UNIVERSIDAD DE LA SALLEFACULTAD DE INGENIERIA

PRESENTADO POR:JUAN CAMLO ARIAS AVILA COD: 42112012

Efecto de la dirección del viento en la superficie de respuesta y la capacidad de una torre de transmisión

T.G. Mara, H.P. Hong

INTRODUCCIONSistemas de transmisión eléctrica aérea son las infraestructuras críticas para la transmisión de energía eléctrica y se utiliza en todo el mundo . La carga primaria del medio ambiente considerado en el diseñode estructuras de transmisión es la carga del viento , aunque la carga de hielo puede gobernar diseño para las regiones frías . El alcance de este trabajo se limita a cargas de viento . Requisitos para las cargas de viento se especifican en la diseño de códigos CSA C22.3 No. 60826-10 [ 1 ] ( denominado en este documento CSA- 2010 ) y el Código Nacional de Seguridad Eléctrica ANSI [ 2 ], así según lo recomendado en el Manual ASCE N º 74 : Directrices para la eléctricaLínea de Transmisión Cargando estructural [ 3 ] . CSA- 2010 adopta el Comisión Electrotécnica Internacional ( IEC ) estándar60826:2003 [ 4 ] para los criterios de diseño de las líneas aéreas de transmisión .Estos códigos y directrices asumen una respuesta elástica lineal bajo carga de viento y no discutir el comportamiento inelástico de la transmisión torres. Como resultado, la respuesta no lineal de inelástica torres no se realiza con frecuencia en la práctica del diseño , sino que se convierte necesaria para la evaluación del comportamiento final y la estimación de la fiabilidad de la torre bajo la carga de viento . El inelástica relación fuerza - deformación no lineal de un torre (que se describe el uso de curvas de capacidad ) para este trabajo se desarrolla utilizando el método no lineal estática momento de picado ( NSP ) , la cual tiene más comúnmente sido utilizado para la evaluación de la inelástico

no lineal la respuesta de las estructuras de un movimiento telúrico inducida [ 5 ] .También se ha utilizado para las torres de celosía de acero considerando punto de carga representativos de las condiciones de ensayo momento de picado a gran escala [ 6 ] , el viento carga para torres de transmisión [ 7 ] y estructuras Woodframe[ 8 ] , y la elevación panel de techo por debajo de la carga de viento [ 9 ] . La curva de capacidad obtenido a partir del método de NSP se puede utilizar para identificar el rendimiento de la capacidad y la capacidad máxima ( es decir , la capacidad en el incipiente decolapso ) de una estructura. Lee y McClure [ 6 ] proporcionan una comparación de un modelo de elementos finitos no lineal a los datos del momento de picado a gran escala ,que muestra una buena concordancia en la estimación de la máximala capacidad de la torre . Banik et al . [ 7 ] encontró que la curva de capacidad ,tal como se define por la carga del viento horizontal total aplicada ( la cual es equivalente a la cizalladura base si la fuerza de inercia es despreciable ) frente el desplazamiento de la punta de la torre , se puede estimar adecuadamente utilizando el método de NSP , y que la curva de capacidad obtenida a través del método de NSP proporciona una buena aproximación de ese obtenido a partir de análisis dinámico no lineal incrementales .Hay muchos casos de insuficiencia torre de transmisión bajo tanto sinóptica extrema y eventos de vientos convectivos. viento sinóptico se refiere al viento generado por las diferencias de presión a gran escala en el

