Este trabalho trata da otimização de painéis alveolares e vigotas protendidas utilizando Algoritmos Genéticos (AGs). A proposta de tal algoritmo foi inspirada no princípio da seleção natural de indivíduos, onde o mais ‘apto’ tende a permanecer na população e se reproduzir, passando seu código genético para a próxima geração. Em alguns casos, esse método pode alcançar melhores soluções se comparados aos métodos tradicionais de otimização. O principal objetivo do trabalho é investigar o uso de AG como uma técnica para a minimização da função custo da aplicação de painéis alveolares e vigotas protendidas. Na análise estão incluídas as verificações dos elementos nas etapas transitórias referentes à produção, transporte e montagem. A função custo é avaliada considerando valores da realidade brasileira. O trabalho de pesquisa compara os resultados obtidos utilizando AGs com aqueles obtidos utilizando o método de otimização convencional conhecido como método do Lagrangiano Aumentado. Os resultados obtidos por ambos os métodos evidenciam a eficácia dos AGs com relação ao método convencional. Foram propostas e analisadas três famílias do AG simples, buscando identificar, dentre seus elementos, quais variantes mais adequados na busca da solução dos problemas. / This work aims to optimize the production cost of hollow core panels and prestressed joists using Genetic Algorithms (GAs). The proposal of such an algorithm was inspired by the principle of natural selection of individuals, where the most ‘capable’ tends to remain in the population and reproduce, passing its genetic code onto the next generation. In some cases, this method can achieve good solutions when compared with conventional methods of optimization. The main goal of the work is to investigate AG as a technique for the minimization of the function cost of hollow core panel and prestressed joist applications. The analysis takes account of the verifications of the precast elements in the transitory stages as production,transportation and erection. The function cost is evaluated within the Brazilian context. The research compares the results using GAs with those using a conventional method, the Augmented Lagrangian. The results provide evidence the effectiveness of the GAs with relation to a conventional method. The research considers three families of the simple GA, searching to identify, among them, the adjusted variant in the search of the solution of the problems.

O método numérico para fluidos incompressíveis desenvolvido no presente estudo é o Moving Particle Semi-Implicit Method (MPS) que enxerga o domínio discretizado em partículas, é baseado em representação lagrangeana e não tem a necessidade de utilização de malhas. O método MPS tem como equações governantes uma forma particular da equação de Navier-Stokes e a equação da continuidade para fluidos incompressíveis e não viscosos. Os métodos de simulação de fluidos mais comumente utilizados são baseados em representação euleriana e utilizam malhas para descrever a geometria do domínio a ser simulado. Devido a essas diferenças, uma das grandes virtudes do método de partículas é a facilidade de investigação de fenômenos altamente não-lineares como o de superfície livre com quebra de ondas, de líquidos no interior de uma embarcação em movimento, de ondas batendo na parte externa do casco de um navio, etc. Em artigos já publicados, resultados de experimentos físicos mostraram boa aderência aos resultados numéricos de simulações realizadas com o método MPS. No presente trabalho, resultados das forças de excitação das simulações com ondas regulares foram comparados com os resultados do programa Wave Analysis MIT (WAMIT) que é um programa consagrado no meio científico. Houve uma boa concordância de resultados entre os dois programas. A otimização do cálculo de vizinhança forneceu uma grande economia de tempo computacional. A maior contribuição deste estudo foi a otimização da função que resolve o sistema linear implementando no código desenvolvido um código paralelizado de uso público existente chamado Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation (PETSc) que proporcionou um bom ganho de desempenho. / A numerical method called Moving Particle Semi-implicit (MPS) method was developed in this study to analyze incompressible fluids. It is a particle method using a lagrangean representation without any grid. The governing equations are the Navier-Stokes equation and continuity equation for incompressible and non-viscous flow. Most of the computational fluid dynamics (CFD) methods are based on eulerian representation and use grids to describe the geometry of the simulated domain. These differences make the MPS method easier to analyze highly nonlinear phenomena as free surface with wave breaking, sloshing, slamming, etc. In previously published articles, results of physical experiments had shown good agreement with the numerical results obtained with MPS method. In the present work, results of exciting forces were compared with the results obtained with a validated program called Wave Analysis MIT (WAMIT). It had a good agreement of results between these two programs. The optimization of the neighborhood calculation function got a good economy of computational time. The greatest contribution of this study was the optimization of the linear system solver. It was made implementing in the developed code a parallelized public code called Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation (PETSc) that provided a good performance profit.

