Dimensionamento de fundações para torres autoportantes de linha de transmissão de energia - Caso do trecgo de linha de transmissão de 525 kV

Abstract

Os projetos de dimensionamento geotécnico e estrutural para fundações de torres autoportantes em linhas de transmissão de energia de alta tensão são estruturados com base em projetos-tipo. Essa abordagem visa facilitar a padronização das fundações em extensas linhas de transmissão, que solicitam mecanicamente diversos tipos de solos, proporcionando escalabilidade e eficiência no processo construtivo. Embora fundações em sapata e tubulão sejam comuns na engenharia civil, o uso em torres de transmissão requer análise cuidadosa das demandas específicas, especialmente das forças de tração que geram o efeito de arrancamento. Este trabalho aplica metodologias consolidadas no dimensionamento geotécnico e estrutural dessas fundações, incluindo o desenvolvimento de uma sequência prática de cálculo e a análise de um estudo de caso. As estruturas estudadas fazem parte de uma linha de transmissão de 525kV, com extensão de 75,1km. No estudo, são detalhados os dimensionamentos geotécnico e estrutural de fundações em sapata e tubulão para torres de ancoragem intermediária (A1) e ancoragem terminal (AT), essas estruturas apresentam carregamentos de compressão na fundação de 2.172kN e 2.883kN, além de carregamento de tração de 1.788kN e 2.363kN, respectivamente para o eixo local. Em solos de média a alta resistência, o fator predominante no dimensionamento das sapatas foi a tração de arrancamento, com recalques calculados devido a compressão de 3,7 e 4,3cm para a torre A1, e de 4,4 e 5,2cm para torre AT. Para os tubulões, o efeito de arrancamento foi decisivo em solos de média competência, enquanto, em solos menos resistentes, a compressão determinou a configuração final. Os recalques nos tubulões foram mínimos no encurtamento elástico, concentrando-se na deformação do solo na base, com valores de 1,2 e 2,2cm, para a torre A1 e de 1,5 e 2,4cm para torre AT. Estruturalmente, as solicitações de flexo-tração em hipóteses de tração direcionaram o dimensionamento da armadura longitudinal nos fustes das sapatas e dos tubulões, garantindo a segurança e integridade das fundações, o mesmo ocorreu nas bases das sapatas, onde a área inferior tracionada da base ditou o dimensionamento.

Geotechnical and structural design projects for foundations of self-supporting towers in high-voltage transmission lines are developed based on standardized project types. This approach aims to facilitate the foundation standardization across extensive transmission lines, providing scalability and efficiency in the construction process. Although spread footing and caisson foundations are common in civil engineering, their use in transmission towers requires careful analysis of specific demands, especially the tensile forces that cause uplift effects. This work applies established methodologies for geotechnical and structural foundation design, including the development of a practical calculation sequence and a case study analysis. The studied structures are part of a 525kV transmission line extending 75.1km. The study details the geotechnical and structural design of spread footing and caisson foundations for intermediate anchor towers (A1) and terminal anchor towers (AT), which exhibit compression loads on the foundations of 2,172kN and 2,883kN, along with tensile loads of 1,788kN and 2,363kN, respectively, for the local axis. In soils of medium to high strength, uplift traction was the dominant factor in the design of footings, with settlements calculated at 3.7 and 4.3cm for the A1 tower and 4.4 and 5.2cm for the AT tower. For caissons, uplift traction was crucial in soils of moderate competency, while in weaker soils, compression dictated the final configuration. Settlements in caissons were minimal in terms of elastic shortening, concentrated primarily in soil deformation at the foundation base, with values of 1.2 and 2.2cm for the A1 tower and 1.5 and 2.4cm for the AT tower. Structurally, flexuraltensile stresses in tensile scenarios directed the design of the longitudinal reinforcement for the shafts of footings and caissons, ensuring foundation safety and integrity; the same was true for the footing bases, where the lower, tensioned area of the base dictated the design.