ambiente , y se caracteriza por una atmosférica tradicional capa límite ( ABL ) velocidad y el perfil de intensidad de la turbulencia significa [ 10 ] . Eventos convectivos se refieren a meso o alteraciones micro - escala, incluyendo frentes y corrientes descendentes de ráfagas de tormenta , y son caracterizado por diferentes perfiles de viento que los vientos ABL [ 11 ] ...Además, las estructuras de transmisión son sensibles a la dirección de la carga del viento , debido a la contribución de la carga del viento en la cables , así como las asimetrías en la geometría de la torre . según la altura de la torre y el alambre de longitud del tramo , la carga del viento en la Los cables pueden estar en el mismo orden que la carga del viento en la torre estructurarse . La evaluación de las cargas de viento sobre una torre es a menudo se describe el uso de las características geométricas de la torre en ladirección transversal (definida como e viento perpendicular a los alambres ) y la dirección longitudinal (que se define como el viento paralelo a la cables ). Se demostró que , considerando el viento horizontal que actúaen la dirección transversal o longitudinal , se curva la capacidad obtenido en base a un perfil de viento rectangular y ABL proporcionar límites superior e inferior aproximadas de la curva de capacidad para una torre de transmisión de bajo downburst carga de viento [ 12 ] . Sin embargo , la aplicabilidad de las observaciones y el comportamiento de la curva de capacidad bajo la dirección del viento oblicuos son desconocidos , a pesar de la consideración de la dirección de los vientos oblicuos en CSA- 2010 .El presente trabajo analiza la respuesta inelástica de un auto torre auto soportada de transmisión de celosía en diferentes episodios de viento , incluyendo los vientos ABL tradicionales y vientos reventones , para muchos direcciones del viento en relación con la torre . Viento en direcciones en el medio las direcciones transversales y longitudinales se denominan como direcciones del viento oblicuas . También desarrolla la superficie de la capacidadde una torre de transmisión bajo la carga del viento , que se forma basa en una serie de

curvas de capacidad obtenida bajo las cargas de viento horizontales para la dirección de los vientos oblicuos. Para el análisis, un modelo numérico 3 – D de una torre autosoportada HVDC suministrada por Manitoba Hydro esmodelado en ANSYS ? [ 13 ] . Dos perfiles de viento se consideran para la carga horizontal : un perfil de viento rectangular, que es uniforme con la altura, y un perfil de viento ABL tradicional basada en abierto terreno país. El análisis considera 11 direcciones de viento : la dirección transversal (viento a 0 ? ), la dirección longitudinal (viento ¿ a 90 ) , y , viento en direcciones oblicuas en incrementos de 10 ? en entre las direcciones transversal y longitudinal , así como viento a 45 ? . El comportamiento no lineal de la torre se modela teniendo en cuenta las dos variables geométricas lineales y no linealeslas propiedades del material . Más specíficamente , los miembros estructurales están considera que tiene un comportamiento elástico -perfect- plástico. Capacidad curvas se obtienen para la torre en cada una de las direcciones de carga de viento , y se utilizan para desarrollar la superficie de la capacidad de la torre .Los resultados se comparan con las cargas de viento especificados en el CSA -2010 . Las diferencias entre las curvas de capacidad obtenidos para Viento del perfil de viento ABL , perfil de viento rectangular y downburst carga se discuten.

figura 1. Los detalles de la torre de transmisión: (a) isométricos y un plan de puntos de vista y (b) definición de los paneles de carga para el diseño basado en código.

2 . Modelización de la torre de transmisión y las cargas de viento

2.1 . Modelo numérico de la torre de transmisión Un enrejado diseño de la torre de transmisión autosoportada se proporcionó por la Manitoba Hydro y modelado en ANSYS Multiphysics 9,0 [ 13 ] . Se muestra una vista isométrica del modelo de torre numérica en la figura . 1 . Los miembros de la torre se

modela utilizando no lineal de 2 nodos Elementos del marco 3 -D , que representan el bilineal comportamiento elasto - plástico ,y suponiendo conexiones rígidas por el momento varios pernos resistiendo conexiones entre los elementos de la torre. El peso propio de la torre está incluido, y el peso propio de los cables se aplican como agrupados masas en los nodos correspondientes a la física conexiones . La no linealidad geométrica ( es decir , efectos de pandeo ) es representado a través de un análisis de grandes deformaciones . La sección y propiedades del material de la torre y los cables , así como la media dimensiones estructurales de acero y distribución por el panel , se muestran en la Tabla 1 . Un total de 959 elementos del bastidor y 405 nodos comprenden la modelo numérico . Un análisis modal se llevó a cabo en la torre modelo, que mostró que los primero y segundo modos de vibración corresponder a la dirección transversal a una frecuencia de 1.167 Hz y la dirección longitudinal a una recuencia de 1.232 Hz . La tercera el modo de vibración es de torsión , que tiene una frecuencia de 1.556 Hz .

