Otimização multinivel de vigas de concreto armado via algoritmos genéticos

Oliveira, Lucas Façanha de

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Tipo:	Dissertação
Título :	Otimização multinivel de vigas de concreto armado via algoritmos genéticos
Autor :	Oliveira, Lucas Façanha de
Tutor:	Melo, Antônio Macário Cartaxo de
Palabras clave :	Engenharia de estruturas;Concreto armado;Algoritmos genéticos;Otimização
Fecha de publicación :	2014
Citación :	OLIVEIRA, L. F. Otimização multinivel de vigas de concreto armado via algoritmos genéticos. 2014. 114 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil: Estruturas e Construção Civil)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
Resumen en portugués brasileño:	O concreto armado é um material compósito que possui uma extensa aplicação no mercado da construção civil. Estima-se que sejam utilizados 11 bilhões de toneladas de concreto por ano no mundo. As vigas em concreto armado são elementos estruturais que possuem aplicações em edifícios, residências, viadutos, entre outros e são projetadas via método tradicional de tentativa e erro, atendendo requisitos de norma relativas à resistência, estabilidade, rigidez e durabilidade. Após um pré-dimensionamento, executam-se ciclos iterativos de análise e dimensionamento. No dimensionamento, um requisito é usado para definir o projeto e os demais são verificados. Modificações e a parada são controladas pelo projetista. No método de projeto ótimo, por sua vez, busca-se a combinação de variáveis com o melhor desempenho em relação a um dado critério (custo, peso, resistência, entre outros) e busca-se a melhor combinação de variáveis que satisfaz todos os critérios normativos e resulte no projeto com o melhor desempenho. Em geral, usa-se o custo como medida de desempenho e os trabalhos se diferenciam pela natureza das variáveis de projeto e pela inclusão dos detalhes de armadura que podem elevar exponencialmente a complexidade do problema. O objetivo deste trabalho é formular um modelo de otimização para minimização do custo de vigas de concreto armado, que detalhe a disposição da armadura na seção de concreto de forma simplificada. Tal problema, levando-se em consideração as variáveis relativas ao detalhamento da seção, possui uma grande complexidade, por isso, dividiu-se o modelo em dois níveis. No primeiro nível (global), minimiza-se o custo com as dimensões das seções (discretas) e as áreas de armadura longitudinais (contínuas) como variáveis, e consideram-se restrições de resistência (ELU), deformação (ELS) e ductilidade. A armadura transversal já é detalhada neste nível. Estratégias para incluir no custo da armadura o efeito dos cortes e ancoragens sem as bitolas definidas são sugeridas. No segundo nível (local) busca-se o arranjo de armaduras longitudinais, considerando os cortes destas, com o menor volume. As variáveis descrevem a topologia das barras nas seções e restrições de boas práticas de projeto e de compatibilidade geométrica são verificadas. As análises lineares são realizadas com elementos finitos clássicos de viga utilizando o programa FAST e os dois modelos de otimização são resolvidos usando o algoritmo genético do programa BIOS. Os parâmetros do AG são calibrados com exemplos testes e são feitas aplicações a exemplos da literatura. A sensibilidade da solução é estudada para variação de parâmetros de custos da função objetivo.
Abstract:	Reinforced concrete is a composite material that has extensive application in the construction market. It is estimated that 11 billion tons of concrete per year are used in the world. The reinforced concrete beams are structural elements that have applications in buildings, homes, bridges, etc. and are designed via traditional method of trial and error, following standard recommendations concerning to the strength, stability, rigidity and durability. After a predimensioning, run up iterative cycles of analysis and design. In designing, a requirement is used to define the project and the rest are checked. Modifications and stopping are controlled by the designer. In the optimum design method, on the other hand, a criterion of performance is set up (cost, weight, strength, etc.) and the best combination of variables is searched that satisfies all regulatory criteria and results in design with the best performance. In general, it uses cost as a performance measure and the works are distinguished by the nature of design variables and the inclusion of details of armor. The objective of this work is to formulate a model of optimization on two levels to minimize the cost of reinforced concrete beams. In the first level (global) the cost is minimized with the dimensions of the sections (discrete) and the areas of longitudinal reinforcement (continuous) as variables and constraints like strength (ULS), deformation (SLS) and ductility are considered. The detailed transverse reinforcement is already designed at this level. Strategies to include the cost of the armor cuts and anchoring without defined bar sizes are suggested. At the second level (local) the steel lowest volume of arrangement of longitudinal reinforcement is searched, considering the cuts and anchoring. The variables describe the topology of the bars in the sections and restrictions of good design practice, and geometric compatibility are checked. The linear analyzes are performed with classical beam finite element using the software FAST program and the optimization models are solved using genetic algorithm from the software BIOS. The GA parameters are calibrated with test examples and literature’s application examples are made. The sensitivity of the solution is studied for varying cost parameters of the objective function.
URI :	http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/25938
Aparece en las colecciones:	DECC - Dissertações defendidas na UFC

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