A ocorrência de eventos de tornados no território nacional nos últimos anos tem apresentado um desafio para a engenharia de estruturas, ao passo em que os procedimentos normativos brasileiros de projeto de estruturas não tratam o problema de forma adequada. Nesse sentido, a filosofia da Engenharia Baseada em Desempenho surge com a metodologia mais adequada e racional de identificar e tratar as incertezas associadas ao projeto estrutural considerando ações de ventos extremos a fim de garantir níveis previsíveis de desempenho. Neste contexto, o objetivo principal do presente estudo é a aplicação desta nova metodologia em estruturas de linhas de transmissão típicas brasileiras considerando o comportamento não-linear dinâmico do conjunto torre-cabos sob ações de ventos de tornado. Para isso, um segmento de LT de 230 kV de circuito duplo é modelado a partir de um esquema dinâmico não-linear compacto para a consideração das não-linearidades materiais e geométricas do sistema estrutural. A utilização desse modelo mecânico permite a avaliação da influência dos cabos na resposta dinâmica do segmento de linha de transmissão. Além disso, são apresentados modelos de velocidade de tornados que serão utilizados para simular os carregamentos no domínio do tempo. Superfícies de fragilidade são construídas para três níveis de desempenho definidos como (Serviço, Controle de dano e Colapso), resultantes das análises numéricas com variação na velocidade, no raio e na posição do tornado em relação à uma das torres. A avaliação das taxas anuais de falha do segmento de LT é realizada a partir da integração das superfícies de fragilidade com as curvas de ameaça, obtidas de forma aproximada para a realidade brasileira a partir de resultados disponíveis na literatura. Os resultados mostram que a variação na dimensão radial do tornado não influencia nas respostas do segmento de LT, em termos de dano observado. Nenhum dano é observado quando o tornado atinge apenas os cabos. No entanto, verificou-se que a taxa de falha é criticamente dependente da probabilidade anual de ocorrência de cada raio, visto que a falha é condicional ao evento: uma das torres ser atingida.

The occurrence of tornado events in the national territory, in recent years, has presented a challenge for structural engineering, while Brazilian normative procedures for structural design do not adequately address the problem. Therefore, the philosophy of Performance-Based Engineering comes up as the most appropriate and rational methodology to identify and deal with the uncertainties associated with the structural project considering extreme wind actions, in order to insure predictable levels of performance. In this context, the main objective of the present study is the application of this new methodology in typical Brazilian transmission line structures, considering the dynamic non-linear behavior of the tower-cable set under tornado wind actions. For this, a double-circuit 230 kV LT segment is modeled using a compact non-linear dynamic scheme to consider the material and geometric non-linearities of the structural system. The use of this mechanical model allows the evaluation of the influence of the cables in the dynamic response of the segment of transmission line. In addition, tornado velocity models are presented that will be used to simulate loadings in the time domain. Fragility surfaces are built for three performance levels defined as (Service, Damage control and Collapse), resulting from numerical analyzes with variation in speed, radius and position of the tornado in relation to one of the towers. The evaluation of the annual failure rates of the TL segment is carried out from the integration of the fragility surfaces with the hazard curves, obtained approximately for the Brazilian reality from results available in the literature. The results show that the variation in the radial dimension of the tornado does not influence the responses of the LT segment, in terms of observed damage. Moreover, no damage is observed when the tornado only hits the cables. However, it was verified that the failure rate is critically dependent on the annual probability of occurrence of a given radius, since the failure is conditional to the event: tower hit.