2.2. Las cargas de viento especificadas en CSA-2010Cargas de viento en las torres de transmisión aérea se especifican enCAN / CSA C22.3 No. 60826-10, que adopta los criterios de diseño recomendadas en la Norma IEC 60826:2003 para el diseño de los gastos generaleslíneas de transmisión [4]. CSA-2010 también contiene información climática(es decir, velocidad del viento, espesor de hielo) para lugares de Canadá. En cumplimiento de CSA-2010 con el procedimiento, la torre se divide en 11 secciones representativas, que se refiere como paneles, como se muestra en. figura 1. Las cargas de viento en cada uno de los paneles se calculan como:

donde A (N) es la eólica total de carga en el panel en la dirección del viento, s es un factor de corrección de la densidad del aire toma como 1, l es la densidad del aire tomado para ser 1.225 kg/m3; VR (m / s) es la referencia velocidad del viento sobre la base de un período promedio de 10 min a 10 m de altura

en terreno campo abierto; h es el ángulo de ataque (ángulo de guiñada) ilustrado en la figura. 1; Sti (m2) es el área de la superficie total proyectada normalmente en lala cara i-ésima correspondiente, i = 1 y 2 (véase la Fig. 1.); Cxti es el arrastre coeficiente para la cara ith correspondiente, y Gt es un viento combinado factor que explica la aspereza del terreno y la altura del panel. En este caso, las caras 1 y 2 corresponden a la transversal y longitudinal caras de la torre, respectivamente. La carga de viento sobre el conductor y las líneas de alambre de tierra se calculan de tal manera que

(2)Donde Ac ( N) es la carga total en la línea ; Cxc es el coeficiente de arrastre de la línea toma como 1,0 ; Gc es el factor viento combinado para el línea ; GL es el factor de amplitud basado en la longitud del vano ; d ( m ) es el diámetro de la línea, L (m ) es el lapso de viento de los cables ;y X es el ángulo de ataque ( ángulo de guiñada ) entre la dirección del vientoy los cables . Si no hay un ángulo de la línea entre las torres consecutivos (es decir, torres consecutivos son paralelos) , X es igual a ( 90 ° h ) ° . Como puede verse en las ecuaciones. ( 1 ) y ( 2 ) , la carga del viento en la dirección longitudinal esta dirección se basa solo en la carga de la torre , mientras que la carga del viento en la dirección transversal contiene significativa contribuciones de los cables . La geometría y aerodinámico parámetros (calculado a partir de [ 1 ] ) para cada panel , así como los conductores y cable de tierra , se muestran en la Tabla 2 . Un abierto exposición país fue considerado en el cálculo de Gt , Gc , y GL , que corresponde a un exponente de la ley de potencia , una , de aproximadamente 0.16 . Las cargas de viento resultantes se muestran en las 11 direcciones considerado ( 0-90° en incrementos de 10° , así como el 45° caso ) en la Tabla 3 , en términos de V2R.

Las cargas de viento en la dirección transversaly direcciones longitudinal , así como la carga resultante , se trazanen la figura . 2 . La mayor carga de viento resultante de la torre solaocurre en una dirección del viento de 50° , que la mayor carga totalen la torre y los cables se produce para una dirección del viento de 0° . Este últimoque se conoce como la dirección del viento totalmente transversal .

Figura 2. Transversales, longitudinales y de las cargas de viento resultante de la torre de transmisión calculado con CSA-2010.

2.3. Aplicación de las cargas de viento a la modelo de torreEl método NSP se basa en la carga total es proporcional a los perfiles de carga, y que el perfil de carga es invariante en el tiempo.En el caso de viento, el perfil horizontal de la carga del viento es proporcional a la plaza del perfil de velocidad del viento. El primer perfil de la velocidad del viento utilizado para el análisis numérico representa una media ABL tradicional perfil del viento en un terreno campo abierto, basado en un exponente de ley de potencia, una, de 0,16. Se supone que la velocidad del viento es espacialmente totalmente correlacionado, o coherente, y que la ley de potencia adoptada conduce a una 3-s ráfaga velocidad del viento a la altura z (m) por encima del suelo, V3s (z), que se define por :

