As de torres treliçadas estaiadas são muito utilizadas e são foco de atenção na pesquisa da engenharia moderna, apresentando-se como um desafio na avaliação das excitações que sobre elas atuam, assim como a determinação das respostas dos elementos que as compõem. Para realizar um estudo neste sentido se realiza no presente trabalho a avaliação estrutural de uma torre treliçada estaiada, localizada na Universidade de Passo Fundo. Esta torre se encontra instrumentada, registrando velocidades de vento de forma contínua, sendo possível determinar nos registros existentes ventos característicos de tormentas TS e EPS. Se conta também com a caracterização dinâmica desta torre para qual foram determinadas suas freqüências naturais de vibração. Utilizando a informação supracitada foram criados modelos estruturais de diferentes níveis de complexidade que foram calibrados utilizando as informações disponíveis. A excitação devida a tormentas foi montada, comparando espectros de excitação clássicos disponíveis na literatura técnica e os registros experimentais de tormentas reais disponíveis. Também foi analisado um montante da torre submetido à compressão onde sua seção transversal é uma cantoneira de abas iguais. Foi determinada a carga de colapso deste perfil considerando as não linearidades físicas e geométricas incorporadas no mesmo. Foi prestada singular atenção ao estudo da influência das imperfeições, utilizando para isto expressões propostas pela bibliografia especializada e o quadro de imperfeições que foi extraído do escaneamento tridimensional de um montante real. Finalmente os diferentes aspectos estudados são discutidos nesta dissertação os quais permitem conhecer melhor o comportamento estrutural de torres estaiadas, em forma global, dos componentes que as compõem e das solicitações que atuam sobre elas. A forma em que se estudaram estes aspectos sem duvida enriqueceram a discussão do complexo tema da incerteza de modelo um dos atuais frentes na pesquisa da engenharia moderna. / The analysis of frames guyed masts are widely used and are the focus of attention in the research of modern engineering, presenting a challenge in the evaluation of excitations that act on them, and determining the responses of the component elements. To undertake a study to that effect, in this essay is made the evaluation of a structural truss of guyed masts, located at the University of Passo Fundo. This tower has equipments that record wind speeds in a continuous manner, being able to determine data about TS and EPS storms in the existing records. It also determines the natural frequencies of vibration as a dynamic characteristic of the tower. Using the above information, structural models of different levels of complexity were created, being calibrated using the available data. The excitement caused by storms was created by comparing the excitation spectra classics available in the technical literature and the experimental records of actual storms available. Also discussed was an amount subject to compression of the tower where its cross section is a corner of tabs equal. Was determined from the load profile given the collapse of physical and geometric nonlinearities embedded in it. Individual attention was given to the study of the influence of imperfections, using it to expressions proposed by the specialized literature and the framework of imperfection that was extracted from three-dimensional scanning of an actual amount.

As de torres treliçadas estaiadas são muito utilizadas e são foco de atenção na pesquisa da engenharia moderna, apresentando-se como um desafio na avaliação das excitações que sobre elas atuam, assim como a determinação das respostas dos elementos que as compõem. Para realizar um estudo neste sentido se realiza no presente trabalho a avaliação estrutural de uma torre treliçada estaiada, localizada na Universidade de Passo Fundo. Esta torre se encontra instrumentada, registrando velocidades de vento de forma contínua, sendo possível determinar nos registros existentes ventos característicos de tormentas TS e EPS. Se conta também com a caracterização dinâmica desta torre para qual foram determinadas suas freqüências naturais de vibração. Utilizando a informação supracitada foram criados modelos estruturais de diferentes níveis de complexidade que foram calibrados utilizando as informações disponíveis. A excitação devida a tormentas foi montada, comparando espectros de excitação clássicos disponíveis na literatura técnica e os registros experimentais de tormentas reais disponíveis. Também foi analisado um montante da torre submetido à compressão onde sua seção transversal é uma cantoneira de abas iguais. Foi determinada a carga de colapso deste perfil considerando as não linearidades físicas e geométricas incorporadas no mesmo. Foi prestada singular atenção ao estudo da influência das imperfeições, utilizando para isto expressões propostas pela bibliografia especializada e o quadro de imperfeições que foi extraído do escaneamento tridimensional de um montante real. Finalmente os diferentes aspectos estudados são discutidos nesta dissertação os quais permitem conhecer melhor o comportamento estrutural de torres estaiadas, em forma global, dos componentes que as compõem e das solicitações que atuam sobre elas. A forma em que se estudaram estes aspectos sem duvida enriqueceram a discussão do complexo tema da incerteza de modelo um dos atuais frentes na pesquisa da engenharia moderna. / The analysis of frames guyed masts are widely used and are the focus of attention in the research of modern engineering, presenting a challenge in the evaluation of excitations that act on them, and determining the responses of the component elements. To undertake a study to that effect, in this essay is made the evaluation of a structural truss of guyed masts, located at the University of Passo Fundo. This tower has equipments that record wind speeds in a continuous manner, being able to determine data about TS and EPS storms in the existing records. It also determines the natural frequencies of vibration as a dynamic characteristic of the tower. Using the above information, structural models of different levels of complexity were created, being calibrated using the available data. The excitement caused by storms was created by comparing the excitation spectra classics available in the technical literature and the experimental records of actual storms available. Also discussed was an amount subject to compression of the tower where its cross section is a corner of tabs equal. Was determined from the load profile given the collapse of physical and geometric nonlinearities embedded in it. Individual attention was given to the study of the influence of imperfections, using it to expressions proposed by the specialized literature and the framework of imperfection that was extracted from three-dimensional scanning of an actual amount.

