ISEL

INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE LISBOA Departamento de Engenharia Civil

Anlise Estrutural de Uma Torre Tubular Sob Aco do Vento

HLDER AMORIM PRATES NUNES Licenciado em Engenharia Civil

Dissertao para obteno do grau de Mestre em Engenharia Civil

Orientadores: Doutor Jorge Manuel Neto Pereira Gomes (ISEL) Doutor Srgio Bruno Martins de Oliveira (ISEL)

Jri: Presidente: Mestre Cristina Ferreira Xavier de Brito Machado, Prof. Coordenadora (ISEL) Vogais: Doutor Carlos Trancoso Vaz, Prof. Coordenador (ISEL) Doutor Jorge Manuel Neto Pereira Gomes, Inv. Auxiliar (LNEC) Doutor Srgio Bruno Martins de Oliveira, Eq. Prof. Adjunto (ISEL)

Fevereiro de 2012

I

ANLISE ESTRUTURAL DE UMA TORRE TUBULAR SOB ACO DO VENTO

Resumo

Com a realizao deste trabalho, pretende-se essencialmente dar a conhecer a influncia que a aco do vento possui no dimensionamento de determinadas estruturas, neste caso especfico, em torres tubulares de telecomunicaes.

por todos sabido, da importncia de um capaz e evoludo sistema de comunicaes, no desenvolvimento sustentado do mundo moderno. Nesse sentido, o avano galopante, principalmente nas ltimas duas dcadas, das tecnologias de Telecomunicaes, implicou uma rpida resposta em consonncia na implantao e proliferao de infra-estruturas de suporte aos equipamentos dessas tecnologias.

Assim, a estrutura em forma de torre tubular, entre as demais variadas seces que as constituem, foi adquirindo preponderncia neste campo, constituindo a mais vasta utilizao de estruturas de suporte aos equipamentos de telecomunicaes, nomeadamente em meios rurais, onde escasseiam edificaes com alturas suficientes para fazer face s necessidades das operadoras licenciadas para os devidos efeitos.

Ser efectuada uma breve descrio sobre as diversas e mais comuns tipologias de torres utilizadas no mbito do suporte de equipamentos de telecomunicaes.

Descreve-se, em forma de relatrio e levantamento fotogrfico, a ocorrncia do colapso de uma torre tubular de telecomunicaes.

Por ltimo, e na sequncia do incidente referido no ponto anterior, ser efectuada com detalhe, a anlise estrutural da torre tubular que foi instalada na posio da anteriormente instalada.

II

III

STRUCTURAL ANALYSIS OF MONOPOLE TOWER UNDER WIND ACTION

Abstract This work addresses the influence of wind action in the design of some structures, especially the monopole telecommunications towers.

Its known that a developed communications system is essential for the sustainable development of modern world. So, it was necessary to respond appropriately with infrastructures capable to follow the quick development of telecommunications technologies, especially in the last decade.

The monopole structure, apart from the several shapes it can assume, gained dominance in the market, being a widely structure used for supporting telecommunications equipment. Namely, its used in rural communities, where buildings arent high enough to satisfy the operators needs.

This text briefly describes the most common telecommunications structures used in Portugal. It is explained the structural models, the materials, and the visual aspects behind the towers' design.

The telecommunications towers are exposed to climate actions, and they can collapse. It is explored the collapse of one monopole tower, describing its photographic and written report.

Finally, and having the referred incident in mind, it will be done a structural design of the replacement tower.

IV

Palavras-Chave/Keywords

Aco do vento / Wind action

Torres tubulares / Tubular steel towers

Regulamentos Nacionais / National Code

Eurocdigos estruturais / Structural Eurocode

V

Agradecimentos

Os agradecimentos personalizados transmitidos nestas ocasies, por vezes, no conseguem possuir a extenso necessria para fazer face a todos os incentivos e apoios recebidos ao longo do Mestrado, cuja finalizao remete para esta dissertao, sob pena de tornarem este captulo demasiado extensivo.

Todavia, para alm de todos os apoios que recebi ao longo desta etapa acadmica, no poderia de deixar vincados, os que na realidade foram especiais e decisivos para levar a bom porto este trabalho.

Assim, agradeo aos meus colegas e amigos Luis Antnio, e Duarte Santos e Eng Anibal Loureno

Ao meu colega e amigo, Eng Pedro Bolieiro, a quem fico a dever imenso por todo o apoio, ajuda e disponibilidade de processos e bibliografia tcnica. Agradeo tambm, ao meu co-orientador, Dr Srgio Oliveira, pela sua preciosa ajuda e incentivo na orientao e definio desta dissertao.

Agradeo imenso ao meu orientador Dr Jorge Gomes, por todo o apoio, incentivo e disponibilidade, contribuindo assim de forma decisiva para a realizao deste trabalho.

Por fim, agradeo a todos os meus amigos e famlia, em especial minha esposa e filhos por todo o apoio, compreenso, nimo, e persistncia que me foram transmitindo ao longo de todo este trajecto.

VI

ndice Captulo 1 Introduo .......................................................................................................................... 1

1.1 Consideraes iniciais .................................................................................................................. 1

1.2 Objectivos da Dissertao ............................................................................................................ 3 1.3 Estruturao da dissertao ......................................................................................................... 4

Captulo 2 Torres para Telecomunicaes ........................................................................................... 5

2.1 Consideraes iniciais .................................................................................................................. 5

2.2 Regulamentao Nacional ............................................................................................................ 5 2.2.1 Os Eurocdigos ..................................................................................................................... 6 2.2.2 Os eurocdigos e as estruturas em forma de torre ................................................................... 9

2.3 Condicionalismos ....................................................................................................................... 10 2.3.1 Objectivos de rdio .............................................................................................................. 10 2.3.2 Topografia ou morfologia do terreno .................................................................................... 10 2.3.3 Restries ou imposies de ordem pblica .......................................................................... 10 2.3.4 Restries ou imposies de ordem particular ...................................................................... 11 2.3.5 Restries ou imposies oramentais .................................................................................. 11

2.4 Torres mais comuns em Telecomunicaes ................................................................................. 11 2.4.1 Torres monopolo autosuportadas .......................................................................................... 11 2.4.2 Torres treliadas .................................................................................................................. 13 2.4.3 Torres tipo rvore ................................................................................................................ 17 2.4.4 Torres em Beto ou poste de beto pr-esforado ................................................................. 18

2.5 Consideraes finais ................................................................................................................... 20

Captulo 3 Inspeces numa torre de telecomunicaes .................................................................... 21

3.1 Consideraes iniciais ................................................................................................................ 21

3.2 Inspeces Correntes em torres de telecomunicaes .................................................................. 22 3.2.1 Torres Metlicas (monopolo, treliadas e treliadas espiadas) ............................................... 22 3.2.2 Torres tipo rvore ................................................................................................................ 24 3.2.3 Torres em beto ................................................................................................................... 25

3.3 Inspeco de uma torre aps colapso .......................................................................................... 26 3.3.1 Consideraes iniciais.......................................................................................................... 26 3.3.2 Inspeco tcnica da estrutura da torre ................................................................................. 26

Inspeco Visual .......................................................................................................... 29 3.3.2.1 Levantamento da geometria .......................................................................................... 32 3.3.2.2 Anlise estrutural de torre ............................................................................................. 33 3.3.2.3 Concluses ................................................................................................................... 38 3.3.2.4

3.4 Consideraes Finais ................................................................................................................. 39

Captulo 4 Anlise Estrutural de uma Torre Tubular ....................................................................... 40

4.1 Introduo .................................................................................................................................. 40

4.2 Caractersticas da Torre ............................................................................................................. 40 4.2.1 Localizao ......................................................................................................................... 40 4.2.2 Caractersticas estruturais .................................................................................................... 41

VII

4.2.3 Acessrios e equipamentos .................................................................................................. 44 4.2.4 Materiais ............................................................................................................................. 45 4.2.5 Fundao ............................................................................................................................. 45

4.3 Aces na estrutura .................................................................................................................... 47 4.3.1 Permanentes ........................................................................................................................ 49 4.3.2 Sobrecarga .......................................................................................................................... 49 4.3.3 Variaes de temperatura ..................................................................................................... 49 4.3.4 Vento .................................................................................................................................. 50

Quantificao da aco do vento ................................................................................... 51 4.3.4.1 Quantificao da Aco do vento na torre ..................................................................... 52 4.3.4.2 Quantificao da Aco do vento na plataforma ............................................................ 54 4.3.4.3 Quantificao da Aco do vento na escada .................................................................. 55 4.3.4.4 Quantificao da Aco do vento nos cabos .................................................................. 56 4.3.4.5 Quantificao da Aco do vento sobre as antenas ........................................................ 59 4.3.4.6 Quantificao da Aco do vento nos interfaces ............................................................ 61 4.3.4.7

4.3.5 Imperfeioes ..................................................................................................................... 62

4.4 Combinao de aces ............................................................................................................... 62

4.5 Modelos Clculo......................................................................................................................... 65 4.5.1 Torre ................................................................................................................................... 65 4.5.2 Ligaes .............................................................................................................................. 67

Generalidades ............................................................................................................... 67 4.5.2.1 Parafusos e pernos do Chumbadouro ............................................................................. 68 4.5.2.2 Flanges ......................................................................................................................... 68 4.5.2.3

4.5.3 Estados Limites ltimos (ELU) ........................................................................................... 68 Generalidades ............................................................................................................... 68 4.5.3.1 Fuste da torre ................................................................................................................ 69 4.5.3.2 Ligaes ....................................................................................................................... 69 4.5.3.3 Fundao ...................................................................................................................... 69 4.5.3.4

4.5.4 Estados Limites Utilizao (ELS) ........................................................................................ 72 4.6 Anlise Estrutural ....................................................................................................................... 72

4.6.1 Consideraes iniciais.......................................................................................................... 72 4.6.2 Resultado para cada aco ................................................................................................... 72

Imperfeies ................................................................................................................. 72 4.6.2.1 Variao da temperatura ............................................................................................... 73 4.6.2.2 Peso prprio ................................................................................................................. 74 4.6.2.3 Aco do vento ............................................................................................................. 75 4.6.2.4