(3)donde V3s, 10m representa la velocidad de 3 s ráfaga de viento a una altura de10 m. El segundo perfil del viento es de forma rectangular, y representa un perfil de

viento uniforme a lo largo de la altura de la torre (es decir, V3s (-z) = V3s, 10m sobre la altura de la torre). Este perfil se selecciona como se ha demostrado que la curva de capacidad asociada proporciona una superior aproximado unido a las curvas de capacidad evaluados para los perfiles de viento reventones en los casos de la transversal y longitudinaldirecciones del viento [12].Las cargas de viento se aplican al modelo numérico en cada conexión altura , representada como nodos en el modelo . Esto da como resultado la aplicación de la carga de viento de 45 nudos en las alturas a lo largo del modelo ( hay múltiples nodos en cada altura) , que representa la variación dentro - grupo en la velocidad del viento. Tenga en cuenta que el enfoque en CSA- 2010 se aplica una presión constante del viento a cualquier panel determinado, y por lo tanto no tiene en cuenta la variación dentro - grupo en la velocidad del viento.Los parámetros geométricos y aerodinámicos usados para calcular la las fuerzas del viento corresponden a los mostrados en la Tabla 2 ; en consecuencia 11 conjuntos únicos de parámetros geométricos y aerodinámicos son representado en las cargas del viento calculadas . Esta aproximación es válida ,como los parámetros geométricos y aerodinámicos no cambian significativamente en la medida de la altura de cada panel. Las fuerzas del viento en los cables ( 2 conductores, 1 cable de tierra ) se basan en la mitad del lapso de viento de los cables en cada lado de la torre , que correspondea un lapso de carga de 488 m ( 2 ? 244 m ) . Las fuerzas del viento resultantes se aplican a la torre como cargas puntuales en los nodos correspondientes

a las conexiones de cable estructura .Las cargas de viento totales en cada nodo se calcularon utilizando las Ecs . ( 1 ) y ( 2 ) para la estructura de la torre y cables , respectivamente, sin la contribución de la combinada ráfaga factores Gt y Gc , o el factor GL lapso . Este planteamiento se adoptó como la variación de la velocidad del viento sobre la altura es considerado por los utilizando el perfil de velocidad del viento para V3s ( z ) , y se supone que la perfil del viento es coherente en toda la altura de la estructura .La carga de viento en el CSA- 2010 se basa en una media del viento de 10 min velocidad a 10 m de altura en un terreno campo abierto , y por un determinado período de retorno de 50 años, lo que corresponde a la velocidad del viento VR .Por lo tanto, se requiere una conversión de los resultados de los análisis con el fin para una comparación directa a realizar. Para esta conversión, la relación ( V3s , 10m/V10min , 10 m) = 1,43 para el terreno campo abierto [ 14 ] se utiliza , donde V10min , 10m se usa para indicar la velocidad media del viento de 10 min a 10 m de altura , pero sin referirse a un período de retorno específico.Las cargas de viento resultantes del análisis numérico se muestran en la Tabla 4 en términos de tanto V23s ; 10m y V2 10 minutos , 10 m. Comparación de estos valores a los que se muestran en la Tabla 3 ( tal como se calcula por la CSA -2010 ) indican que el uso de la aplicación de la carga de viento se describe procedimiento conduce a 23 % y 11 % mayores cargas de viento en la dirección transversal y direcciones longitudinal , respectivamente. las diferencias se atribuyen a la utilización de un perfil de viento ABL media totalmente coherente en el método NSP, y una descripción más detallada del viento variación de la velocidad sobre la altura en comparación con la CSA – 2010 enfoque . En todos los casos el procedimiento numérico y velocidad del viento Perfil considerado como resultado una estimación más conservadora de la carga de viento.

