DIMENSIONAMENTO DE TORRES METÁLICAS AUTO PORTANTES PARA TRANSMISSÃO DE TELEFONIA CELULAR

DIMENSIONAMENTO DE TORRES METÁLICAS AUTO PORTANTES PARA TRANSMISSÃO DE TELEFONIA CELULAR

Autor: Félix Soares Borges ([e-mail])

Orientador: Prof. Felipe Brasil Viegas ([e-mail])

Resumo 

A necessidade do aumento da área de cobertura por parte das operadoras de telefonia celular e a busca pela utilização de áreas menores para sites, faz com que haja uma maior produção de torres metálicas auto portantes em todo o país. Neste trabalho será apresentado o dimensionamento de uma torre típica com 40,0m de altura, uma das alturas mais usuais, com auxílio de software para cálculo de esforços da estrutura em cada uma das barras; cargas de vento através da NBR 6123 e dimensionamento dos perfis com NBR 8800 e NBR 14762.

Palavras-chave: Torres metálicas, Telecomunicação, Ação do vento, Dimensionamento, Telefonia celular.

1. Introdução

Com o constante crescimento da telecomunicação através da telefonia celular, houve a necessidade de aumentar toda a estrutura necessária ao seu funcionamento. Um dos itens mais importantes para este funcionamento é a torre metálica auto portante para transmissão de telefonia celular.

Este rápido crescimento das tecnologias de comunicação no intuito de atingir mais e mais pessoas tornou indispensável à construção de torres metálicas auto portantes, sendo uma peça chave para possibilitar o aumento da área de abrangência do sinal das operadoras de telefonia celular, ou seja, primeiramente tem que haver a construção desse tipo de estrutura para que haja aumento da cobertura do sinal.

Hoje estas estruturas fazem parte de grande parte do território nacional, tanto nas grandes cidades, assim como no interior. Crescendo a cada dia, cada vez mais. Desta maneira se faz necessário a correta elaboração dos projetos destas torres com base na normatização existente, garantindo um bom funcionamento da estrutura, e, por consequência, do sistema de telecomunicação. Estas torres possuem alturas variadas, de acordo com a necessidade e a topografia do local a ser instalada. Normalmente são projetadas com bases quadradas ou triangulares. Os materiais mais utilizados em sua fabricação são perfis laminados, perfis dobrados a frio, ou até mesmo, perfis tubulares.

A partir das definições do cliente quanto aos carregamentos existentes, analisamos qual a melhor geometria para construção da torre, de modo a minimizar os esforços existentes.

Uma vez definida a geometria da torre, verificamos os esforços nas barras das treliças com o auxilio de software de cálculo dos esforços. Passando à etapa de dimensionamento que com o auxílio de uma planilha de Excel, determinamos qual perfil atenderá a cada solicitação.

Este trabalho tem como objetivo geral realizar o dimensionamento de uma torre metálica auto portante. Tem como objetivos específicos por em prática conhecimentos adquiridos nas disciplinas ao longo do Curso de Engenharia Civil, tais como: cálculo de esforços causados pelo vento com auxílio da NBR 6123; dimensionamento de estruturas metálicas com base na NBR 8800 e NBR 14762; a confecção de trabalhos técnicos, além de agregar novos conhecimentos com um assunto não abordado no curso, o dimensionamento de uma torre metálica auto portante e  o contato com um software para cálculo de esforços. A torre será de 40,0m de altura, com base triangular. Sua geometria será baseada em um projeto existente. O dimensionamento foi realizado para um vento estático atuando em duas direções distintas, frontal e lateral a face da torre. O dimensionamento foi feito para o estado limite último considerando como cargas atuantes uma área de exposição de equipamentos de 12,00m² e de 6,00m², instalados no ponto mais crítico da estrutura, o topo.                                                                      

A figura 01 mostra o exemplo de uma torre metálica auto portante.

Figura 01 – Imagem de uma torre metálica auto portante

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1. Referencial Teórico

Este trabalho seguiu condicionamentos das seguintes normas técnicas brasileiras para o dimensionamento e obtenção das cargas:

• NBR 6123/1988 – Forças devidas ao vento em edificações;
• NBR 8800/2008 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios;
• NBR 14762/2010 – Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio.

Os quadros a seguir resumem os principais procedimentos deste processo:

Cargas aerodinâmicas (NBR 6123/1988)

As principais equações utilizadas para o cálculo de esforço de vento encontran-se no quadro 01.

Quadro 01 – Carga de vento NBR 6123/1988

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V0 = velocidade básica do vento, mapa de isopletas, NBR 6123/1988, pág. 6;

S1 = fator topográfico, item 5.2, NBR 6123/1988, pág. 5;

S2 = Rugosidade – 5 categorias, Dimensões – 3 classes, tabela 2, NBR 6123/1988, pág. 10;

S3 = fator estatístico, tabela 3, NBR 6123/1988, pág. 10;

Vk = Velocidade característica do vento:

Ca = Coeficiente de arrasto:

• Para torres reticuladas constituídas por barras prismáticas de faces planas, com cantos vivos ou levemente arredondados, com vento incidindo perpendicularmente a uma das faces, valor obtido na figura 9, NBR 6123/1988, pág. 29;

q = Pressão dinâmica do vento:

Ae = área frontal efetiva, área da projeção ortogonal das barras de uma das faces da torre reticulada sobre um plano paralelo a esta face;

Fa = Força de arrasto (as componentes da força de arrasto Fa’ nas faces da torre, são obtidas multiplicando Fa’ pelos valores dados na tabela 15, NBR 6123/1988, pág. 31.

Dimensionamento de perfis metálicos laminados ou soldados (NBR 8800/2008)

A seguir, os quadros de 02 a 07 mostram as principais formulações para dimensionamento de perfis metálicos laminados ou soldados.

Quadro 02 – Tração NBR 8800/2008

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Quadro 03 – Compressão NBR 8800/2008

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Quadro 04 – Flexão NBR 8800/2008

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Quadro 05 – Cisalhamento NBR 8800/2008