4.6.3 Combinao de aces ......................................................................................................... 78 Estados Limite ltimos ................................................................................................ 78 4.6.3.1 Estados Limite de Utilizao ......................................................................................... 81 4.6.3.2

4.6.4 Verificao da segurana ..................................................................................................... 82 Estados limites ltimos ................................................................................................. 82 4.6.4.1 Estados Limite de Utilizao ......................................................................................... 85 4.6.4.2

4.7 Consideraes finais ................................................................................................................... 85

Captulo 5 Concluses e Perspectivas Futuras ................................................................................... 87

5.1 Sntese do trabalho ..................................................................................................................... 87

5.2 Perspectivas futuras ................................................................................................................... 88

VIII

IX

ndice de Tabelas Tabela 2.1: Correspondncia dos Eurocdigos com a regulamentao nacional existente. ........................ 8 Tabela 3.1: Medidas efectuadas torre. ................................................................................................. 32 Tabela 3.2: Valores obtidos para a espessura da chapa dos troos da torre. ............................................. 32 Tabela 3.3: Valores obtidos para a espessura dos elementos de topo e chapa da base da torre. ................ 32 Tabela 3.4: Caractersticas dos troos da torre. .................................................................................... 34 Tabela 3.5: Parmetros globais.............................................................................................................. 37 Tabela 3.6: Cargas horizontais de vento concentrado. ............................................................................ 37 Tabela 3.7: Propriedades de materiais constituintes da torre e factores de segurana. ............................. 37 Tabela 3.8: Anlise da torre. ................................................................................................................. 38 Tabela 4.1: Especificaes rdio para o local. ........................................................................................ 41 Tabela 4.2: Caractersticas dos troos tubulares da torre. ....................................................................... 43 Tabela 4.3: Caractersticas especficas das ligaes. .............................................................................. 43 Tabela 4.4: Caractersticas das antenas instaladas no topo de torre. ........................................................ 44 Tabela 4.5: Caractersticas mecnicas dos materiais constituintes da torre e acessrios........................... 45 Tabela 4.6: Classificao dos diferentes tipos de terreno. ....................................................................... 46 Tabela 4.7: Caractersticas dos diferentes tipos de terreno...................................................................... 47 Tabela 4.8: Pesos volmicos dos materiais. ........................................................................................... 49 Tabela 4.9: Fora do vento no fuste da torre. ......................................................................................... 53 Tabela 4.10: Fora do vento na plataforma instalada no topo da torre. ................................................... 55 Tabela 4.11: Fora do vento na escada e caminho de cabos instalado ao longo da torre. ......................... 56 Tabela 4.12: Fora do vento nos cabos coaxiais instalados ao longo da torre direco 1. ..................... 57 Tabela 4.13: Fora do vento nos cabos coaxiais instalados ao longo da torre direco 2. ..................... 58 Tabela 4.14: Dimenses e coeficientes de fora nas antenas................................................................... 59 Tabela 4.15: Fora do vento nas antenas instaladas na torre direco 1................................................ 60 Tabela 4.16: Fora do vento nas antenas instaladas na torre direco 2................................................ 61 Tabela 4.17: Caractersticas e fora do vento nos interfaces instalados no topo da torre. ......................... 61 Tabela 4.18: Coeficientes de segurana. ................................................................................................ 64 Tabela 4.19: Coeficientes relativos s aces. .................................................................................... 64 Tabela 4.20: Deslocamentos no topo e nas seces de ligao da torre devido s imperfeies. .............. 73 Tabela 4.21: Deslocamento e rotao caractersticos devido aco das variaes de temperatura. ........ 73 Tabela 4.22: Esforos devidos ao Peso prprio nas seces de ligao dos troos da torre. ..................... 74 Tabela 4.23: Esforos devidos ao vento nas seces de ligao dos troos da torre direco 1. ............ 75 Tabela 4.24: Esforos devidos ao vento nas seces de ligao dos troos da torre direco 2. ............ 75 Tabela 4.25: Deformaes caractersticas devidos aco do vento direco 1.................................... 76 Tabela 4.26: Deformaes caractersticas devidos aco do vento direco 2.................................... 77 Tabela 4.27: Deslocamentos impostos pelas combinao de aco da temperatura e imperfeies iniciais.

.................................................................................................................................................... 78 Tabela 4.28: Momento caracterstico resultante dos deslocamentos impostos. ........................................ 79 Tabela 4.29: Esforos e tenses actuantes de clculo nas seces de ligao entre troos da torre. .......... 79 Tabela 4.30: Esforos de cculo para os elu das flangens, chapas e parafusos......................................... 79 Tabela 4.31: Esforos obtidos para a verificao dos elu pelo sap2000. ................................................. 81 Tabela 4.32: Deslocamentos e rotaes no topo da torre para as combinaes de aces frequentes tendo

como aco de base o vento e a variao de temperatura. .............................................................. 81 Tabela 4.33: Deformaes da estrutura para os ELS (SAP2000). ........................................................... 81 Tabela 4.34: Verificao da segurana para os esforos actuantes de clculo nas seces condicionantes

da torre ........................................................................................................................................ 82 Tabela 4.35: EUROCDIGO 3 - Parte 1-6 (Tenso meridional resistente). ............................................ 82 Tabela 4.36: EUROCDIGO 3 - Parte 1-6 (Tenso circunferencial resistente). ..................................... 83 Tabela 4.37: ELU de plastificao dos troos da torre............................................................................ 83

X

Tabela 4.38: ELU de encurvadura dos troos da torre. ........................................................................... 83 Tabela 4.39: Caractersticas mecnicas das flanges e parafusos. ............................................................. 84 Tabela 4.40: Verificao da resistncia dos parafusos nas ligaes. ....................................................... 84 Tabela 4.41: Verificao da espessura das flanges nas ligaes. ............................................................. 84 Tabela 4.42: Dimenses da fundao. ................................................................................................... 85 Tabela 4.43: Verificao dos ELU da Fundao pelo mtodo de Sulzberger. ......................................... 85 Tabela 4.44: Verificao da deformao no topo da estrutura. ............................................................... 85 Tabela 4.45: Resumo das verificaes efectuadas. ................................................................................. 86

XI

ndice de Ilustraes Ilustrao 1.1: Torre Tubular metlica autosuportada tipo para telecomunicaes .................................... 1 Ilustrao 1.2: Torre Tubular camuflada rvore tipo palmeira, Cabo Verde. .......................................... 3 Ilustrao 2.1: Torre com troos tubulares ............................................................................................. 12 Ilustrao 2.2: Torre com troos em forma de tronco pirmide ............................................................... 12 Ilustrao 2.3: Torre com ligao entre troos por meio de encaixe. ....................................................... 13 Ilustrao 2.4: Torre com ligao aparafusada entre troos. ................................................................... 13 Ilustrao 2.5: Torre Treliada. ............................................................................................................. 15 Ilustrao 2.6: Torre Treliada autosuportada com geometria prismtica................................................ 15 Ilustrao 2.7: Torre Treliada autosuportada com geometria piramidal ................................................. 15 Ilustrao 2.8: Torre Treliada triangular .............................................................................................. 16 Ilustrao 2.9: Torre Treliada quadrangular ......................................................................................... 16 Ilustrao 2.10: Torre treliada com montantes, contraventamentos e travessas em cantoneira. .............. 17 Ilustrao 2.11: Torre treliada com montantes, contraventamentos e travessas em tubo......................... 17 Ilustrao 2.12: Torre rvore ................................................................................................................. 18 Ilustrao 2.13: Torre tipo poste beto pr-esforado ............................................................................. 19 Ilustrao 3.1: Base da torre e fuste interior com rotura da chapa. .......................................................... 26 Ilustrao 3.2: Estrutura de transporte de energia colapsada a pouca distncia da estrutura em anlise .... 26 Ilustrao 3.3: Torre colapsada ............................................................................................................. 27 Ilustrao 3.4: Alado da torre colapsada. ......................................................................................... 28 Ilustrao 3.5: Pormenores da base da torre colapsada. .......................................................................... 29 Ilustrao 3.6: Aspecto da torre tombada. .............................................................................................. 30 Ilustrao 3.7: Aspecto da base da torre e da rotura pela chapa da troo inferior do fuste. ....................... 30 Ilustrao 3.8: Cordo de soldadura com penetrao total no interior da torre......................................... 30 Ilustrao 3.9: Aspecto do cordo de soldadura pelo exterior do fuste .................................................... 30 Ilustrao 3.10: Pormenor de plano de rotura de chapa fuste junto a base. .............................................. 31 Ilustrao 3.11: Aspecto geral da base da torre e ligao a fundao. ..................................................... 31 Ilustrao 3.12: Medio da espessura da chapa do troo 1 da torre........................................................ 32 Ilustrao 3.13: Medio da espessura da chapa do troo 3 da torre........................................................ 32 Ilustrao 3.14: Pormenor de alado lateral da plataforma da torre. ........................................................ 34 Ilustrao 3.15: Planta superior da plataforma plataforma da torre. ........................................................ 35 Ilustrao 3.16: Coeficientes de fora (quadro I-XIII do RSA). ........................................................ 36 Ilustrao 4.1: Aspecto geral da torre instalada ...................................................................................... 42 Ilustrao 4.2: Pormenor das ligaes entre troos. ................................................................................ 43 Ilustrao 4.3: Pormenor da ligao do troo inferior do fuste fundao. ............................................. 43 Ilustrao 4.4: Pormenor de escada de aceso a topo de torres e caminho de cabos coaxiais. .................... 44 Ilustrao 4.5: Identificao e posicionamento das antenas na torre. ....................................................... 45 Ilustrao 4.6: Fundao tipo pego. ..................................................................................................... 46 Ilustrao 4.7: Efeito da radiao solar sobre o fuste da torre. ................................................................ 50 Ilustrao 4.8: Direces do vento consideradas (vista em planta). ......................................................... 51 Ilustrao 4.9: Exposio dos cabos ao vento. ....................................................................................... 57 Ilustrao 4.10: Coeficiente de fora frontal e lateral nas antenas. .......................................................... 59 Ilustrao 4.11: Aco do vento sobre as antenas................................................................................... 60 Ilustrao 4.12: Caracteristicas dos interfaces ........................................................................................ 61 Ilustrao 4.13: Modelo de elementos finitos da estrutura. ..................................................................... 65 Ilustrao 4.14: Tenses na casca devido ao esforo axial. ..................................................................... 66 Ilustrao 4.15: Tenses na casca devido ao momento flector. ............................................................... 66 Ilustrao 4.16: Presso do vento na casca da torre. ............................................................................... 67 Ilustrao 4.17: Esforos e foras actuantes na ligao entre troos. ....................................................... 67 Ilustrao 4.18: Esquema de apoio e macio com a nomenclatura usada no mtodo de Sulzberger. ........ 70

XII

Ilustrao 4.19: Factor segurana ao derrubamento do macio de fndao em funo de Me1/Me2. .......... 71 Ilustrao 4.20: Diagrama de esforos obtidos no SAP2000................................................................... 80 Ilustrao 5.1: Soluo tipo "light" ........................................................................................................ 89 Ilustrao 5.2: Torre telecomunicaes com 54m altura construda no Botswana. .................................. 90

1

Captulo 1

Captulo 1 Introduo 1.1 Consideraes iniciais

A deciso em realizar o trabalho intitulado Anlise Estrutural de Uma Torre Tubular Sob a Aco do Vento, deve-se principalmente minha actividade profissional durante cerca de uma dcada enquanto responsvel pelas Infra-estruturas Civis numa empresa essencialmente com Core business em telecomunicaes.