3. Curvas de capacidad y las superficies de la torre en ABL y perfiles de viento rectangulares3.1. Efecto de la dirección del viento en la curva de capacidadEl método NSP se aplica a menudo para evaluar el desempeño y la capacidad de las estructuras bajo carga sísmica [5]. Más recientemente, se ha aplicado a la carga de viento sobre un D-2 torre de transmisión [7], lo que demuestra que las curvas de capacidad obtenidos representan los efectos de las cargas de viento máximas en una estructura. Por lo tanto, podrían ser consideradas como representativa de la respuesta a la ráfaga de corta duración velocidades del viento, por ejemplo, 3-s rachas. El procedimiento se utiliza para evaluar la relación fuerza-deformación, y para identificar el rendimiento y capacidades máximas de la torre. Una curva que muestra la capacidad el comportamiento de un sistema inelástico no lineal idealizado como un bilineal sistema se ilustra en la figura. 3. A través del método NSP, la aplicación fuerzas se incrementan monótonamente mientras se mantiene un perfil de carga constante.

figura 3. Fuerza-deformación curva (capacidad) para un sistema inelástico mostrando igual método de energía.

En este caso particular, las fuerzas aplicadas reflejan la carga de viento horizontal total aplicado con el perfil de carga correspondiente a los perfiles de velocidad del viento descritos anteriormente. los resultados se representan como curvas de capacidad, que describen la relación de los la carga de viento aplicada resultante (que es equivalente a la resultante cortante en la base, si la fuerza de inercia es despreciable) para el desplazamiento resultante de la punta de la torre. Las curvas de capacidad son a proximada como un sistema bilineal para el cálculo de la rentabilidad capacidad, que se define por el método de igual energía (es decir, la punto de intersección de la rigidez elástica y la rigidez de post-producción para los cuales la energía limitada por las líneas mencionadas y los curvas de capacidad son iguales). En la mayoría de los trabajos anteriores, la método equivalente de energía, se utiliza [5], aunque aquí las estimaciones

de la capacidad de rendimiento también se hizo teniendo en cuenta las tangentes de la rigidez elástica y post-rendimiento. Basándose en los resultados, se encontró que este último resultado en la capacidad de rendimiento de un cálculo aproximado 4% mayor que la primera, que varía ligeramente con la dirección del viento. La capacidad máxima se define por la incipiente de colapso de la torre, en la que la solución para el modelo numérico hace no converger. Para la evaluación de las curvas de capacidad siguientes, los valores medios de las propiedades de los materiales estructurales y geométricos se utilizan variables, según lo dispuesto por Manitoba Hydro.

El método NSP se utiliza para obtener curvas de capacidad para la torre en varias direcciones del viento. El análisis se lleva a cabo para el viento dirección h 0-90° en incrementos de 10 ° , así como para el viento a 45° . Las curvas de capacidad resultantes se muestran en la ABL y perfiles de viento rectangulares en la fig. 4 . El rendimiento y la capacidad máxima identificados a partir de las curvas de capacidad y sus correspondientesla velocidad del viento ( V10min , 10m, AVD de capacidad de rendimiento y V10min , 10m , MAX de la capacidad máxima ) se enumeran en la Tabla 5 . Los resultados que se muestran en la Tabla 5 indican que el rendimiento más bajo y capacidades máximaspara la torre ocurrir en una dirección del viento de 50 ° , mientras que el más alto capacidades de rendimiento y máxima se producen por la dirección del viento de 90 ° .Hay aproximadamente 28 % de variación en la capacidad de rendimiento ( 370 - 517,8 kN ) y aproximadamente el 13 % de variación en el máximo capacidad ( 577,5 a 666,7 kN ) para el perfil de viento ABL . Estos valores convertido en 24 % ( 427,4 a 561 kN ) y 10 % ( 636,4 a 712 kN ) para el rectangular perfil de viento . Sin embargo, se encontró que a pesar de la más bajala capacidad de la torre es de viento a 50 ° , la velocidad crítica del viento ( V10min , 10m ) iniciar rendimiento se produce para la dirección transversal (es decir , el viento a 0 ° ) y es aproximadamente 140 km / h ( 38.9 m / s ) para el perfil del viento ABL . Esto es debido a la carga del