As de torres treliçadas estaiadas são muito utilizadas e são foco de atenção na pesquisa da engenharia moderna, apresentando-se como um desafio na avaliação das excitações que sobre elas atuam, assim como a determinação das respostas dos elementos que as compõem. Para realizar um estudo neste sentido se realiza no presente trabalho a avaliação estrutural de uma torre treliçada estaiada, localizada na Universidade de Passo Fundo. Esta torre se encontra instrumentada, registrando velocidades de vento de forma contínua, sendo possível determinar nos registros existentes ventos característicos de tormentas TS e EPS. Se conta também com a caracterização dinâmica desta torre para qual foram determinadas suas freqüências naturais de vibração. Utilizando a informação supracitada foram criados modelos estruturais de diferentes níveis de complexidade que foram calibrados utilizando as informações disponíveis. A excitação devida a tormentas foi montada, comparando espectros de excitação clássicos disponíveis na literatura técnica e os registros experimentais de tormentas reais disponíveis. Também foi analisado um montante da torre submetido à compressão onde sua seção transversal é uma cantoneira de abas iguais. Foi determinada a carga de colapso deste perfil considerando as não linearidades físicas e geométricas incorporadas no mesmo. Foi prestada singular atenção ao estudo da influência das imperfeições, utilizando para isto expressões propostas pela bibliografia especializada e o quadro de imperfeições que foi extraído do escaneamento tridimensional de um montante real. Finalmente os diferentes aspectos estudados são discutidos nesta dissertação os quais permitem conhecer melhor o comportamento estrutural de torres estaiadas, em forma global, dos componentes que as compõem e das solicitações que atuam sobre elas. A forma em que se estudaram estes aspectos sem duvida enriqueceram a discussão do complexo tema da incerteza de modelo um dos atuais frentes na pesquisa da engenharia moderna. / The analysis of frames guyed masts are widely used and are the focus of attention in the research of modern engineering, presenting a challenge in the evaluation of excitations that act on them, and determining the responses of the component elements. To undertake a study to that effect, in this essay is made the evaluation of a structural truss of guyed masts, located at the University of Passo Fundo. This tower has equipments that record wind speeds in a continuous manner, being able to determine data about TS and EPS storms in the existing records. It also determines the natural frequencies of vibration as a dynamic characteristic of the tower. Using the above information, structural models of different levels of complexity were created, being calibrated using the available data. The excitement caused by storms was created by comparing the excitation spectra classics available in the technical literature and the experimental records of actual storms available. Also discussed was an amount subject to compression of the tower where its cross section is a corner of tabs equal. Was determined from the load profile given the collapse of physical and geometric nonlinearities embedded in it. Individual attention was given to the study of the influence of imperfections, using it to expressions proposed by the specialized literature and the framework of imperfection that was extracted from three-dimensional scanning of an actual amount.