De facto, embora no mbito da actividade das infra-estruturas civis, se desenvolvessem inmeras actividade e tarefas relacionadas com a especialidade, o projecto, fabrico, instalao e manuteno de torre tubulares metlicas autosuportadas, uma parcela importante (Ilustrao 1.1).

ILUSTRAO 1.1: TORRE TUBULAR METLICA AUTOSUPORTADA TIPO PARA TELECOMUNICAES

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Embora primeira vista, se trate de uma estrutura simples, pois na realidade pode ser encarada como um modelo de clculo em consola sobre a qual actuam determinadas aces, as diferentes cotas de instalao dos sistemas radiantes, as mais variadas estruturas de suporte a esses sistemas, o nmero e disposio de cabos coaxiais que os alimentam, entre outras condicionantes, encaminham os projectistas para um varivel leque de diferentes realidades, que tero de ser simulados nos modelos de clculo elaborados.

Como natural, dado o modelo especfico desta estrutura, de grande esbelteza, flexibilidade e pouca massa, a aco do vento, o principal factor a ter em conta nas verificaes de segurana estrutural das torres.

Na anlise estrutural deste tipo de estruturas, qual ser dedicado um captulo, existem determinadas condicionantes de projecto, que obrigam ao seu rigoroso estudo. Uma dessas condicionantes, a limitao a 1 grau da rotao no topo da torre, uma imposio e balizagem de garantia que deriva da necessidade de instalar nessa posio especfica da torre, mini-links que pela emisso que efectuam de feixes hertzianos com preciso, no podero sofrer um mnimo desvio na sua direco e sentido. Por outro lado, pese embora as mais de 3000 torres instaladas em Portugal (Continente e Ilhas), os acidentes por colapso estrutural conhecidos no foram superiores dezena (na sua maioria, treliadas espiadas devido a deficincias construtivas), o que no entanto, dada a localizao de grande parte dessas infra-estruturas (prximas de aglomerados habitacionais, vias de comunicao, etc) implicou que o factor QSA (Qualidade, Segurana e Ambiente) fosse adquirindo uma importncia gradual no projecto, fabrico e instalao das mesmas.

Assim, o projecto deste tipo de estrutura, abrange no s o seu dimensionamento como exigncias ao nvel do ambiente, nomeadamente na averiguao e tratamento dos resduos produzidos nas instalaes da torres, no seu posterior reencaminhamento para operadores de resduos certificados, na escolha precisa dos locais de instalao, como por vezes tambm no tipo de camuflagem que obrigatoriamente tais estruturas teriam de utilizar. Todos estes projectos, levaram a que actualmente exista um porteflio de diferentes solues de estruturas em forma de torre, algumas das quais daremos conta no Captulo 2.

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ILUSTRAO 1.2: TORRE TUBULAR CAMUFLADA RVORE TIPO PALMEIRA, CABO VERDE.

1.2 Objectivos da Dissertao Um dos objectivos deste trabalho, permitir uma apresentao genrica dos tipos e formatos mais utlizados nas infra-estruturas de suporte a equipamentos de telecomunicaes, incluindo algumas solues especiais (Ilustrao 1.2) e de uma forma mais especfica, estudar o modelo de clculo e anlise estrutural da tipologia mais usual neste domnio, as torres tubulares, para um caso real.

tambm objectivo claro desta dissertao, apresentar um exemplo de colapso estrutural de uma torre tubular, que resultou na destruio total da respectiva infra-estrutura. Ser apresentada nesse mesmo captulo, uma breve descrio das especificaes tcnicas para as inspeces das torres que existem no mbito das telecomunicaes.

O objectivo principal ser a anlise e descrio do comportamento estrutural de uma torre tubular (estrutura mais corrente) de suporte a telecomunicaes, numa situao real, com base na regulamentao ainda em vigor, com principal incidncia obviamente, na aco do vento. Neste captulo especfico, procurou-se descrever todas as condicionantes, decorrentes de especificaes dos operadores de Comunicaes, ou outras, de forma a apresentar todas as variveis existentes neste tipo de processos e que na realidade conduzem e balizam a forma de anlise estrutural das referidas estruturas.

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1.3 Estruturao da dissertao

Na estruturao deste trabalho, os tpicos abordados foram distribudos por cinco captulos.

No Captulo 2, Torres para Telecomunicaes, so descritos os tipos de torres a que mais vulgarmente se recorre para suporte de equipamentos de telecomunicaes. So apontadas tambm, as razes que por vezes fazem optar por uma ou outra estrutura especfica e todas as condicionantes que envolvem as mesmas. Ainda neste captulo, e para cada tipo de estrutura especfica, mostrado o modelo de clculo em que se baseiam as anlises estruturais respectivas. abordada ainda neste captulo, uma breve referncia aos regulamentos nacionais, nomeadamente os Eurocdigos.

No Captulo 3, Inspeces numa torre de telecomunicaes, efectuado um levantamento exaustivo, com recurso a relatrio tcnico e fotogrfico, sobre as causas que levaram ao colapso de uma torre tubular. Tambm neste captulo, so mostradas as especificaes tcnicas (que mais vulgarmente so utilizadas) a que devem obedecer as inspeces tcnicas de mbito estrutural a realizar a este tipo de infra-estruturas incluindo as suas fundaes.

O Captulo 4 designa-se por Anlise Estrutural de Uma Torre Tubular. A anlise estrutural, neste caso especfico, de uma torre tubular com 30 metros de altura, que visou substituir uma anteriormente existente e que colapsou, aqui analisada em pormenor, desde os objectivos tcnicos de cobertura de rdio indicados pelo Operador TMN para o local de projecto, e que normalmente despoleta toda a operao que resulta na instalao deste tipo de infra-estruturas.

O objectivo neste captulo, principal nesta dissertao, ser mostrar toda a envolvente neste tipo especfico de estruturas, integrando um caso real para que assim, e pese embora exista alguma simplicidade da estrutura em estudo, se conhea intrinsecamente todas as variveis que devem ser levadas em conta no seu dimensionamento, e que por vezes por mais insignificantes que paream numa primeira vista, so predominantes para as diferentes opes a tomar.

No Captulo 5, Concluses e perspectivas futuras e que futuro para estas estruturas, so focadas as principais concluses a retirar desta dissertao, assim como dar j a conhecer o que j se preconiza num futuro imediato quanto ao desenvolvimento destas estruturas, que como se verificar, estar essencialmente dependente tambm da prpria evoluo e caractersticas dos equipamentos rdio que as mesmas devero suportar.

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Captulo 2

Captulo 2 Torres para Telecomunicaes

2.1 Consideraes iniciais

Ao longo da ltima dcada e meia, devido a uma forte e imediata expanso da Rede Mvel de Comunicaes, foram instaladas inmeras torres. A enorme variedade de locais propostos para as referidas instalaes, as condicionantes oriundas dos mais diferentes factores, assim como os objectivos de cobertura rdio a satisfazer, levaram a uma grande diversidade estrutural das torres implementadas.

Na realidade, para alm do objectivo principal por parte dos operadores de telecomunicaes, que consistia na expanso de uma forma consistente, mais rpida e eficiente da rede mvel que estava consignada a cada um, a forma clere e de certo modo econmica como uma estao de telecomunicaes constituda pela torre era erguida, levou a que sempre que a soluo fosse exequvel, se optasse pela construo da mesma.

Abordaremos assim neste captulo, os tipos de torres mais utilizados na referida expanso da rede de comunicaes mvel e os pressupostos inerentes sua utilizao.

Neste captulo, tambm ser enquadrada a regulamentao nacional essencial para o dimensionamento deste tipo de estruturas nomeadamente os Eurocdigos, tambm em virtude da sua recente publicao e integrao no quadro normativo existente em Portugal.

2.2 Regulamentao Nacional

A regulamentao nacional ainda em vigor, formada por regulamentos publicados no decorrer da dcada de oitenta. Actualmente, em todos os estados membros est a proceder-se gradualmente a uma reviso dos respectivos regulamentos. O objectivo ser substituir todos os regulamentos nacionais dos pases integrantes da comunidade europeia, pelos Eurocdigos, com os respectivos anexos adaptados realidade de cada Pas.

Assim, e dada a existncia de um novo quadro normativo face recente publicao dos Eurocdigos, faz-se um breve enquadramento desses regulamentos estruturais, na parte relativa aplicabilidade ao tipo de estrutura em anlise nesta dissertao.

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2.2.1 Os Eurocdigos Os Eurocdigos resultaram de uma deciso datada de 1975 por parte da Comisso Europeia, e visava essencialmente estabelecer critrios de uniformidade e harmonizao na rea da construo, com a adopo de regras tcnicas comuns a todos os estados membros, para o dimensionamento de obras de engenharia civil.