viento en los alambres siendo un máximo de viento a 0 ° . Tenga en cuenta que la velocidad del viento en el rendimiento de la dirección del viento en el sector de 0-50 ° es menos de 3 % de la velocidad del viento crítica. Las tendencias para la capacidad máxima de cada dirección del viento son similares a los de la capacidad de rendimiento, y el velocidad crítica del viento ( V10min , 10m ) iniciar colapso es de aproximadamente 166 kmh ( 46,1 m / s ) . Para comprender y explicar el comportamiento anterior mejor, el dirección resultante de la fuerza del viento y los desplazamientos punta resultantes se proyectan en el plano horizontal para cada considerado la dirección del viento en la figura. 4. Se muestra que la dirección de la resultante la fuerza del viento es predominantemente transversal (es decir, la resultante la fuerza del viento es en una dirección menos de 45 ° , para el cual la mayor parte de la carga es resistida en el plano transversal ) para las direcciones del viento 0-50 ° . Este explica la similitud entre las curvas de capacidad en este acimut rango. Para viento a 60 ° , La carga del viento resultante de la torre se convierte en predominantemente en la dirección longitudinal , lo cual se indica por el aumento de la capacidad de rendimiento y menor rendimiento de post- deformación en esta dirección del viento. La disminución en el rendimiento de post- deformación es más importante para el perfil del viento rectangular.Tendencias similares se observan para las direcciones del viento 70-90 °, Y el carga y la consiguiente desplazamientos resultantes punta del viento son puramente en la dirección longitudinal de viento a 90 ° .

Figura 4. Curvas de capacidad y la dirección del total resultante de aplicar la fuerza horizontal y desviación de la punta correspondiente para (a) perfil de viento ABL y (b) el perfil de viento rectangular

También vale la pena señalar el comportamiento elástico y post- producción de los desplazamientos resultantes. En la zona de deformación elástica, la direccióndel desplazamiento de la punta resultante es siempre menor que el dirección de la carga de viento resultante , y mucho menos de la verdadera dirección del viento ( con la excepción de viento a 70 ° ) . es debido a las diferencias en la zona de carga entre la transversal y las direcciones longitudinales . Una vez que se inicia rendimiento, la resultante desplazamiento de la punta está marcado por un cambio en la dirección, lo que se produce en un desplazamiento bastante baja en comparación con la punta de la cantidad de post- producción deformación que sufre la torre. Se muestra que tras rendimiento, la dirección del desplazamiento de la punta resultante tiende hacia 45° para cada dirección del viento oblicuo. Sin embargo, después de significativa deformación se ha producido en el intervalo de post- rendimiento, la resultante desplazamientos punta de la dirección del viento 10-30° tienden hacia el dirección transversal. Tenga en cuenta que los caminos de la punta resultante desviaciones no se cortan en el rango elástico o post- rendimiento.3.2. Superficies de capacidad y la comparación con la superficie de capacidades en el marco Carga de viento downburst Para definir una superficie de capacidad de la torre sobre la base de la resultante total de aplica la carga horizontal del viento, es

deseable que la resultante desplazamientos para cada dirección del viento no se superponen, ya sea en el rango elástico o de post-producción. Esta condición garantiza que la misma desplazamiento resultante corresponde a un solo valor del total aplica la carga de viento horizontal. Se muestra en la figura. 4 que, aunque la dirección del desplazamiento de la punta resultante en efecto cambiar una vez que se produce el rendimiento, los caminos del desplazamiento de la punta resultante de cada dirección del viento considerada entre el rendimiento y el colapso hacer no se cruzan. Como resultado, se consideró aceptable que la superficie formado por una serie de curvas de capacidad obtenida para cada dirección del viento (como se muestra en la figura. 4) representa la superficie de la capacidad para la torre. En base a esta consideración y las curvas de capacidad desarrolladas en la sección anterior , parcelas 3 - D de la definición de las superficies de capacidad de la torre bajo los perfiles de viento ABL y rectangulares están construido y se muestra en la figura . 5 En la figura. 5 , los ejes horizontales representar los desplazamientos a lo largo de la punta transversal y longitudinal direcciones, y el eje vertical marca el total aplicado carga de viento horizontal (o cortante en la base ) . La superficie de la capacidad se interpola de las curvas de capacidad de las direcciones del viento consideradas en la sección anterior . Los gráficos indican que la capacidad curvas condicionadas a la dirección del viento h no se cruzan cada otra , que se espera que los desplazamientos resultantes para cada curva de capacidad proyectada en el plano horizontal no se cruzan (. figura 4 ) . Las superficies de capacidad que se muestra en la figura . 5 son lisos , que indica que se pueden interpolar y aproximarse, directamente con menos curvas de capacidad , por ejemplo , las curvas de capacidad para la energía eólica a 0 ° , 50 ° , y 90 ° , lo que simplifica el esfuerzo numérico para investigar la adecuación de esta aproximación , las superficies de capacidad son desarrollado sobre la base de las tres curvas de capacidad y son mencionadosse muestra en la figura . 6 . La comparación de los resultados que se muestran en las figuras . 5 y 6 indican que las diferencias en términos del total aplicado viento forzar están

