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. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2017-09-20T12:28:54Z
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Previous issue date: 2014-08-28 / 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. / 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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/25938 |
| Date | 28 August 2014 |
| Creators | Oliveira, Lucas Façanha de |
| Contributors | Melo, Antônio Macário Cartaxo de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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