Nesse sentido, a Comisso tomou a iniciativa de estabelecer um conjunto de regras tcnicas harmonizadas para a elaborao dos projectos tais como bases de dimensionamento estrutural, aces, geotecnia, sismos, entre outros, nos materiais de construo mais vulgarmente utilizados (beto, ao, madeira, alvenaria e alumnio) assim como para uma vasta gama de estruturas, entre as quais, pontes, edifcios, torres, silos, etc.

No presente, e na sequncia de um acordo entre a Comisso e os Estados-Membros da EU e da EFTA, os Eurocdigos so um conjunto de Normas Europeias (EN) cuja responsabilidade de publicao est a cargo do Comit Europeu de Normalizao (CEN).

Os Eurocdigos estruturais so, na realidade, um conjunto de 10 normas assim constitudos e que contm na sua maioria vrias partes cada:

1. EN 1990 Eurocdigo 0: Bases para o projecto (1 parte); 2. EN 1991 Eurocdigo 1: Aces em estruturas (10 partes); 3. EN 1992 Eurocdigo 2: Projecto de estruturas de beto (4 partes); 4. EN 1993 Eurocdigo 3: Projecto de estruturas de ao (20 partes); 5. EN 1994 Eurocdigo 4: Projecto de estruturas mistas ao-beto (3 partes); 6. EN 1995 Eurocdigo 5: Projecto de estruturas de madeira (3 partes); 7. EN 1996 Eurocdigo 6: Projecto de estruturas de alvenaria (4 partes); 8. EN 1997 Eurocdigo 7: Projecto geotcnico (2 partes); 9. EN 1998 Eurocdigo 8: Projecto de estruturas para resistncia aos sismos (6

partes); 10. EN 1999 Eurocdigo 9: Projecto de estruturas de alumnio

As comisses encarregues da elaborao destas normas, englobaram tcnicos representativos para todas as reas (investigao, projecto, construo, etc.) que originaram inmeras discusses, at ser possvel chegar a uma plataforma de entendimento. Todavia, so sintomticas as mais-valias e oportunidades que se podero alcanar com a sua implementao e uso, designadamente os seguintes:

1. Uniformidade dos nveis de segurana e desempenho da construo no espao Europeu;

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2. Critrios e mtodos de dimensionamento comuns para satisfazer os requisitos especficos de resistncia mecnica, estabilidade e resistncia ao fogo, incluindo aspectos de durabilidade e economia;

3. Linguagem e critrios comuns entre os diversos intervenientes na construo,

facilitando a troca de servios entre Estados-membros; 4. Facilidade de colocao no mercado de elementos estruturais, materiais e

produtos; 5. Desenvolvimento de auxiliares de dimensionamento e programas informticos; 6. Aumento da competitividade internacional do sector da construo europeia; e 7. Base comum para a investigao e desenvolvimento.

Os Eurocdigos, se por um lado so o corolrio de uma investigao, de uma certa forma e contexto potenciam e incentivam tambm essa mesma investigao, desenvolvimento e a inovao de produtos e servios, obviamente tambm devido a uma concertao comum aos estados membros no que toca disponibilizao de informao de carcter cientfico por parte das entidades que a tal se dedicam, permitindo assim a todos os investigadores interessados uma mais clere e melhor utilizao da mesma.

Por outro lado, tambm ao nvel do cidado comum, e potencial consumidor, a implementao dos Eurocdigos poder e dever ser de uma mais-valia assinalvel. A uniformizao dos nveis de segurana e desempenho permitir assim que os cidados fiquem escudados contra produtos de qualidade inferior, provocando assim a disponibilizao de uma mais vasta gama de produtos de maior qualidade e preos ajustados. Tambm constituir uma vantagem assinalvel pela implementao do Eurocdigos, o incremento de facilidade na mobilidade dos cidados entre os vrios estados membros, para tcnicos que pretendam exercer a sua actividade, dado que o reconhecimento de habilitaes e certificaes desburocratizado devido uniformizao que determinadas Directivas, como a 89/106/CEE e 2004/18/CE, introduziram.

A introduo e adaptao dos Eurocdigos em Portugal, tem sido um processo com lenta evoluo, de certa forma, talvez com base no dito e escrito por diversos especialistas na matria, que no raras vezes referiram as poucas alteraes de fundo que os mesmos carregavam consigo, quando comparados com os actuais regulamentos Nacionais em vigor.

sabido que os primeiros regulamentos nacionais elaborados foram alvo de sucessivas revises, umas mais profundas que outras, que resultaram nos actualmente ainda em vigor a partir de meados dos anos 80. Estes regulamentos, de grande qualidade, e baseados numa filosofia de clculo dos estados limite (tal como os Eurocdigos)

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abrangem os projectos de estruturas mais usuais e comuns, tais como edifcios e pontes, e aos materiais mais utilizados, tais como o ao e o beto, dos quais assinalamos os mais importantes:

1. Regulamento de Segurana e Aces para Estruturas de Edifcios e Pontes (RSA);

2. Regulamento de Estrutura de Beto Armado e Pr-esforado (REBAP); e 3. Regulamento de Estruturas de Ao para Edifcios (REAE).

Os Eurocdigos vm, num certo sentido, suprimir a omisso na vigente regulamentao nacional, onde de facto existia algum vazio para os devidos efeitos nomeadamente nas reas da geotecnia, estruturas de madeira, alumnio e alvenaria, assim como em termos de aco do fogo. Quando se consideram projectos de estruturas beto armado e pr-esforado, pela qualidade intrnseca dos actuais regulamentos e dada a ausncia de corte radical com as prticas correntes, at pela j referida filosofia de clculo baseada nos estados limites, a introduo dos Eurocdigos analisada sobretudo numa ptica complementar e de actualizao.

Estabelecendo a comparao entre os Eurocdigos e a regulamentao nacional actual (Tabela 2.1), verifica-se que os Eurocdigos 0, 1 e 8 abrangem e actualizam o RSA, o Eurocdigo 2 o REBAP e o Eurocdigo 3 o REAE.

TABELA 2.1: CORRESPONDNCIA DOS EUROCDIGOS COM A REGULAMENTAO NACIONAL EXISTENTE.

Eurocdigos Regulamentos Naconais Eurocdigo 1 RSA Eurocdigo 2 REBAP Eurocdigo 3 REAE Eurocdigo 4 - Eurocdigo 5 - Eurocdigo 6 - Eurocdigo 7 - Eurocdigo 8 RSA Eurocdigo 9 -

Assim, correcto afirmar-se, que a implementao dos Eurocdigos vem trazer a todas as entidades implicadas nesta rea especfica, mtodos de clculo mais actualizados e abrangentes na medida em que permitem a adopo de solues mais econmicas e energicamente eficientes e com maior diversidade na utilizao de materiais, pelo menos de uma forma regulamentar. Na realidade, pese embora os Eurocdigos estejam amplamente virados para a segurana estrutural, com responsabilidades directas na segurana das construes e pessoas, indissocivel a ligao a um vasto conjunto de normas europeias, que pretendem a uniformizao de produtos e procedimentos, cujo

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objectivo primordial se prende com um desenvolvimento sustentvel baseado tambm numa proteco ambiental bem definida.

De referir por fim, que em Portugal, a implementao dos Eurocdigos est a cargo do Instituto Portugus da Qualidade (IPQ) e da Comisso Tcnica CT 115. O IPQ tem como responsabilidade a publicao dos Eurocdigos como Normas Portuguesas (NP), enquanto a CT115 est encarregue da transposio dos Eurocdigos para o quadro regulamentar nacional. A CT 115, designada Eurocdigos estruturais, uma comisso do Organismo de Normalizao Sectorial (ONS), que desde 1991 o Laboratrio Nacional de Engenharia Civil (LNEC). A CT 115 criou dez grupos de trabalho, um para cada Eurocdigo respectivamente, cujo principal objectivo incide na preparao das Normas Portuguesas, que transpem os Eurocdigos para a legislao nacional, e tambm dos respectivos Anexos Nacionais, que definem os parmetros de aplicao nacional.

2.2.2 Os Eurocdigos e as estruturas em forma de torre No dimensionamento especfico das estruturas em forma de torre, nomeadamente a monopolo metlica para telecomunicaes, necessrio ainda ter em conta os regulamentos nacionais ainda em vigor, nomeadamente o RSA, embora desde meados de 2010 a maioria dos Eurocdigos e respectivos anexos nacionais j estejam editados em portugus, permitindo assim a disponibilizao de maior informao especfica para esse tipo de estruturas.

Tendo em conta os anos j decorridos desde a sua publicao, o RSA, permitiu ainda assim uma definio rigorosa das aces e sua interaco com as respectivas estruturas. O vento, a aco fundamental e preponderante no dimensionamento deste tipo de estruturas, o que independentemente da panplia de diferentes tipos de perfis e geometrias utlizadas nestas estruturas, o RSA praticamente disponibiliza indicaes para todas elas, dado possuir um nmero vasto de casos tpicos de seces.

a parte 1-4 do Eurocdigo 1, que trata da quantificao da aco do vento em estruturas. Tal como j referido anteriormente, e tambm como para a maioria dos restantes Eurocdigos, este disponibiliza informao complementar que por vezes ultrapassa o domnio da estrita aplicao dos regulamentos. Acrescentando ao facto de tambm apresentar metodologias de clculo para a quantificao do vento em outras estruturas, tais como estruturas de suporte de bandeiras, e outros efeitos de interaco do vento com a estrutura, como os casos de instabilidade aerodinmica e de vibrao transversal direco do vento, e at pela sua recente publicao (incluindo o importante e imprescindvel anexo nacional) leva a que muitos projectistas ainda adaptem nesta fase, o RSA para o clculo da aco do vento, porque ainda se encontram ambas em vigor.

Para o clculo estrutural de estruturas metlicas, o Eurocdigo 3, formado por 20 partes, veio trazer uma evoluo e uma capacidade de resposta muito aprecivel face ao REAE.

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De facto, embora a ltima reviso ao REAE j apresente alguma melhoria assinalvel quando comparado com o seu antecessor, mesmo assim ficaram alguns pontos omissos, ou que remetiam pura e simplesmente para bibliografia estrangeira nomeadamente regulamentos e trabalhos cientficos de nvel reconhecido. Constitui exemplo do aspecto atrs referido o pargrafo 3 do art. 42. do REAE o qual se refere verificao da segurana em relao ao estado limite ltimo de encurvadura por varejamento e que refere que a determinao do valor de clculo das tenses actuantes, no caso de barras sujeitas simultaneamente a compresso e flexo () deve ser feita com base em regulamentao estrangeira que trate pormenorizadamente o assunto ou em trabalhos cientficos de nvel reconhecido.