O método numérico para fluidos incompressíveis desenvolvido no presente estudo é o Moving Particle Semi-Implicit Method (MPS) que enxerga o domínio discretizado em partículas, é baseado em representação lagrangeana e não tem a necessidade de utilização de malhas. O método MPS tem como equações governantes uma forma particular da equação de Navier-Stokes e a equação da continuidade para fluidos incompressíveis e não viscosos. Os métodos de simulação de fluidos mais comumente utilizados são baseados em representação euleriana e utilizam malhas para descrever a geometria do domínio a ser simulado. Devido a essas diferenças, uma das grandes virtudes do método de partículas é a facilidade de investigação de fenômenos altamente não-lineares como o de superfície livre com quebra de ondas, de líquidos no interior de uma embarcação em movimento, de ondas batendo na parte externa do casco de um navio, etc. Em artigos já publicados, resultados de experimentos físicos mostraram boa aderência aos resultados numéricos de simulações realizadas com o método MPS. No presente trabalho, resultados das forças de excitação das simulações com ondas regulares foram comparados com os resultados do programa Wave Analysis MIT (WAMIT) que é um programa consagrado no meio científico. Houve uma boa concordância de resultados entre os dois programas. A otimização do cálculo de vizinhança forneceu uma grande economia de tempo computacional. A maior contribuição deste estudo foi a otimização da função que resolve o sistema linear implementando no código desenvolvido um código paralelizado de uso público existente chamado Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation (PETSc) que proporcionou um bom ganho de desempenho. / A numerical method called Moving Particle Semi-implicit (MPS) method was developed in this study to analyze incompressible fluids. It is a particle method using a lagrangean representation without any grid. The governing equations are the Navier-Stokes equation and continuity equation for incompressible and non-viscous flow. Most of the computational fluid dynamics (CFD) methods are based on eulerian representation and use grids to describe the geometry of the simulated domain. These differences make the MPS method easier to analyze highly nonlinear phenomena as free surface with wave breaking, sloshing, slamming, etc. In previously published articles, results of physical experiments had shown good agreement with the numerical results obtained with MPS method. In the present work, results of exciting forces were compared with the results obtained with a validated program called Wave Analysis MIT (WAMIT). It had a good agreement of results between these two programs. The optimization of the neighborhood calculation function got a good economy of computational time. The greatest contribution of this study was the optimization of the linear system solver. It was made implementing in the developed code a parallelized public code called Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation (PETSc) that provided a good performance profit.

Este trabalho trata da otimização de painéis alveolares e vigotas protendidas utilizando Algoritmos Genéticos (AGs). A proposta de tal algoritmo foi inspirada no princípio da seleção natural de indivíduos, onde o mais ‘apto’ tende a permanecer na população e se reproduzir, passando seu código genético para a próxima geração. Em alguns casos, esse método pode alcançar melhores soluções se comparados aos métodos tradicionais de otimização. O principal objetivo do trabalho é investigar o uso de AG como uma técnica para a minimização da função custo da aplicação de painéis alveolares e vigotas protendidas. Na análise estão incluídas as verificações dos elementos nas etapas transitórias referentes à produção, transporte e montagem. A função custo é avaliada considerando valores da realidade brasileira. O trabalho de pesquisa compara os resultados obtidos utilizando AGs com aqueles obtidos utilizando o método de otimização convencional conhecido como método do Lagrangiano Aumentado. Os resultados obtidos por ambos os métodos evidenciam a eficácia dos AGs com relação ao método convencional. Foram propostas e analisadas três famílias do AG simples, buscando identificar, dentre seus elementos, quais variantes mais adequados na busca da solução dos problemas. / This work aims to optimize the production cost of hollow core panels and prestressed joists using Genetic Algorithms (GAs). The proposal of such an algorithm was inspired by the principle of natural selection of individuals, where the most ‘capable’ tends to remain in the population and reproduce, passing its genetic code onto the next generation. In some cases, this method can achieve good solutions when compared with conventional methods of optimization. The main goal of the work is to investigate AG as a technique for the minimization of the function cost of hollow core panel and prestressed joist applications. The analysis takes account of the verifications of the precast elements in the transitory stages as production,transportation and erection. The function cost is evaluated within the Brazilian context. The research compares the results using GAs with those using a conventional method, the Augmented Lagrangian. The results provide evidence the effectiveness of the GAs with relation to a conventional method. The research considers three families of the simple GA, searching to identify, among them, the adjusted variant in the search of the solution of the problems.

