Dimensionamento geotécnico de fundações rígidas submetidas a esforços de tombamento em subestações de energia elétrica: Estudo de caso Subestação Desterro 230/138 kV

Abstract

As subestações desempenham um papel fundamental no sistema transmissão de energia elétrica. Semelhante a outras fundações, as fundações em subestações devem atender concomitantemente as condições de segurança e de serviço. Por causa da presença de equipamentos menos robustos, fundações diretas são empregadas quando tecnicamente viáveis. Sendo que estas serão solicitadas principalmente ao tombamento devido a presença de esforços horizontais significativos. Além disso, há necessidade de considerar as exigentes restrições de deflexão da fundação a fim de garantir a segurança e funcionamento adequado do equipamento. Este trabalho possui como objetivo o estudo e a análise do dimensionamento geotécnico de fundações rígidas submetidas a esforços de tombamento em subestações de energia elétrica. Foram empregados os métodos de Sulzberger (1945) e Russo (1980) a fim de realizar o dimensionamento geotécnico de um tubulão curto e um bloco de seção quadrada para um Transformador de Potencial Capacitivo da subestação localizada no município de Florianópolis, Santa Catarina. Ambos os métodos são baseados no modelo de molas lineares com o intuito de avaliar a interação solo-fundação. Empregou-se também o método proposto por Sherif (1974) para avaliar a segurança de estabilidade lateral. Os resultados obtidos demonstram que as restrições de serviço governam o dimensionamento da fundação e, desta maneira, uma análise da interação solo-fundação se faz necessária. Conclui-se que os dois métodos apresentaram resultados muitos próximos para o dimensionamento geotécnico de um tubulão curto, mas apresentam resultados com até 20% de diferença para o caso de um bloco de seção quadrada. Por fim, foi possível concluir que o bloco de seção quadrada apresenta uma maior resistência ao tombamento que o tubulão curto para a mesma rotação.

Electrical substations are an essential part in the electric energy transmission system. Similar to other foundations, the substations foundations must concomitantly comply with the ultimate strength design and allowable stress design. Due to the presence of less robust electrical equipments, shallow foundations are used when technically viable. The foundations are subjected mainly to large overturning moments due to the presence of significant transverse loads. Moreover, it is necessary to consider the demanding deflection limitations of the foundation in order to guarantee eletrical safety and adequate operation of the equipment. The objective of this work is to study and analyze the geotechnical design of rigid foundations submitted to overturning moments in electrical substations. Sulzberger's (1945) and Russo's (1980) methods were employed in order to evaluate the geotechnical design of a short caisson and a square section blok for a Capacitor Voltage Transformer of the substation located in the city of Florianópolis, Santa Catarina, Brazil. Both of the methods are based on the subgrade linearly elastic reaction, intending to evaluate the soil-foundation interaction. The method proposed by Sherif (1974) was also employed to evaluate the security of lateral stability. Results demonstrate that the allowable stress method control the design of the foundation; therewith, an analysis of the soil-foundation interaction is necessary. The two methods produced very close results for the geotechnical design of a short caisson, but produced results with up to a 20% difference for the case of a square section blok. The square section blok provides a higher resistance to the overturning moment than the short caisson for the same deflection.