Por esta e outras razes, como pelo tipo de estruturas metlicas que abrange, ou pelas metodologias de clculo j descritas, confirma-se assim, a mais-valia resultante da implementao do Eurocdigo 3, que embora seja de publicao recente pelo IPQ (incluindo o anexo nacional), j h algum tempo que utilizada por inmeros projectistas em detrimento do REAE.

2.3 Condicionalismos

O tipo de torres utlizadas no mbito das telecomunicaes, depende de condicionantes de diversas origens. Pois se estruturalmente, os cadernos de encargos dos operadores de telecomunicaes estabelecem critrios uniformes independentemente do tipo de estrutura a optar, por outro lado incluem especificaes que podem determinar a opo por uma ou outra forma de estrutura de torre, embora esse leque de opes esteja descrito ao longo deste captulo.

2.3.1 Objectivos de rdio A par das restries oramentais, a condicionante principal para a tomada de deciso sobre o tipo de estrutura a optar, tm a ver com a sua altura. Esta altura definida tendo em conta os seus objectivos, nomeadamente efectuar uma eficaz cobertura rdio. a base da tomada de deciso.

2.3.2 Topografia ou morfologia do terreno A topografia do terreno condiciona fortemente a opo pelo tipo de estrutura. A soluo est tambm influenciada pelo tipo de fundao necessria, que pode ser uma fundao mais ou menos robusta devido ao facto da necessidade de por vezes vencer alturas assinalveis ( 50 m).

2.3.3 Restries ou imposies de ordem pblica So restries por vezes difceis de ultrapassar em meios urbanos, dado que, ou por questes da existncia de regulamentos municipais que j abrangem este tipo de estruturas e seus objectivos especficos, seja na aplicao de regulamentao nacional

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pelo rgo competente (ANACOM), que por exemplo, exigem afastamentos mnimos destas estruturas a hospitais, escolas, etc, obrigam a que por vezes se tenha que optar por solues estruturais mais complexas e onerosas.

2.3.4 Restries ou imposies de ordem particular So restries ou imposies que por vezes so similares s encontradas nas autarquias, mas que por vezes possuem o facto de lhes acrescentar as limitaes impostas pelo cunho pessoal (cor de pintura, tipo estrutura preferida, etc) dos proprietrios, ou pelas circunstncias a que pertencem ou esto inseridas as propriedades em causa. Esto nesta situao especfica, por exemplo, os proprietrios de unidades hoteleiras, que salvo rarssimas excepes impem a instalao de torres tipo rvore, o que nos remete para outras dificuldades e assim para a restrio seguinte, a oramental.

2.3.5 Restries ou imposies oramentais uma restrio, que obviamente pela conjuntura actual a nvel mundial, e tambm pelo limite territorial a que estamos sujeitos e que levou ao abrandamento da expanso das estaes de telecomunicaes, ganhou preponderncia no decorrer dos ltimos anos. uma restrio incontornvel quando sucede, obrigando por vezes s anulaes dos prprios projectos, embora resulte na maioria dos casos de uma ou vrias restries anteriormente descriminadas. Para exemplificar a dificuldade inerente a esta restrio, dir-se- que a diferena entre a instalao de uma torre tubular normal de 30 m e a sua congnere no formato torre tipo rvore, obrigar a um incremento de quase 100% nos custos, quando se opta por esta ltima.

2.4 Torres mais comuns em Telecomunicaes

Em relao aos tipos de torres mais usuais utlizadas no mbito das telecomunicaes, ainda que como observmos, fortemente condicionadas pelos factores atrs enunciados, so:

1. Torres monopolo autosuportadas; 2. Torres treliadas 3. Torres monoplo tipo rvore 4. Torres tipo poste de beto

2.4.1 Torres monopolo autosuportadas a forma de torre mais comum, e geralmente constituda por troos tubulares (Ilustrao 2.1) ou por troos em forma de tronco de pirmide de seco poligonal (Ilustrao 2.2), os quais podero tambm variar 6, 8, 12, 16 ou 24 faces.

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ILUSTRAO 2.1: TORRE COM TROOS TUBULARES

ILUSTRAO 2.2: TORRE COM TROOS EM FORMA DE TRONCO PIRMIDE

Este tipo de torres para alm da j observada forma de concepo, ou seja, constitudas por troos tubulares e outras por troos em forma de tronco de pirmide, apresentam ainda uma diversidade nas suas caractersticas.

O tratamento anticorrosivo, que pode variar entre a galvanizao e a metalizao, sendo este o mtodo mais utilizado.

O tipo de fundao, pode variar entre pego e sapata, sendo mais corrente a utilizao de fundaes superficiais.

O tipo de ao da estrutura da torre, pode variar entre o ao da classe S235 e o ao da classe S275. Normalmente, a classe S275 est mais associada aos fabricantes das torres com troo em forma de tronco piramidal, enquanto a classe S235, est mais associada s torres monopolo com troos tubulares.

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O tipo de ao constituinte dos chumbadouros, que pode variar ente o S235 e o S355. Maioritariamente utilizado o S235, sendo escassa a utilizao das restantes classes de ao S275 e S355.

O tipo de ligao entre os diferentes troos das torres, pode ser por encaixe (Ilustrao 2.3) ou por ligao aparafusada (Ilustrao 2.4). Em maioria so realizados em forma de encaixe, formalizados pela sobreposio de um determinado comprimento. A ligao do ltimo troo fundao assegurada por meio de uma chapa aparafusada em chumbadouros encastrados numa fundao.

ILUSTRAO 2.3: TORRE COM LIGAO ENTRE TROOS POR MEIO DE ENCAIXE.

ILUSTRAO 2.4: TORRE COM LIGAO APARAFUSADA ENTRE TROOS.

As torres monopolo, pela sua rapidez de fabrico, transporte para os locais de instalao, assim como na sua montagem, revelam uma enorme versatilidade. Estas torres tambm podem ser instaladas com facilidade para alturas entre os 15m e os 50m, nos mais variados cenrios, embora sejam mais utilizadas na faixa entre 20m e 30m. Foram e so torres com elevado sucesso entre os operadores de telecomunicaes. As suas maiores desvantagens residem acima de tudo, no custo do seu fabrico, e na necessidade de recorrer a gruas para a sua montagem o que tem originado uma menor procura deste tipo de torres.

2.4.2 Torres treliadas tambm uma das formas mais comuns de torre no mbito de telecomunicaes, sendo mesmo a soluo estrutural mais utilizada por um dos operadores de Portugal. So torres que para alm de existirem sobre duas formas de modelo estrutural, treliadas espiadas e treliadas autosuportadas, semelhana das monopolo, possuem outras caractersticas na sua constituio que podem variar de acordo com o projectista e/ou fabricante.

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O tipo de modelo estrutural, pode ser em trelia autosuportada ou trelia espiada. As torres treliadas autosuportadas possuem as vantagens das monopolo, incluindo a faixa entre 15m e 50m em que rentvel a sua instalao num binmio tcnico-econmico, acrescentado o facto de permitirem ainda a sua montagem de forma manual o que obviamente aumenta a sua versatilidade, principalmente em locais remotos, em que os apoios de meios mecnicos so escassos, ou mesmo locais de difcil acesso. Constitui tambm uma vantagem a possibilidade de utilizao deste tipo de estrutura em meios urbanos, nomeadamente topos de edifcio at alturas de 15m, dado a sua constituio mais aligeirada. Como desvantagem, embora de escassa importncia quando comparadas com outras, ser o maior impacto visual que uma estrutura deste gnero apresenta.

Em relao s torres treliadas espiadas, so estruturas que por possurem uma estrutura de certa forma mais aligeirada, permitem uma mais vasta utilizao tanto em meio rural com ligao ao terreno atravs de uma fundao para a base da torre e macios de ancoragem para fixao das espias, assim como em meios urbanos, em que geralmente se procura fixar a base da torre a um elemento estrutural dos edifcios (por norma um pilar) tal como para as ancoragens necessrias fixao das espias. So torres que possuem como vantagem natural, para alm de tambm poderem dispensar a utilizao de grua, embora obviamente com limitaes de ordem tcnica, segurana e econmica, consiste na sua capacidade em poderem atingir enormes alturas ( 80m) sem que necessite de uma estrutura demasiado pesada e numa relao custo-beneficio serem de facto as mais econmicas at alturas de cerca dos 40 m. Como grande desvantagem, poder considerar-se a necessidade de uma rea considervel para a implantao da sua estrutura, que aumentar exponencialmente medida que as exigncias de altura para a mesma tambm aumentem. As espias que compem a estrutura, e so o elemento essencial para que a mesma verifique a segurana, geralmente dispem-se em 1 ou mais nveis de espiamento (dependendo do projectista e altura a que se prope a torre) e em 120 entre as mesmas no plano horizontal. O material que as constitui, usualmente composto por ao, fibra ou ambas.

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A) ESPIADA APOIADA NO SOLO B) AUTO-SUPORTADA C) AUTO-SUPORTADA EM EDIFICIO

ILUSTRAO 2.5: TORRE TRELIADA.

As torres podem variar tanto na constituio da sua base como no seu prprio desenvolvimento em altura. Pode-se afirmar que maioritariamente, as torres possuem uma estrutura geometricamente prismtica (Ilustrao 2.6), cujos montantes se mantm constantes em altura. Uma minoria apresenta uma geometria piramidal (Ilustrao 2.7), onde o afastamento entre montantes diminui entre si em altura, quer de forma gradual, quer de forma mais acentuada, atravs da utilizao de troos de reduo de reduzida dimenso. Quanto s bases, neste caso mais usual a utilizao de uma base triangular, sendo escassa a utilizao numa geometria de base quadrangular.

