Confiabilidade de torre estaiada de transmissão de energia elétrica existente via simulação de colapso e Krigagem

Abstract

A região Centro-Oeste brasileira é um corredor crítico da rede de transmissão elétrica nacional. Diversas linhas de transmissão (LTs) nessa região transportam a energia hidrelétrica gerada na região amazônica até os principais centros urbanos. Devido às longas distâncias em áreas planas, onde o custo de aquisição de terrenos é viável, torres de linhas de transmissão (TLTs) estaiadas têm sido normalmente usadas. No entanto, está em andamento uma atualização do gráfico brasileiro de velocidades do vento para o projeto estrutural, a qual indica um aumento de até 25\% da velocidade básica do vento nesta área, o que levanta a necessidade de avaliar a confiabilidade dessas TLTs existentes. No entanto, uma revisão abrangente da literatura revela a ausência da avaliação da confiabilidade de TLTs estaiadas, apesar dos recentes avanços alcançados neste campo. Com isto, este trabalho apresenta uma nova abordagem para a avaliação de confiabilidade de TLTs estaiados por meio do Kriging com aprendizagem adaptativa integrado com simulação de Monte Carlo (AK-MCS) e simulação de colapso progressivo, incluindo o efeito do deslizamento das ligações parafusadas. Como a variável aleatória da velocidade do vento contribui muito mais para a saída do modelo do que as relacionadas ao modelo mecânico, uma estratégia de modificação do plano de amostragem inicial é proposta com sucesso para reduzir o tempo computacional necessário. Os resultados mostram que o método proposto pode verificar com precisão a confiabilidade da torre (permitindo a comparação com os valores alvo dos códigos de projeto) com um tempo computacional reduzido.

Abstract: The Brazilian Midwest region is a critical corridor of the national electrical transmission network. Several transmission lines (TLs) in this region transport the hydroelectric energy generated in the Amazon region to the main urban centers. Due to the long distances in flat areas, where the cost of acquiring parcels is viable, guyed transmission line towers (TLTs) have been tipically used. However, an update of the Brazilian wind velocities chart for structural design is underway, and it indicates an increase of up to 25\% of the basic wind speed in this area, which raises the need to assess the reliability of these existing TLTs. However, a comprehensive review of the literature reveals the absence of reliability assessment of guyed TLTs, despite recent advances in this field. Therefore, this work presents a new approach for the reliability assessment of guyed TLTs by means of the Adaptive Kriging Monte Carlo Simulation (AK-MCS) and progressive collapse simulation, including the joint slippage effect of bolted connections. As the wind speed random variable has the greatest contribution towards model output, a strategy to modify the initial sampling plan is successfully proposed to reduce the computational time required. The results show that the proposed method can accurately verify the tower's reliability (allowing comparison with the target values of the design codes) with a reduced computational time.