Estruturas alteadas são fortemente afetadas pelas ações naturais, que são por sinal, as ações de maior complexidade na engenharia estrutural em função do grande número de variáveis envolvidas. O vento é uma destas ações e também uma das mais importantes em condições gerais. Em projeto, a ação do vento é normalmente considerada através das indicações normativas de cada país, que são, em função de sua complexidade, descritas na forma de métodos estático equivalentes, suficientes para maioria dos casos. Este critério não difere ao se tratar de linhas de transmissão, no entanto, grande parte das normas do mundo basearam-se no comportamento das torres autoportantes, mas que vêm sendo igualmente utilizadas em projetos de torres estaiadas. Por este motivo, se propõe a análise estatística de esforços de uma torre estaiada, modelada em conjunto com os demais componentes de uma linha de transmissão, de modo a compará-los aos resultados obtidos pelo método estático equivalente da IEC 60826 (IEC 2003). A hipótese de carregamento estudada é a ação transversal do vento na linha. Na simulação numérica, diversos campos aleatórios de velocidades são gerados, sendo as ações também calculadas pela formulação da norma IEC 60826. Os campos foram gerados por dois diferentes métodos, o método de Deodatis (1996) e método de Riera e Ambrosini (1992), ambos baseados no método de superposição de ondas. O espectro de velocidades utilizado neste trabalho é o espectro de Davenport. Apesar de saber da importância de outras fontes de não linearidades, foram consideradas neste trabalho: a não linearidade geométrica dos componentes, computada automaticamente com o uso do método de integração explícito por diferenças finitas centrais, e a não linearidade física dos cabos suspensos. Diferentes parâmetros de amortecimento foram testados para os componentes estruturais. Nos resultados é possível observar que a IEC 60826 mostrou-se suficiente na estimativa de esforços da maioria dos elementos analisados, no entanto, nas barras pertencentes ao mastro da torre verificaram-se valores normativos inferiores aos calculados pelo método numérico. Nestas barras, a diferença chegou a aproximadamente 22% pelo método de Deodatis (1996) e a 12% pelo método de Riera e Ambrosini (1992), ambos na configuração de menor amortecimento testada e para o intervalo de confiança de 98%. / High structures are strongly affected by natural loads, which are the most complexity loads in the structural engineering due the large number of variables involved. The wind is one of these actions and one of the most important in general conditions. In design, the action of wind is normally accounted through the country‟s standards indications which, due to its complexity, are usually descripted by equivalent static methods, enough in the most cases. This criterion does not differ for transmission lines, however, the most of standards in the world were based on the self-support towers behavior, but they are also being used for guyed towers design. Therefore, in this study is proposed a statistic analysis of internal forces in the guyed tower elements, modeled together with the other transmission lines components, in order to compare them with the results obtained by equivalent static method of IEC 60826 (IEC 2003). The load hypothesis is the across wind action. In the numerical simulation, several random velocity fields were generated, the actions being calculated by the formulation of IEC 60826 standard. The fields were generated by two different methods, the method of Deodatis (1996) and the method of Riera and Ambrosini (1992), both of them are based in the wave superimposition method. The power wind spectrum (PSD) used in this work is the Davenport‟s spectrum. Although knowing the importance of other nonlinearities, were considered in this work: the geometric non-linearity of all elements, which are automatically computed by explicitly integration method by central finite differences used, and the physic non-linearity of suspended cables. Different damping rates were considered for the structural components. In the results, it is possible to observe that the IEC 60826 was enough in the estimation of internal forces on the majority of elements analyzed, however, on the tower mast bars were verified normative values smaller than those obtained by numerical method. In these bars, the difference among analyses reached 22% by Deodatis (1996) method and 12% by Riera e Ambrosini (1992) method, both of them considering the lower tested damping configuration and the 98% confidence interval.