ILUSTRAO 2.6: TORRE TRELIADA AUTOSUPORTADA COM GEOMETRIA PRISMTICA

ILUSTRAO 2.7: TORRE TRELIADA AUTOSUPORTADA COM GEOMETRIA PIRAMIDAL

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Por opo dos projectistas, ou mesmo devido a restries de variada ordem, conforme descrito atrs, as formas que constituem este tipo de torres apenas se distribuem entre triangulares (Ilustrao 2.8) e quadrangulares (Ilustrao 2.9), embora com ligeira vantagem na utilizao das primeiras. A maior utilizao das torres em forma quadrangular, talvez se deva a uma maior utilizao dos montantes em cantoneira que implicam a adopo dessa forma.

ILUSTRAO 2.8: TORRE TRELIADA TRIANGULAR

ILUSTRAO 2.9: TORRE TRELIADA QUADRANGULAR

Na constituio dos montantes a maior percentagem de utilizao, esmagadora mesmo, tem sido de perfis tubulares, sendo assim utilizado o perfil em cantoneira (Ilustrao 2.10) numa pequena percentagem. Quanto s travessas, a sua constituio j inversa quando comparada com os montantes, dado ser precisamente o perfil em cantoneira o mais utlizado em detrimento do perfil em tubo (Ilustrao 2.11). Por ltimo, refere-se que na formao de contraventamento usual utilizar tanto cantoneira, como tubos ou mesmo vares.

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ILUSTRAO 2.10: TORRE TRELIADA COM MONTANTES, CONTRAVENTAMENTOS E

TRAVESSAS EM CANTONEIRA.

ILUSTRAO 2.11: TORRE TRELIADA COM MONTANTES, CONTRAVENTAMENTOS E

TRAVESSAS EM TUBO.

Tal como para as monoplo, o tratamento anti-corrosivo pode variar entre a metalizao e a galvanizao, sendo neste caso de torre especfico, a galvanizao o mtodo preferido.

O ao S235 a classe de ao mais utilizada em montantes e travessas. Em menor escala, est a utilizao do ao classe S355 nos montantes e de S275 nas travessas.

2.4.3 Torres tipo rvore Como j referido, uma das restries que poder decidir que modelo de torre instalar num determinado projecto, sero as impostas pelos proprietrios particulares. Destes, os proprietrios e propriedades que envolvam unidades hoteleiras, e embora tambm surjam entidades pblicas a exigi-lo tambm, nomeadamente em espaos de sua jurisdio de carcter predominantemente turstico, apenas permitem a instalao de solues estruturais dissimuladas, que assim diminuam drasticamente o impacto visual.

neste campo de aco, que entram as torres tipo rvore (Ilustrao 2.12), que no passam de uma torre monopolo dissimulada em que os troos so ligados ente si pelo mtodo de encaixe. Como geralmente o tipo de cobertura rdio que os projectos deste calibre necessitam, incide essencialmente sobre as unidades hoteleiras em questo ou locais pblicos de interesse turstico, as estruturas em forma de torre rvore no ultrapassam os 30mt, sendo mesmo mais comuns entre os 20m e os 30m. Tambm neste tipo de estruturas existem algumas diferenas na sua constituio, que importante salientar.

Dado os objectivos a que a mesma se prope, ou seja, colocar cobertura rdio mvel em unidades hoteleiras, zonas de lazer, balneares, etc. de interesse turstico tambm

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pblico, em geral a referida camuflagem apenas varia entre forma de pinheiro e palmeira, podendo ainda conseguir-se outras conforme solicitao.

A) EM FORMA DE PALMEIRA. B) EM FORMA DE PINHEIRO COM 20M.

C) EM FORMA DE PINHEIRO COM 30M

ILUSTRAO 2.12: TORRE RVORE

Ainda que por vezes o aspecto visual deste tipo de estruturas apresente a cor e textura para o qual se pretende a sua dissimulao, as mesmas necessitam sempre de um tratamento anticorrosivo, sendo neste caso especfico, a galvanizao o mtodo mais utlizado.

Como j referido, este tipo de estrutura, a torre rvore, no passa de uma estrutura monopolo com camuflagem ou dissimulao. Nesse sentido, por permitir o encaixe da dissimulao da melhor forma possvel, recorre-se a troncos constitudos em forma de pirmide de seco poligonal, em que maioritariamente o nmero de faces adoptada para tal, 24, sendo menos utilizadas 16 e 18 faces.

Dada a maior resistncia ao vento deste tipo de estrutura, devido maior rea de exposio que a camuflagem ou dissimulao impe, o ao S355 mais utlizado com ao estrutural, sendo quase residual a utilizao do ao da classe S275. Para a constituio dos pernos dos chumbadouros, a utilizao em tudo semelhante verificada para a estrutura da torre. De notar, que globalmente existe uma assinalvel diferena nas opes pelas classes de ao, quando comparadas as torres monopolo sem dissimulao com as mesmas dissimuladas, o que se justifica em grande parte pela razo atrs apontada.

2.4.4 Torres em Beto ou poste de beto pr-esforado No incio da expanso da rede mvel, principalmente atravs de um fabricante reconhecido no fabrico de estruturas em beto, foram instaladas diversas torres com a

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estrutura em beto pr-esforado (Ilustrao 2.13). No entanto, com o surgimento no mercado da concorrncia das torres metlicas, mais versteis, em contraponto com as de beto pr-esforado, possuidoras de peso prprio demasiado elevado (torres entre 20m e 40m), a sua incapacidade em subdividir-se em troos que permitiam o seu transporte para os locais de instalao de uma forma mais acessvel, assim como uma montagem mais facilitada, e a exigncia de uma manuteno mais dispendiosa, levou rapidamente anulao da sua produo para este objectivo. Actualmente, para projectos que exijam alturas de torres principalmente at 15m, e em que as restries oramentais tambm ditem regras, dado que para essas alturas as desvantagens para este tipo de estrutura anulam-se, est-se a optar com alguma regularidade por postes de beto pr-esforado similares aos que se encontram no suporte das linhas elctricas e rede fixa de comunicaes.

So de facto solues muito econmicas e rpida execuo, mas que servem essencialmente para efectuar necessidades de rdio especficas e de pouca envolvncia na sua cobertura. De referir ainda, que so solues estruturais basicamente suportadas na disponibilidade destas torres especificamente pr-fabricadas para outros fins, e que por isso mesmo, possuem enormes limitaes na colocao de equipamentos de telecomunicaes com rea de exposio aco do vento assinalvel.

ILUSTRAO 2.13: TORRE TIPO POSTE BETO PR-ESFORADO

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2.5 Consideraes finais

Neste captulo, foram apresentados regulamentos nacionais que ainda so utilizados nas anlises estruturais das torres utilizadas no mbito das telecomunicaes.

A implementao dos Eurocdigos, as suas vantagens e a ligao aos actuais regulamentos, foram temas tambm abordados neste captulo. A recente publicao de alguns destes Eurocdigos juntamente com os seus anexos nacionais, nomeadamente os que influem directamente no clculo e anlise deste tipo de estruturas, para alm de uma maior riqueza e rigor da informao disponibilizada para os projectistas e todos os intervenientes neste meio, tambm vieram trazer maior responsabilidade na adequao das respostas questo do desenvolvimento sustentvel e de qualidade ambiental.

Por fim, foram referidas as solues estruturais das torres que mais correntemente se utilizaram ao longo da ltima dcada e meia no territrio nacional. Por fim, refere-se para alm das diversas condicionantes j escalpelizadas, que podem influir na escolha da soluo estrutural, que, tal como na generalidade das reas de negcio, tambm esta, a de telecomunicaes, foi afectada pela crise econmica global. Nesse sentido, nos ltimos anos, temos vindo a assistir restrio oramental como principal condicionante nas instalaes de determinadas torres, procurando-se cada vez mais compatibilizar a questo de segurana e ambiental com a questo econmica, deixando assim em segundo plano as questes estticas.

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Captulo 3

Captulo 3 Inspeces numa torre de telecomunicaes

3.1 Consideraes iniciais

Os acidentes ou incidentes, que ao longo destes ltimos 15 anos, resultaram em colapso estrutural das estruturas em forma de torre foram escassos. Pese embora os incidentes mais recentes, que sero descritos ao longo deste captulo, de salientar que em geral os incidentes com torres ligados ocorrncia de fenmenos atmosfricos raros, no tm conduzido a situaes de colapso graas a uma manuteno preventiva eficiente.

Na realidade, com o aumentar da sensibilizao e das exigncias quanto s questes da qualidade, ambientais e de segurana, o papel, tanto de uma fiscalizao rigorosa e no cumprimento dos regulamentos existentes na fase de projecto e construo, assim como na fase de inspeco ao abrigo da manuteno futura, essencial para o sucesso e longa vida das estruturas.

Neste captulo, faremos uma descrio das actividades inerentes s inspeces tcnicas deste tipo de estruturas, cujo objectivo assegurar as condies de segurana e salubridade para enfrentar o tempo de vida til, de uma forma funcional para o fim a que se destina. As inspeces s torres de telecomunicaes so baseadas em observao visual de patologias e tambm em ensaios no destrutivos. Os principais objectivos das inspeces visuais, para alm de outros, so a verificao do estado da pintura e a observao e identificao de pontos de corroso. Os ensaios no destrutivos, so essencialmente, a realizao de ultra-sons, que visam a medio das espessuras das seces da torre, e a magnetoscopia ou ensaio por lquidos penetrantes, cujo objectivo a verificao de existncia de fissuras na estrutura da torre. Neste captulo, vo ser descritas as actividades inerentes s inspeces correntemente efectuadas generalidade das estruturas em torre. Para alm das inspeces correntes, quando ocorre um incidente ou acidente, usual efectuar um documento com levantamento do estado da estrutura, determinao das causas, e se houver justificao, elaborar clculos estruturais para verificao da segurana ou do comportamento durante a ocorrncia do fenmeno anormal. Este tipo de inspeco devido sua diversidade, porque depende do tipo de colapso, vai ser descrito com a apresentao de um caso real.

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3.2 Inspeces Correntes em torres de telecomunicaes

Todas as estruturas, independentemente da actividade ou meio onde esto inseridas, percorrem resumidamente 4 grandes fases ao longo da sua vida til, o projecto, a construo, a explorao e a desinstalao ou demolio. sobre a fase da explorao que a inspeco fundamental para que a mesma seja executada da forma mais segura e econmica possvel.

