se as incertezas envolvidas na caracterização do campo de ventos e da resistência estrutural e foram analisados quatro métodos distintos para a estimativa das forças de vento em torres metálicas: dois procedimentos de cálculo correspondentes à norma brasileira de ventos ABNT NBR 6123:1988 (ABNT, 1988), a metodologia de Davenport (1993) e a de Holmes (1994). Um estudo de caso envolvendo a estimativa da confiabilidade de uma torre de telecomunicação também foi conduzido. Constatou-se que ambos os procedimentos de cálculo admitidos conduzem a níveis de segurança de mesma ordem de grandeza e que a elaboração de projetos de torres considerando a direção de incidência do vento como sendo a mais desfavorável à estrutura é demasiadamente conservadora. Como contribuição, verifica-se que o projeto ótimo de torres pode ser alcançado com base no nível de segurança desejado para diferentes velocidades máxima de vento associadas a intervalos de recorrência específicos. / Performance-based Wind Engineering (PBWE) is a design philosophy that aims to identify and quantify the uncertainties involved in the structural design in order to ensure predictable performance levels to buildings, no longer managing risk through the classical deterministic approach. However, due to the recent proposal of the methodology, there are few studies related to PBWE, each presenting different limitations. Thus, this paper proposes an adaptation of the Performance-based Wind Engineering methodology to the probabilistic analysis of the behavior of steel towers, evaluating different calculation models for estimating wind forces on this type of structure. To this end, uncertainties involved in the characterization of the wind field and structural strength were investigated and four different methods for the estimation of wind forces on steel towers were analyzed: two procedures relative to the Brazilian winds standard ABNT NBR 6123:1988 (ABNT, 1988), and the methodologies of Davenport (1993) and Holmes (1994). A case study concerning the reliability estimation of a telecommunication tower was also conducted. It was found that both assumed calculation procedures lead to security levels of the same order of magnitude and that the design of towers considering that the wind always blows from the worst direction is too conservative. As a contribution, it is found that the optimum design of towers can be achieved based on the desired security level for different maximum wind speeds associated to specific recurrence intervals.