Comportamiento estático y dinámico de estructuras en líneas de transmisión de energía eléctrica debido a la acción del viento

Abstract

El viento es un factor muchas veces preponderante en el diseño de estructuras, principalmente de aquellas de gran altura y peso ligero. Las estructuras, metálicas en su mayoría, utilizadas para las líneas de transmisión de energía eléctrica cumplen con estas características, por lo tanto, su diseño se encuentra basado en las cargas electromecánicas y las cargas de viento en los elementos componentes. Ahora bien, las cargas de viento son de naturaleza dinámica, es decir cargas que varían en el tiempo, pese a ello, las normativas tanto nacionales como internacionales utilizan diversos factores para aplicar cargas estáticas equivalentes que simulan el efecto del viento, sin embargo, como todo método simplificado, estas pueden diferir del valor real que experimentaran las estructuras. La presente tesis se enfocará en presentar la concepción de una estructura de transmisión eléctrica de 500 kV, desde establecer los criterios de diseño, su dimensionamiento a partir de características eléctricas asumidas de proyectos similares ya ejecutados en nuestro país, la obtención de las cargas en las conexiones de los cables a la estructura y el modelamiento de las cargas de viento sobre las estructuras de acuerdo con la metodología estática y dinámica. Se realizaron modelamientos con ayuda del programa SAP2000 v19.0.0 de torres de transmisión de 500 kV desde una torre base a la cual se le fue agregando extensiones de 10 metros. Con los resultados obtenidos se pretende contribuir con una bibliografía que permita comparar, entre ambas metodologías, los principales conceptos de verificación y diseño como son el desplazamiento máximo de la estructura, las fuerzas internas para el diseño de los elementos constituyentes y las reacciones a nivel de la base de la estructura para el diseño de cimentaciones, y que sirva como fuente de consulta para proyectos futuros.

The wind is a factor often prevalent in the design of structures, mainly those high and light weight. The structures, mostly metallic, used for electric power overhead transmission lines meet these characteristics, therefore their design is based on electromechanical loads and wind loads on the component elements. However, wind loads are of dynamic nature, that is, loads that vary over time, despite this, both national and international codes use factors to apply equivalent static loads that simulate the wind effects, however as all simplified methods, this values could differ from the real value that structures will experience. This thesis will focus on presenting the conception of an electric overhead transmission structure of 500 kV, from establishing the design criteria, its sizing from electrical characteristics assumed from similar projects already executed in our country, the obtaining of the loads in the connections of the cables to the structure and modelling of the wind loads on the structures according to static and dynamic methodologies. Modelling of 500 kV overhead transmission towers were done with software SAP2000 v19.0.0 from a base tower to which extensions of 10 meters were added. With the results obtained, it is intended to contribute with a bibliography that allows to compare, between both methodologies, the main concepts of verification and design such as the maximum displacement of the structure, the internal forces for the design of the constituent elements and the reactions at the structure base level for the design of foundations, and that serves as a source of consultation for future projects.