Para que uma estrutura consiga desempenhar ao longo da sua vida til os objectivos a que se props, a sua manuteno ter de ser assegurada de uma forma racional, planeada e com um modelo bem definido em todas as suas vertentes, nomeadamente na segurana, na qualidade e no ambiente.

Conforme j referido anteriormente, na actividade das telecomunicaes em Portugal, sensivelmente entre 1994 e 2005, o objectivo preponderante para as operadoras da rede mvel, passou pela expanso ao longo do territrio nacional da forma mais rpida possvel, que garantisse tambm a melhor cobertura rdio possvel.

Neste momento, com esse objectivo praticamente concludo, os operadores, depararam-se com um outro problema emergente, o envelhecimento das estruturas j instaladas e a necessidade de as manter operacionais, num mnimo pelo perodo geralmente atribudo a este tipo de estruturas, ou seja 30 anos. no cumprimento desse objectivo, que so formadas duas vias no mbito da manuteno: a manuteno preventiva e a manuteno correctiva. A correctiva em geral resulta da primeira, a preventiva, que lhe d as indicaes precisas onde intervir, que para isso, se baseia fortemente no tipo de inspeces efectuadas s estruturas, tais como as que sinteticamente sero descritas.

As inspeces so planeadas e realizadas periodicamente e exigem um mnimo de 2 anos de garantia aps a execuo da correctiva. So importantes para aferir das condies estruturais das torres, e podem inclusive levar ao abate ou substituio das mesmas, de acordo com o reportado no respectivo relatrio, efectuado por entidades reconhecidas para o efeito.

Assim, embora no sendo ponto essencial deste trabalho, apresentam-se resumidamente os parmetros para inspeco estrutural das torres, cuja definio revela bem a preocupao por parte dos operadores de telecomunicaes mveis em assegurar a vitalidade das mesmas.

3.2.1 Torres Metlicas (monopolo, treliadas e treliadas espiadas) A inspeco de torres metlicas, monopolo e treliadas dever assentar nos seguintes parmetros:

A) - Conformidade dos elementos metlicos estruturais 1) - Verificao da verticalidade da torre.

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2) - Adequao dos troos constituintes da torre, face ao disposto em projecto. 3) - Adequao da espessura da chapa dos troos da torre, face ao disposto em projecto. Para a deteco da espessura da chapa, poder ser utilizado o ensaio de ultra-sons (NP EN 10228 3).

4) - Torres treliadas: Verificao da espessura das paredes dos elementos.

5) - Identificao do tipo de ao constituinte da torre.

6) - Deteco de empenos, deformaes localizadas e fissuras nos troos tubulares.

7) - Deteco de deformao, oxidao, desgaste ou fissuras nas flanges de ligao aparafusada.

8) - Torres treliadas: Encurvadura de diagonais ou travessas.

9) - Verificao da adequao do comprimento de entalhe, nas ligaes por encaixe.

B) - Conformidade de ligaes 1) - Momentos de aperto de parafusos de classe ISO 898.

2) - Deteco de oxidao nas ligaes aparafusadas.

3) - Adequao dos elementos de ligao mecnica: parafusos, porcas e anilhas.

4) - Verificao do aperto dos parafusos da ligao por flange.

5) - Verificao do aperto dos pernos do chumbadouro.

6) - Torres treliadas: Verificao de desapertos, desgaste anormal ou escorregamento entre peas. Se durante a inspeco visual for detectado o escorregamento, dever ser efectuado um plano de reparao.

7) - Torres treliadas: Verificao do aperto dos parafusos com chave dinamomtrica por amostragem ao longo de toda a altura da torre (amostragem> 5%);

(8) - Deteco de descontinuidades e fracturas de soldaduras. Podero ser utilizados para a deteco de descontinuidades os ensaios de partculas magnticas (NP EN 1290:2000), ou de lquidos penetrantes (NP EN 1289).

9) - Torres treliadas Espiadas :Inspeco e verificao do sistema de espiamento.

10) - Torres treliadas Espiadas : Verificao das patilhas de fixao das espias na torre. A inspeco visual dever ser efectuada em 100% das patilhas de fixao das espias e devero ser submetidas ao ensaio de magnetoscopia (por amostragem) para deteco de fendas e/ou descontinuidade na soldadura.

11) - Torres treliadas Espiadas : Verificao dispositivo anti-torsor da torre.

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12) - Torres treliadas Espiadas :Verificao das ancoragens dos espiamentos e levantamento das suas condies de instalao.

13) - Torres treliadas Espiadas : Verificao e levantamento das caractersticas dos macios de fundao da torre e das ancoragens dos espiamentos.

14) - Torres Treliadas Espiadas: Levantamento das caractersticas dos macios enterrados e das dimenses dos vares da ancoragem. Consideram-se macios enterrados todos aqueles que no estejam superfcie do terreno e cujo interface ancoragem/macio no possa ser inspeccionado visualmente.

C) - Conformidade de revestimentos de proteco 1) - Conservao e homogeneidade da cor.

2) - Averiguao da aderncia da pelcula de tinta.

3) - Deteco de lascas e empolamento do revestimento de tinta.

4) - Medio das espessuras do revestimento.

3.2.2 Torres tipo rvore A inspeco de torres rvore dever assentar nos seguintes parmetros.

A) - Conformidade dos elementos metlicos estruturais 1) - Verificao da verticalidade da torre.

2) - Adequao dos troos constituintes da torre, face ao disposto em projecto. 3) - Adequao da espessura da chapa dos troos da torre, face ao disposto em projecto. Para a deteco da espessura da chapa, poder ser utilizado o ensaio de ultra-sons (NP EN 10228 3).

4) - A leitura das espessuras dos troos da torre dever ser efectuada por amostragem e em vrios pontos, com acesso a partir do interior da torre.

5) - Identificao do tipo de ao constituinte da torre.

6) - Deteco de empenas, deformaes localizadas e fissuras nos troos tubulares.

7) - Verificao da adequao do comprimento de entalhe, nas ligaes por encaixe.

B) - Conformidade de ligaes 1) - Momentos de aperto de parafusos de classe ISO 898.

2) - Verificao do aperto dos pernos do chumbadouro.

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3) - Deteco de descontinuidades e fracturas de soldaduras. Podero ser utilizados para a deteco de descontinuidades os ensaios de partculas magnticas (NP EN 1290:2000), ou de lquidos penetrantes (NP EN 1289).

C) - Conformidade de revestimentos de proteco 1) - Conservao e homogeneidade da cor.

2) - Medio das espessuras do revestimento anti corrosivo.

3) - Verificao do estado da casca de rvore revestimento em poliuretano expandido com 10 mm de espessura.

4) - Verificao do estado da tinta: aderncia e colorao.

3.2.3 Torres em beto A) - Conformidade dos elementos metlicos estruturais 1) - Verificao da verticalidade.

2) - Deteco de vrtices.

3) - Verificao da existncia de variaes geomtricas e deformaes localizadas no fuste.

4) - Verificao de beto delaminado, fendilhao grave, sinais de corroso nas armaduras e armaduras vista.

5) - Mapeamento da malha de armaduras com recurso a um pacmetro ou ferroscan.

6) - Medio da espessura do recobrimento das armaduras do fuste de beto, recorrendo ao ensaio de ultra-sons.

7) - Ensaio de esclermetro, se aplicvel, na determinao da classe de beto para verificao da conformidade com o disposto no projecto original da estrutura. 8) - Verificao de carbonatao do beto, em especial nas zonas com fendilhao grave e delaminao de beto.

9) Chumbadouro Ligao monoltica fundao na verificao da existncia de variaes geomtricas e/ou deformaes localizadas.

10) Chumbadouro Ligao monoltica fundao na verificao da existncia de beto delaminado, fendilhao grave, sinais de corroso nas armaduras e armaduras vista;

Por fim de referir, que para todas as torres, na realizao de inspeces, tambm exigido a apresentao de estudos de caracterizao geotcnica aos terrenos onde tais

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estruturas esto instaladas, assim como a inspeco rigorosa aos seus macios de fundao.

3.3 Inspeco de uma torre aps colapso

3.3.1 Consideraes iniciais No dia 22 de Dezembro de 2009, a zona oeste do Pas foi assolada por um fenmeno atmosfrico pouco comum, que a imprensa associou a um tornado. Com essa designao, ou outra, na realidade, e segundo a comunidade cientfica que estudou o fenmeno, foram observadas rajadas de vento com velocidades superior ao normal, que para alm de ter sido a causa do colapso de uma torre tubular em estudo (Ilustrao 3.1), tambm as podemos associar destruio de algumas torres de transporte de energia nessa mesma zona (Ilustrao 3.2)

ILUSTRAO 3.1: BASE DA TORRE E FUSTE INTERIOR COM ROTURA DA CHAPA.

ILUSTRAO 3.2: ESTRUTURA DE TRANSPORTE DE ENERGIA COLAPSADA A POUCA DISTNCIA DA

ESTRUTURA EM ANLISE

Em seguida e da forma mais clere possvel, foi realizado por uma entidade certificada e acreditada para o efeito, uma inspeco tcnica de avaliao de condio e caracterizao e avaliao de eventuais causas do colapso estrutural da torre tubular em estudo. o resultado desse estudo especfico que se passa a descrever.

3.3.2 Inspeco tcnica da estrutura da torre

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A estrutura objecto do presente estudo, uma torre autosuportada de 29,60m de altura at plataforma de antenas, e com tronco piramidal (Ilustrao 3.4). Os troos que constituem a torre, com alturas desde a base com 8,20m, 10m e 11,4m respectivamente, so ligados entre si por encaixe (Ilustrao 3.3), e so perfis metlicos cnicos de seco com 12 faces. As chapas quinadas que formam cada troo do fuste piramidal, so unidas com duas soldaduras longitudinais.

A torre encastrada numa fundao em beto armado atravs de 12 chumbadouros (M30) com porca e contra porca fixo flange da base da torre. A flange da base da torre soldada ao fuste do troo inferior da mesma com cutelos de reforo com 12mm espessura (Ilustrao 3.5), enquanto no topo do troo superior soldada uma chapa circular de apoio a plataforma, tambm atravs de cutelos reforo.