en el orden de aproximadamente 10 % . Vale la pena señalar que la interpolación de la subconjunto de curvas se deduce que el conjunto completo de los de las curvas de la dirección del viento que van de 0-60° , mientras que el primero tiende a subestimar la capacidad a lo largo del resto de viento instrucciones para el perfil del viento ABL y sobreestimar la capacidad para el perfil de viento rectangular.

Los resultados presentados en la figura . 6 también indican que la capacidadsuperficie del perfil de viento ABL no se cruza con la capacidadsuperficie del perfil de viento rectangular. Esto es, para cualquier dadodesplazamiento resultante , la carga de viento aplicado total identificado dela superficie de la capacidad ABL es siempre menor que la de la rectangularsuperficie de la capacidad . Esto está de acuerdo con la conclusión determinadaen [ 12 ] para las direcciones del viento transversal y longitudinal ,lo que indica que las curvas de capacidad obtenerse conforme a la rectangulary perfiles de viento ABL forman límites superior e inferior aproximadasde la curva de capacidad bajo downburst carga del viento , respectivamente .Para ver si esta tendencia puede extenderse a la superficie de la capacidad, lase desarrollan superficies capacidad para dos escenarios reventones . laprocedimiento de cálculo es similar a la del perfil de viento ABLy se detalla en [ 15], los campos de viento reventones para el consideradoescenarios reventones son los descritos en [ 16,17 ] . La obtenidolos resultados se muestran como la superficie del medio en la figura . 7 , dondeel primer escenario downburst representa un evento ráfaga descendente en elbajo gama de típica , caracterizada por un diámetro del chorro , Djet , de500 m , y el segundo escenario ráfaga descendente representa un mayorevento ráfaga descendente , que se caracteriza por un diámetro del chorro de 1,000 m . lamayoría de microburst ( reventones con salidas afecten 4 kilometroso menos) eventos se cree que dentro de esta gama de características

diámetros de chorro , que es un parámetro clave para la definición de la ráfaga descendente perfil de la velocidad del viento [ 17 ] . Se muestra que la superficie resultante de cada escenario downburst es aproximadamente obligado por la rectangularsuperficie de la capacidad en la parte superior y la superficie de la capacidad de ABL en la abajo, Para eventos reventones muy pequeñas (es decir , Djet = 250 m ), el superficie de la capacidad resultante excede ligeramente ( en el orden de 1-5 % , dependiendo de la dirección del viento ) que se desarrolló utilizando el rectangular perfil de viento . Reventones acontecimientos caracterizados por un diámetro de chorro de250 m son eventos pequeños y localizados , y es probable que un extremo límite inferior de tamaño. El rebasamiento se debe a la forma distinta del perfil de viento para este tamaño y la ubicación de ráfaga descendente , el cual traduce en una mayor carga en la parte inferior de la torre de la parte superior [ 15 ] . Mientras que las curvas de capacidad para sólo dos downburst escenarios se presentan aquí , superficies adicionales de capacidad para No se encontraron escenarios reventones para producir resultados similares a los para un diámetro del chorro de 1,000 m . Es decir, la superficie de la capacidad de ráfaga descendente vientos fue completamente obligados por el ABL y rectangulares perfiles de viento .

Los resultados anteriores indican que la superficie de la capacidad para la torre bajo ráfaga descendente carga del viento se puede aproximar por los obtenidos para el perfil de viento ABL y rectangulares. estehace que el análisis estructural de la carga de viento downburst innecesaria si se necesitan resultados aproximados; que simplifica en gran medida el diseño comprobación de tarea para las cargas de viento reventones. Más importante aún, se realiza una aproximación conservadora si la superficie de la capacidad para la Se utiliza el perfil de viento ABL.

