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Tipo: TCC
Título: Avaliação de soluções ótimas de lajes nervuradas: análise por elementos finitos de grelha
Título em inglês: Evaluation of optimum solutions of waffle slabs:analysis by finite grid elements
Autor(es): Mota, João Pedro Alexandre Silva
Orientador: Melo, Antônio Macário Cartaxo de
Palavras-chave: Laje nervurada;Otimização;Algoritmo genético
Data do documento: 2017
Citação: MOTA, J.P.A.S.(2017)
Resumo: As lajes nervuradas são bastante aplicadas a edificações habitacionais, comerciais e industriais devido sua economia quando comparadas a soluções tradicionais, como a laje maciça, considerando estruturas não protendidas. Todavia, a economia proporcionada pela redução de concreto e, possivelmente de aço, é, muitas vezes, mal explorada pelo mal aproveitamento dos materiais em seus limites de resistência. Como agravante para esse cenário, soma-se uma nova realidade de projeto, fruto da revisão da ABNT NBR 15575, em conjunto com a ABNT NBR 6118, as quais impuseram maior atenção sobre o desempenho de estruturas de concreto armado em situações de incêndio. Dessa forma, a busca por novas soluções estruturais ou o aprimoramento dos sistemas atuais é uma realidade pertinente. Alterações na norma de desempenho implicaram em alterações no projeto de lajes nervuradas, principalmente, em dimensões mínimas de cobrimento, espessura de mesa e largura de nervura, inviabilizando diversos padrões de formas plásticas. Nessa situação, a otimização do sistema de lajes nervuradas é de grande interesse, empregando-se como função objetivo o custo de produção do pavimento de lajes nervuradas. Diversos modelos de análise estrutural são disponíveis para avaliação de esforços e deslocamento de lajes, podendo-se destacar métodos analíticos e numéricos. Métodos analíticos são podem ser pouco representativos da realidade de projeto, no entanto, demandam pouco esforço computacional, sendo, por isso, bastante utilizados em diversos problemas de otimização. Contudo, a otimização via métodos analíticos pode gerar falsas soluções ótimas, dadas as limitações de carregamento, geometria e condições de contorno. Assim, métodos de análise numéricos, como o Método dos Elementos Finitos. Estuda-se, portanto, de que forma um método de análise estrutural mais representativo pode afetar soluções ótimas obtidas via método de análise estrutural mais simples. Foram otimizados exemplos de lajes nervuradas de vãos variando de 7 a 8 metros, tanto para lajes quadradas quanto retangulares otimizando-as por método analítico e numérico. Resultados mostram que análises por Elementos Finitos de Grelha geram tanto deslocamentos quanto esforços solicitantes maiores, principalmente para lajes quadradas, impactando no aumento de custo das soluções ótimas obtidas via métodos simplificados de análise.
Abstract: Waffle slabs are quite applied to housing, commercial and industrial buildings because their economy when compared to traditional solutions, such as reinforced concrete slabs for non-prestressed structures. However, an economy provided by reduction of concrete and possibly steel, is often badly endorsed by the misuse of the materials in their resistance limits. As an aggravating factor for this reality, a new project perspective was created, as a result of the ABNT NBR 15575 revision, as well as the ABNT NBR 6118, which imposed more attention on the performance of reinforced concrete structures in fire situations. In this way, the search for new structural solutions or the improvement of current systems is a pertinent reality. Changes in standard of performance implied in the design of ribbed slabs, mainly in minimum dimensions of cover, thickness and width of rib, making various dimensions of plastic forms impossible to apply. In this situation, the optimization of the waffle slab system is great interest, using as an objective function the cost production of the story of ribbed slabs. Several models of structural analyses are available for evaluation of slab stresses, like analytical and numerical analyses. Analytical methods are less representative of the reality design, however, they require little computational effort and, therefore, are widely used for optimizations problems. Nevertheless, optimization by analytical analyses could results in false optimum solutions, given by limitations on load, geometry and boundary. Thus, numerical methods, such as the Finite Element Method, could be used for validation of results from the optimization process. Therefore, it is studied how a more fidelity model of representation could affect optimum solutions obtained through simplified structural analyses. Samples of ribbed slabs ranging from 7 to 8 meters were optimized for both square and rectangular slabs by analytical e numerical methods. Results show that Finite Grid Analyses generate both larger displacements and stresses, mainly for square slabs, making increase of cost of the optimal solutions obtained through analytical method.
Descrição: MOTA, João Pedro Alexandre Silva. Avaliação de soluções ótimas de lajes nervuradas: análise por elementos finitos de grelha. 2017. 94f. Monografia (Graduação em Engenharia Civil) − Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/29812
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