ILUSTRAO 3.3: TORRE COLAPSADA

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ILUSTRAO 3.4: ALADO DA TORRE COLAPSADA.

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ILUSTRAO 3.5: PORMENORES DA BASE DA TORRE COLAPSADA.

A inspeco tcnica realizada dividiu-se em 3 partes: i) inspeco visual; ii) levantamento da geometria da seco; iii) anlise estrutural.

Inspeco Visual 3.3.2.1

Estrutura Metlica

Embora a torre tivesse colapsado numa posio a 65 relativamente ao Norte magntico, dado a sua posio estar a impedir a normal circulao por uma via secundria, foi movida e recolocada numa posio com orientao de 0. (Ilustrao 3.6)

visvel, que a causa provvel do colapso estrutural e respectiva queda da torre, esteja associada rotura da chapa do fuste do troo inferior (Ilustrao 3.7), ligeiramente acima do nvel superior dos cutelos de reforo da chapa da base. Pelo que foi dado a observar, a rotura ocorreu com um corte directo na zona oposta orientao da queda da torre, indiciando uma rotura por traco. Tais indcios so reforados, quando se

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observa que a torre tombada no terreno, caiu como um todo, no tendo havido desagregao dos troos entre si.

ILUSTRAO 3.6: ASPECTO DA TORRE TOMBADA.

ILUSTRAO 3.7: ASPECTO DA BASE DA TORRE E DA ROTURA PELA CHAPA DA TROO INFERIOR DO FUSTE.

Ligaes soldadas

Foram observadas nas partes ntegras da estrutura, os cordes de soldadura (de canto) na ligao da flange de base a tubular de fuste e cutelos de reforo, assim como na ligao da chapa circular de apoio a plataforma no topo da torre, no tendo sido detectadas deficincias significativas.

Na zona acessvel ao interior da torre, visvel a penetrao total por parte de um dos cordes de soldadura longitudinais (Ilustrao 3.8). Os cordes de soldadura topo a topo (Ilustrao 3.9), das ligaes soldadas de fecho longitudinal dos troos do fuste encontravam-se tambm em bom estado.

ILUSTRAO 3.8: CORDO DE SOLDADURA COM PENETRAO TOTAL NO INTERIOR DA TORRE.

ILUSTRAO 3.9: ASPECTO DO CORDO DE SOLDADURA PELO EXTERIOR DO FUSTE

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Outras observaes

Foram realizadas observaes complementares, que poderiam fornecer outros dados pertinentes para as concluses do estudo em causa. Entre essas observaes, destacam-se as efectuadas ao solo envolvente fundao da torre, que se revelaram sem sinais de ocorrncias causadoras do colapso da torre (Ilustrao 3.10). No foram detectados assentamentos, assentamentos diferenciais, deslizamentos ou outros fenmenos.

No foram detectadas fissuras, fendilhaes ou desagregaes na superfcie visvel da laje de pavimento ou fundao. Os pernos analisados (12 M30) mostraram-se em ptimas condies para o desempenho a que estavam propostos inicialmente, dado ter sido realizada a verificao da ligao dos mesmos chapa da base da torre (tambm ela em excelente condio), sem que se tenha detectado o menor problema na sua solidez de ligao (Ilustrao 3.11).

Na vizinhana da torre de telecomunicaes, foram observadas vrias torres de transporte de energia elctrica totalmente destrudas, o que poder reforar a teoria da passagem de um fenmeno atmosfrico bastante violento e destruidor.

ILUSTRAO 3.10: PORMENOR DE PLANO DE ROTURA DE CHAPA FUSTE JUNTO A BASE.

ILUSTRAO 3.11: ASPECTO GERAL DA BASE DA TORRE E LIGAO A FUNDAO.

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Levantamento da geometria 3.3.2.2

Atravs da utilizao da fita mtrica, efectuaram-se medies aos diversos elementos constituintes da torre, relevantes para o seu estudo (Tabela 3.1).

TABELA 3.1: MEDIDAS EFECTUADAS TORRE.

Caracterstica medida Medio efectuada Altura da torre 29,60m

Troo 1 8,20m + zona de encaixe exterior na base (medio. de permetro) 785mm

Troo 2 10,00m + zona de encaixe Troo 3 11,40m + zona de encaixe

exterior no topo (medio entre faces) 275mm

Para a obteno da espessura do ao constituinte da parede do perfil tubular (Ilustrao 3.12), foi utilizado um aparelho de medio por ultra-sons (Ilustrao 3.13). Os valores apresentados nas tabelas 3.2 e 3.3, resultam, da mdia obtida para 5 medies. Foram tambm verificadas as espessuras de elementos de topo e da chapa da base.

TABELA 3.2: VALORES OBTIDOS PARA A ESPESSURA DA CHAPA DOS TROOS DA TORRE.

Espessuras de parede de perfil metlico (mm)

Troo n 1 (inferior) 5,22 Troo n 2 (intermdio) 4,57

Troo n 3 (superior) 4,54

TABELA 3.3: VALORES OBTIDOS PARA A ESPESSURA DOS ELEMENTOS DE TOPO E CHAPA DA BASE DA TORRE.

Espessuras de parede de perfil metlico (mm) Chapa de base da torre 25,31

Cutelos de reforo na base 12,61 Chapa de elemento circular de topo 12,34

Cutelos de reforo no topo 12,27

ILUSTRAO 3.12: MEDIO DA ESPESSURA DA CHAPA DO TROO 1 DA TORRE.

ILUSTRAO 3.13: MEDIO DA ESPESSURA DA CHAPA DO TROO 3 DA TORRE.

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Para alm das medies acima descritas, foram tambm verificados outros elementos constituintes da torre em estudo, tais como:

1. Escada de acesso ao topo, fixa ao fuste da torre por aparafusamento a perfis em "U" soldadas ao fuste da torre, com caminho de cabos de antenas de um dos lados.

2. Plataforma sobre chapas de apoio de topo com estrutura triangular e braos para suporte de antenas de painel, para raios e armadura de balizao area.

3. 6 Antenas ref. Kathrein 730370 (dimenses 1290 x 255 x 105 mm). 4. 3 Antenas marca Powerwave ref 7721.00 (dimenses 1309 x 167 x 89,5

mm) A recolha de todos os elementos constituintes da torre, inerentes sua estrutura ou no, importante, porque permite aferir todas as varveis pertinentes para a anlise estrutural a efectuar.

Anlise estrutural de torre 3.3.2.3

3.3.2.3.1 Introduo

Para aferir as condies de segurana da estrutura com base nas medies levadas a cabo no campo, efectuou-se uma anlise estrutural torre como trabalho complementar inspeco. Este estudo vai permitir tambm determinar as causas que levaram ao seu colapso. Os dados para realizar a anlise estrutural, para alm dos recolhidos no campo, passaram tambm pela disponibilizao do projecto original da torre.

Na avaliao das condies de segurana, foram consideradas as solicitaes regulamentares preconizadas pelo Regulamento de Segurana e Aces para Estruturas e Pontes (RSA) e os critrios de verificao estabelecidos no Regulamento de Estruturas de Ao para Edifcios.

3.3.2.3.2 Caractersticas da torre

Como j anteriormente referido, trata-se de uma torre monoplo tipo tronco piramidal. O seu fuste formado por perfis metlicos tubulares cnicos com seco dodecagonal, e que se ligam entre si por encaixe. No seguimento da inspeco levada a cabo no campo e na sequncia das medies efectuadas, a torre possui uma altura de 29.60m, seco com dimetro varivel entre 785mm na base e 275mm no topo, e espessuras que variam entre 5,22mm para o troo inferior e 4,54mm para o troo superior (Tabela 3.4).

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TABELA 3.4: CARACTERSTICAS DOS TROOS DA TORRE.

Troo Comprimento (m) Espessura (mm) 1 (inferior) 8,20 5,22

2 (intermdio) 10,00 4,57 3 (superior) 11,40 4,54

Para efeitos de clculo estrutural, foi contabilizado a escada de acesso ao topo da torre e um caminho de cabos coaxiais de um dos lados da mesma. Muito importante e seno mesmo decisivo para o referido clculo, nomeadamente na interaco com a aco do vento, foi a contabilizao dos perfis que constituem a plataforma (Ilustrao 3.14 e Ilustrao 3.15) que fica instalada no topo de torre, e serve de suporte e fixao a uma panplia de equipamentos, e que ser constituda por:

6 cantoneiras metlicas L 90x6 (mm); 6 cantoneiras metlicas L 100x8 (mm); 6 cantoneiras metlicas L 80x6 (mm); 3 perfis metlicos de seco circular = 90mm; 3 perfis metlicos de seco circular = 100mm; 12 perfis metlicos de seco quadrangular com 40mm;

As antenas existentes, outro aspecto importante pelas dimenses que apresentam, possuem as seguintes caractersticas:

6 antenas da marca Kathrein com referncia K730370, com dimenses 1290x255x105 (mm) ; peso de 6Kg;

3 antenas da marca Powerwave com referncia 7721.00, com dimenses 1309x167x89.5 (mm) ; peso de 9.7Kg;

ILUSTRAO 3.14: PORMENOR DE ALADO LATERAL DA PLATAFORMA DA TORRE.

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ILUSTRAO 3.15: PLANTA SUPERIOR DA PLATAFORMA PLATAFORMA DA TORRE.

3.3.2.3.3 Clculo estrutural As torres tubulares metlicas autosuportadas, so estruturas de uma enorme esbelteza e de pouca massa. Nesse sentido, foi efectuada uma anlise para quantificar os esforos nas seces crticas da torre para as aces regulamentares.

Grandezas e propriedades:

As dimenses utilizadas no modelo, tiveram por base o levantamento efectuado, assim como as caractersticas e propriedades dos materiais, tiveram com base as propriedades indicadas no certificado de qualidade incluindo na documentao fornecida pelo proprietrio da torre, a TMN:

1. Coluna: Ao ST-52.3 2. Tenso de cedncia: f y = 355 Mpa 3. Tenso de rotura traco: fu = 510 Mpa 4. Peso volmico () = 77 kN/m3

Aco do vento

As foras globais F, actuantes na direco do vento numa faixa de altura h1, so determinadas pela expresso:

F= d w

Co