Técnicas de injeção de traçadores são bastante utilizadas nos estudos de escoamentos em meios porosos heterogêneos, principalmente em problemas relacionados à simulação numérica de escoamentos miscíveis em reservatórios de petróleo e à dispersão de contaminantes em aqüíferos. Neste trabalho apresentamos novos algoritmos para a aproximação numérica do problema de injeção de traçadores. Apresentaremos desenvolvimentos recentes do método Forward Integral-Tube Tracking (FIT) que foi originalmente apresentado em Aquino et al. (2007a). O FIT é um método lagrangeano localmente conservativo utilizado na resolução de problemas de transporte linear. Este método não faz o uso de soluções de problemas de Riemann e baseia-se na construção dos tubos integrais introduzidas em Douglas Jr. et al. (2000b). Além disso, ele possui excelente eficiência computacional e é virtualmente livre de difusão numérica. Resultados numéricos são apresentados com o objetivo de comparar a precisão das soluções fornecidas por novas implementações do método FIT na resolução do problema do traçador em reservatórios de petróleo. / The injection of tracers are used in the investigation of flows in heterogeneous porous media, in studies related to the simulation of miscible dispacements in petroleum reservoirs and the dispersion of contaminants in aquifers. In this work we present new algorithms for the numerical approximation of tracer injection problems. We discuss recent developments of the Forward Integral-Tube Tracking (FIT) scheme which was introduced in Aquino et al. (2007a). The FIT is a locally conservative lagrangian scheme for the approximation of the linear transport problems. This scheme does not use analytic solutions of Riemann problems and is based on the construction of the integral tubes introduced in Douglas Jr. et al. (2000b). The FIT scheme is computationally very eficient and is virtually free of numerical diffusion. Numerical results are presented to compare the accuracy of the solutions provided by new implementation of the FIT scheme for the injection of tracers in petroleum reservoirs.

Técnicas de injeção de traçadores são bastante utilizadas nos estudos de escoamentos em meios porosos heterogêneos, principalmente em problemas relacionados à simulação numérica de escoamentos miscíveis em reservatórios de petróleo e à dispersão de contaminantes em aqüíferos. Neste trabalho apresentamos novos algoritmos para a aproximação numérica do problema de injeção de traçadores. Apresentaremos desenvolvimentos recentes do método Forward Integral-Tube Tracking (FIT) que foi originalmente apresentado em Aquino et al. (2007a). O FIT é um método lagrangeano localmente conservativo utilizado na resolução de problemas de transporte linear. Este método não faz o uso de soluções de problemas de Riemann e baseia-se na construção dos tubos integrais introduzidas em Douglas Jr. et al. (2000b). Além disso, ele possui excelente eficiência computacional e é virtualmente livre de difusão numérica. Resultados numéricos são apresentados com o objetivo de comparar a precisão das soluções fornecidas por novas implementações do método FIT na resolução do problema do traçador em reservatórios de petróleo. / The injection of tracers are used in the investigation of flows in heterogeneous porous media, in studies related to the simulation of miscible dispacements in petroleum reservoirs and the dispersion of contaminants in aquifers. In this work we present new algorithms for the numerical approximation of tracer injection problems. We discuss recent developments of the Forward Integral-Tube Tracking (FIT) scheme which was introduced in Aquino et al. (2007a). The FIT is a locally conservative lagrangian scheme for the approximation of the linear transport problems. This scheme does not use analytic solutions of Riemann problems and is based on the construction of the integral tubes introduced in Douglas Jr. et al. (2000b). The FIT scheme is computationally very eficient and is virtually free of numerical diffusion. Numerical results are presented to compare the accuracy of the solutions provided by new implementation of the FIT scheme for the injection of tracers in petroleum reservoirs.