[pt] Torres estaiadas são, em geral, estruturas bastante leves e esbeltas e que apresentam comportamento eminentemente não - linear. Assim, a análise de sua estabilidade sob cargas estáticas e dinâmicas é essencial para se ter um projeto econômico e seguro. Neste trabalho estuda-se a estabilidade estática e dinâmica de um modelo plano de torre estaiada. Especial atenção é dada à modelagem dos estais, que são modelados como elementos de mola (linear ou não -linear) ou como cabos inextensíveis. Faz-se, com base no princípio da energia potencial mínima, um estudo da carga crítica e do caminho pós-crítico. Um estudo paramétrico minucioso permite analisar a influência dos diversos parâmetros físicos e geométricos na estabilidade da torre e chegar às melhores configurações para os estais. Na análise dinâmica atenção especial é dada ao estudo paramétrico da freqüência natural. Com base nos resultados da análise estática, analisa-se também o comportamento global da torre em vibração livre e forçada. Em virtude das não linearidades, verifica-se que a torre pode apresentar diversos comportamentos típicos de sistemas não -lineares tais como saltos, bifurcações de período e caos. / [en] Guyed towers are in general very light and slender structures and their behavior under static and dynamic loads is eminently nonlinear. Thus the analysis of its stability under static and dynamic loads is an essential step in obtaining an economic and safe project. In this work the static and dynamic stability analysis of a plain model of a guyed tower is studied. Special attention is given to the modeling of the stays; here they are modeled as spring elements (linear or nonlinear) or as inextensible cables. A study of the critical load and the postcritical nonlinear equilibrium paths is conducted based on the principle of the minimum potential energy A detailed parametric analysis is performed to identify the influence of the physical and geometric parameters of the system on the stability of the tower. This allows one to choose the best configurations for the stays. In the dynamic analysis special attention is given to the parametric study of the system natural frequencies. Based on the results of the static analysis, the global behavior of the tower under free and forced vibration is also analyzed. Due to the inherent nonlinearities, the tower may present dynamic responses typical of nonlinear systems such as jumps, period bifurcations and chaos.

Estruturas alteadas são fortemente afetadas pelas ações naturais, que são por sinal, as ações de maior complexidade na engenharia estrutural em função do grande número de variáveis envolvidas. O vento é uma destas ações e também uma das mais importantes em condições gerais. Em projeto, a ação do vento é normalmente considerada através das indicações normativas de cada país, que são, em função de sua complexidade, descritas na forma de métodos estático equivalentes, suficientes para maioria dos casos. Este critério não difere ao se tratar de linhas de transmissão, no entanto, grande parte das normas do mundo basearam-se no comportamento das torres autoportantes, mas que vêm sendo igualmente utilizadas em projetos de torres estaiadas. Por este motivo, se propõe a análise estatística de esforços de uma torre estaiada, modelada em conjunto com os demais componentes de uma linha de transmissão, de modo a compará-los aos resultados obtidos pelo método estático equivalente da IEC 60826 (IEC 2003). A hipótese de carregamento estudada é a ação transversal do vento na linha. Na simulação numérica, diversos campos aleatórios de velocidades são gerados, sendo as ações também calculadas pela formulação da norma IEC 60826. Os campos foram gerados por dois diferentes métodos, o método de Deodatis (1996) e método de Riera e Ambrosini (1992), ambos baseados no método de superposição de ondas. O espectro de velocidades utilizado neste trabalho é o espectro de Davenport. Apesar de saber da importância de outras fontes de não linearidades, foram consideradas neste trabalho: a não linearidade geométrica dos componentes, computada automaticamente com o uso do método de integração explícito por diferenças finitas centrais, e a não linearidade física dos cabos suspensos. Diferentes parâmetros de amortecimento foram testados para os componentes estruturais. Nos resultados é possível observar que a IEC 60826 mostrou-se suficiente na estimativa de esforços da maioria dos elementos analisados, no entanto, nas barras pertencentes ao mastro da torre verificaram-se valores normativos inferiores aos calculados pelo método numérico. Nestas barras, a diferença chegou a aproximadamente 22% pelo método de Deodatis (1996) e a 12% pelo método de Riera e Ambrosini (1992), ambos na configuração de menor amortecimento testada e para o intervalo de confiança de 98%. / High structures are strongly affected by natural loads, which are the most complexity loads in the structural engineering due the large number of variables involved. The wind is one of these actions and one of the most important in general conditions. In design, the action of wind is normally accounted through the country‟s standards indications which, due to its complexity, are usually descripted by equivalent static methods, enough in the most cases. This criterion does not differ for transmission lines, however, the most of standards in the world were based on the self-support towers behavior, but they are also being used for guyed towers design. Therefore, in this study is proposed a statistic analysis of internal forces in the guyed tower elements, modeled together with the other transmission lines components, in order to compare them with the results obtained by equivalent static method of IEC 60826 (IEC 2003). The load hypothesis is the across wind action. In the numerical simulation, several random velocity fields were generated, the actions being calculated by the formulation of IEC 60826 standard. The fields were generated by two different methods, the method of Deodatis (1996) and the method of Riera and Ambrosini (1992), both of them are based in the wave superimposition method. The power wind spectrum (PSD) used in this work is the Davenport‟s spectrum. Although knowing the importance of other nonlinearities, were considered in this work: the geometric non-linearity of all elements, which are automatically computed by explicitly integration method by central finite differences used, and the physic non-linearity of suspended cables. Different damping rates were considered for the structural components. In the results, it is possible to observe that the IEC 60826 was enough in the estimation of internal forces on the majority of elements analyzed, however, on the tower mast bars were verified normative values smaller than those obtained by numerical method. In these bars, the difference among analyses reached 22% by Deodatis (1996) method and 12% by Riera e Ambrosini (1992) method, both of them considering the lower tested damping configuration and the 98% confidence interval.

