[pt] Os pórticos espaciais de aço são amplamente utilizados na engenharia civil,
desempenhando um papel essencial em diversas construções, como centros comerciais, residências e estádios. Apesar de suas vantagens em resistência e leveza,
o aumento da altura dessas estruturas apresenta desafios significativos, tais como
deslocamentos devido ao vento e comprometimento do comportamento dinâmico.
Para lidar com tais questões, sistemas de contraventamento são empregados, sendo
essenciais para garantir também a estabilidade estrutural. A presente tese propõe
uma abordagem abrangente para otimizar pórticos espaciais de aço, com o objetivo
de equilibrar custo e desempenho. Além da minimização de custos, os objetivos
incluem maximizar a frequência natural de vibração, o fator de carga crítica relacionado à flambagem global, bem como reduzir o máximo deslocamento no topo,
o número de perfis distintos e o peso total da estrutura. A metodologia adotada envolve a aplicação de quatro algoritmos evolutivos baseados em evolução diferencial
e uma análise multicritério de tomada de decisões para a extração das soluções das
frentes de Pareto, considerando diferentes cenários de estudo. Destaca-se como aspecto inovador a consideração conjunta de variáveis de projeto, como o sistema de
contraventamento, o conjunto de orientações dos eixos principais de inércia dos pilares e perfis comerciais, permitindo a avaliação simultânea de até quatro funções
objetivo, além da inclusão de restrições adicionais. Os experimentos numéricos realizados demonstram a eficácia das metodologias propostas, fornecendo soluções
viáveis para diferentes cenários com objetivos diversos. Também é explorada a automatização do agrupamento de pilares nos experimentos numéricos, através da
formulação multiobjetivo, bem como a consideração de efeitos de segunda ordem
na análise estrutural. Os resultados obtidos oferecem informações valiosas aos projetistas, permitindo a extração de soluções da frente de Pareto que balanceiam os
objetivos conflitantes, resultando em estruturas mais eficientes, econômicas e sustentáveis. / [en] Steel space frames are widely used in various civil engineering projects such
as shopping centers, residences, and stadiums. Despite their strength and lightness,
increasing their height poses challenges like wind-induced displacements and compromised dynamic behavior. To address these issues, bracing systems are employed
to also ensure the structural stability. This thesis presents a comprehensive approach
to optimizing steel space frames, aiming to balance cost and performance. Alongside cost reduction, objectives include maximizing natural frequency of vibration,
the critical load factor for global buckling, and minimizing maximum displacement
at the top, the number of distinct profiles, and total weight of the structure. The
methodology involves using four evolutionary algorithms based on differential evolution and a multi-criteria decision-making analysis to extract solutions from the
Pareto front for different study scenarios. An innovative aspect is the integrated
assessment of design variables, including the bracing system configuration, orientations of the principal inertia axes of the columns, and commercial profiles. This
allows simultaneous evaluation of up to four objective functions, along with additional design constraints. Numerical experiments demonstrate the effectiveness
of the proposed methodologies, offering feasible solutions for various scenarios
with different objectives. The automation of column grouping and consideration
of second-order effects in structural analysis are also explored. The results provide
valuable insights to designers, enabling them to extract solutions from the Pareto
front that balance conflicting objectives, resulting in more efficient, economical,
and sustainable structures.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:68544 |
| Date | 04 November 2024 |
| Creators | CLAUDIO HORTA BARBOSA DE RESENDE |
| Contributors | LUIZ FERNANDO CAMPOS RAMOS MARTHA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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