[pt] As cargas concentradas em vigas de aço são freqüentemente
encontradas na prática. Nas situações onde o local de
aplicação da carga é fixo, enrijecedores transversais de
alma podem ser usados para aumentar a sua resistência, mas
devem ser evitados por razões econômicas. Para cargas
móveis, é fundamental conhecer a resistência última das
almas não enrijecidas. Diversas teorias foram
desenvolvidas para este problema, mas ainda assim, o erro
das fórmulas de previsão é superior a 40%. Duas são as
causas desta dificuldade de se encontrar uma equação mais
precisa: o grande número de parâmetros que influenciam o
comportamento de uma viga sujeita a cargas concentradas, e
o número insuficiente de dados experimentais presentes na
literatura. Por outro lado, o colapso da estrutura pode
ocorrer por: plastificação, flambagem global da alma,
enrugamento (crippling) ou uma combinação destes estados
limites. Apesar disto, nenhum estudo foi desenvolvido para
avaliar a participação total ou parcial de cada
comportamento no colapso. As redes neurais são modelos
computacionais inspirados na estrutura do cérebro, que
apresentam características humanas como o aprendizado por
experiência e a generalização do conhecimento a partir dos
exemplos apresentados. Estas características permitiram,
em estudos preliminares, a utilização das redes neurais na
previsão da carga última de vigas de aço sujeitas a
cargas concentradas. A Lógica Nebulosa tem como objetivo
modelar o modo aproximado de raciocínio, tentando imitar a
habilidade humana de tomar decisões racionais em um
ambiente de incerteza e imprecisão. Deste modo, a Lógica
Nebulosa é uma técnica inteligente que fornece um
mecanismo para manipular informações imprecisas, como
conceitos de esbeltez, compacidade, flexibilidade e
rigidez, além de estabelecer limites mais graduais entre
os fenômenos físicos do problema. Os Algoritmos Genéticos
foram inspirados no princípio Darwiniano da evolução das
espécies (sobrevivência dos mais aptos e mutações) e na
genética. São algoritmos probabilísticos, que fornecem um
mecanismo de busca paralela e adaptativa, e têm sido
empregados em diversos problemas de otimização. Este
trabalho é a continuação do estudo desenvolvido na
dissertação de mestrado (Fonseca, 1999) e tem o objetivo
de propor um sistema de avaliação do comportamento
estrutural de cargas concentradas, através de uma
identificação da influência dos diversos parâmetros na
carga e nos tipos de comportamento resultantes
(plastificação, enrugamento e flambagem global),
estabelecendo limites mais flexíveis entre cada um destes.
Esta análise será executada empregando um sistema neuro-
fuzzy (híbrido de redes neurais e de lógica nebulosa).
Para viabilizar esta análise, torna-se necessária a
apresentação de dados de treinamento onde o comportamento
estrutural é conhecido. Este trabalho também apresenta um
estudo de otimização das fórmulas de projeto existentes
empregando algoritmos genéticos. Os resultados obtidos
neste trabalho contribuem para, no futuro, o
desenvolvimento de uma fórmula de projeto mais precisa. De
posse desta nova fórmula, uma sugestão para sua
incorporação em normas de projeto de estruturas de aço
poderá ser feita, garantindo, desta forma, um
dimensionamento mais seguro e econômico. / [en] Concentrated loads on steel beams are frequently found in
engineering practice. In situations where the load
application point is fixed, transversal web stiffeners can
be used to provide an adequate resistance, but for
economic reasons should be avoided whenever possible. For
moving loads, the knowledge of the unstiffened web
resistance becomes imperative. Many theories were
developed for a better understanding of the problem,
however, a 40% error is still present in the current
design formulas. A more accurate design formula for this
structural problem is very difficult to be obtained, due
to the influence of several interdependent parameters and
to the insufficient number of experiments found in
literature. On the other hand, the structural collapse can
be associated to: web yielding, web buckling, web
crippling or by their combined influence. Despite this
fact, no investigations were found in literature to access
their partial of global influence on the beam patch load
resistance Neural networks were inspired in the brain
structure in order to present human characteristics such
as: learning from experience; and generalization of new
data from a current set of standards. Preliminary studies
used the neural networks potential to forecast the
ultimate load of steel beams subjected to concentrated
loads. The main aim of Fuzzy Logic is to model the complex
approximated way of inference, trying to represent the
human ability of making sensible decisions when facing
uncertainties. Thus, fuzzy logic is an artificial
intelligence technique capable of generating a mechanism
for treating inaccurate and incomplete information such
as: slenderness, flexibility and stiffness, still being
capable of establishing gradual boundaries among the
physical phenomena involved. Genetic algorithms are
inspired on the Darwins principle of the species
evolution and genetics. They are probabilistic algorithms
that generate a mechanism of parallel and adaptive best
fit survival principle and their reproduction and have
been long used in several optimisation problems. This work
extends the research developed in a previous MSc. program
(Fonseca, 1999) and intends to evaluate and investigate
the structural behaviour of steel beams subjected to
concentrated loads, identifying the influence of several
related parameters. This will be achieved by the use of a
neuro-fuzzy system, able to model the intrinsic
relationships between the related parameters. The proposed
system aim is to relate the physical and geometrical
variables that govern the ultimate load with its
associated physical behaviour (web yielding, web crippling
and web buckling), being capable of establishing gradual
boundaries among the physical phenomena involved. This
investigation was focused on the development of a neuro
fuzzy system. The proposed neuro fuzzy system was trained
with data where the collapse mechanism were properly
identified validating its results. This investigation also
presents a study of patch load design formulae optimization
based on genetic algorithm principles. The obtained
results may help the future development of a more accurate
design formula, that could be incorporated in steel
structures design codes, allowing a safer and economical
design.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:4392 |
| Date | 15 January 2004 |
| Creators | ELAINE TOSCANO FONSECA FALCAO DA SILVA |
| Contributors | SEBASTIAO ARTHUR LOPES DE ANDRADE |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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