Estruturas alteadas são fortemente afetadas pelas ações naturais, que são por sinal, as ações de maior complexidade na engenharia estrutural em função do grande número de variáveis envolvidas. O vento é uma destas ações e também uma das mais importantes em condições gerais. Em projeto, a ação do vento é normalmente considerada através das indicações normativas de cada país, que são, em função de sua complexidade, descritas na forma de métodos estático equivalentes, suficientes para maioria dos casos. Este critério não difere ao se tratar de linhas de transmissão, no entanto, grande parte das normas do mundo basearam-se no comportamento das torres autoportantes, mas que vêm sendo igualmente utilizadas em projetos de torres estaiadas. Por este motivo, se propõe a análise estatística de esforços de uma torre estaiada, modelada em conjunto com os demais componentes de uma linha de transmissão, de modo a compará-los aos resultados obtidos pelo método estático equivalente da IEC 60826 (IEC 2003). A hipótese de carregamento estudada é a ação transversal do vento na linha. Na simulação numérica, diversos campos aleatórios de velocidades são gerados, sendo as ações também calculadas pela formulação da norma IEC 60826. Os campos foram gerados por dois diferentes métodos, o método de Deodatis (1996) e método de Riera e Ambrosini (1992), ambos baseados no método de superposição de ondas. O espectro de velocidades utilizado neste trabalho é o espectro de Davenport. Apesar de saber da importância de outras fontes de não linearidades, foram consideradas neste trabalho: a não linearidade geométrica dos componentes, computada automaticamente com o uso do método de integração explícito por diferenças finitas centrais, e a não linearidade física dos cabos suspensos. Diferentes parâmetros de amortecimento foram testados para os componentes estruturais. Nos resultados é possível observar que a IEC 60826 mostrou-se suficiente na estimativa de esforços da maioria dos elementos analisados, no entanto, nas barras pertencentes ao mastro da torre verificaram-se valores normativos inferiores aos calculados pelo método numérico. Nestas barras, a diferença chegou a aproximadamente 22% pelo método de Deodatis (1996) e a 12% pelo método de Riera e Ambrosini (1992), ambos na configuração de menor amortecimento testada e para o intervalo de confiança de 98%. / High structures are strongly affected by natural loads, which are the most complexity loads in the structural engineering due the large number of variables involved. The wind is one of these actions and one of the most important in general conditions. In design, the action of wind is normally accounted through the country‟s standards indications which, due to its complexity, are usually descripted by equivalent static methods, enough in the most cases. This criterion does not differ for transmission lines, however, the most of standards in the world were based on the self-support towers behavior, but they are also being used for guyed towers design. Therefore, in this study is proposed a statistic analysis of internal forces in the guyed tower elements, modeled together with the other transmission lines components, in order to compare them with the results obtained by equivalent static method of IEC 60826 (IEC 2003). The load hypothesis is the across wind action. In the numerical simulation, several random velocity fields were generated, the actions being calculated by the formulation of IEC 60826 standard. The fields were generated by two different methods, the method of Deodatis (1996) and the method of Riera and Ambrosini (1992), both of them are based in the wave superimposition method. The power wind spectrum (PSD) used in this work is the Davenport‟s spectrum. Although knowing the importance of other nonlinearities, were considered in this work: the geometric non-linearity of all elements, which are automatically computed by explicitly integration method by central finite differences used, and the physic non-linearity of suspended cables. Different damping rates were considered for the structural components. In the results, it is possible to observe that the IEC 60826 was enough in the estimation of internal forces on the majority of elements analyzed, however, on the tower mast bars were verified normative values smaller than those obtained by numerical method. In these bars, the difference among analyses reached 22% by Deodatis (1996) method and 12% by Riera e Ambrosini (1992) method, both of them considering the lower tested damping configuration and the 98% confidence interval.