Figura 5. Parcela 3-D de la superficie de la capacidad de la torre en (a) perfil de viento ABL y (b) perfil del viento rectangular.

Figura 6. Parcela 3-D de la superficie de la capacidad de la torre interpolados a partir de la curva de capacidadsubconjunto (viento a 0?, 50? y 90?) en el perfil del viento ABL (superficie inferior) y perfil del viento rectangular (superficie superior).

Figura 7. Parcela 3-D de la superficie de la capacidad para perfiles de viento ABL y rectangulares en comparación con (a) con ráfaga descendente diámetro del chorro de 500 m, y (b) ráfaga descendente con diámetro del chorro de 1.000 m. Superficie Capacidad de perfil del viento ABL se muestra como la superficie inferior, el superficie de la capacidad downburst se muestra como la superficie media y la rectangularsuperficie de la capacidad se muestra como la superficie superior. 4. ConclusionesEl método NSP se utiliza para estimar la respuesta no lineal inelástica de una torre de transmisión auto-apoyados en el marco tradicional ABL vientos y vientos rectangular (uniforme) en varias direcciones del viento.La torre de transmisión y líneas están representados por un 3-D modelo numérico, y las cargas de viento se aplican en función de la geometría y parámetros aerodinámicos especificados por la CSA-2010. Ambos no linealidad geométrica y materiales se contabilizaron en el análisis. Los resultados se utilizaron para desarrollar curvas de capacidad para la torre con diferentes perfiles de carga de viento: el perfil de viento ABL,el perfil del viento rectangular y el perfil del viento resultante de dos escenarios reventones. Las curvas también se utilizan

para formar el superficie de la capacidad de la torre bajo la carga de viento. los resultados sugieren las siguientes conclusiones:

1. La curva de capacidad de la torre es dependiente de la carga perfil aplicado y dirección del viento. Para cualquier dirección del viento dada, las curvas de capacidad para una ráfaga descendente escenario son aproximadamente obligado por los obtenidos para los perfiles de viento ABL y rectangulares. Las capacidades de rendimiento y máxima de la torre para el perfil del viento ABL son más bajos que los de la, perfil de viento rectangular o uniforme. La relación de la capacidad de rendimiento de la capacidad máxima para cualquier dirección del viento dada es insensible al perfil de viento considerado.

2. La capacidad de rendimiento de la torre es la más baja para una dirección del viento de 50° tanto para los perfiles de viento ABL y rectangulares. Sin embargo, la velocidad del viento rendimiento iniciar crítico ocurre durante la transversal dirección (viento a 0°) para ambos perfiles de viento. La velocidad de viento iniciando rendimiento de la dirección del viento en el sector de 0-50° es menos de 3% de la velocidad del viento crítica.

3. 3. La proyección del desplazamiento de la punta resultante sobre la horizontal planificar correspondiente a las curvas de capacidad para cada viento la dirección no se cruzan, y por lo tanto se puede utilizar para formar la superficie de la capacidad de la torre bajo la carga de viento. Para una desplazamiento de la punta resultante dada, la fuerza total del viento aplicada para el perfil de viento ABL es menor que para el rectangular perfil del viento, la fuerza de los hechos reventones escenario es aproximadamente obligado por los obtenidos para el ABL y rectangulares perfiles de viento. Esto hace que el análisis estructural para carga de viento downburst

innecesaria si los resultados son aproximados desea, sino que simplifica en gran medida la tarea de comprobación para el diseño nuevas torres y la evaluación de las torres existentes en downburst las argas de viento. Más importante aún, una aproximación conservadora se hace si la curva de capacidad o superficie, porque el viento ABL se utiliza el perfil.

AgradecimientosEl primer autor agradece el apoyo financiero prestado por el Nacional de Ciencias e Ingeniería de Investigación de Canadá (NSERC). Muchas conversaciones con el Dr. T. C. Eric Ho y el Dr. C.-S. Sotavento También son muy apreciadas. Los autores agradecen a los anónimos revisores quienes formularon observaciones constructivas, que han dado lugar a mejoras en el papel.

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