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Publicada em 02/03/2018
Discente: Tatiana Aparecida Rodrigues
Resumo:As seções mistas aço-concreto estão cada vez mais sendo utilizadas nas obras de engenharia civil, tanto no cenário mundial quanto no Brasil. O trabalho conjunto do perfil de aço e da laje de concreto aumenta consideravelmente o desempenho do elemento estrutural misto devido ao aproveitamento das vantagens de cada material. Nesse trabalho, é utilizado um elemento de barra em conjunto com um elemento de interface para análise não linear de vigas mistas açoconcreto com interação parcial. O objetivo é montar um algoritmo que utilize essas ferramentas de análise para dimensionar vigas mistas aço-concreto buscando um projeto otimizado em termos de gastos dos materiais. Definido os vãos, apoios, carregamentos para verificação última e de serviço, para a viga analisada, um algoritmo de otimização é utilizado para definir as dimensões da seção transversal retangular da laje de concreto e do perfil de aço do tipo I e a quantidade e diâmetro das barras de reforço da laje de concreto, de forma que, a quantidade desses materiais sejam as mínimas necessárias para resistirem aos esforços solicitantes e garantirem a segurança estrutural, considerando os estados limites último e de serviço. As restrições de projeto são aquelas definidas em normas referentes ao dimensionamento de elementos lineares de concreto, aço ou misto, assim como restrições laterais referentes às dimensões limites das peças e do tamanho do passo do algoritmo de otimização não linear. A função objetivo é definida como sendo o custo por metro linear da viga mista, obtida a partir do custo de cada material, aço, concreto e armadura. No processo de otimização é utilizado o método iterativo de programação linear sequencial, no qual o problema não linear de definição das variáveis de projeto que atenda a todas as restrições de projeto é aproximado por uma sequência de problemas lineares, que tem seu ponto ótimo definido a cada passo com a utilização do método Simplex. Exemplos de vigas mistas para as quais foram definidas suas cargas últimas foram utilizados para validação das implementações. Outros exemplos foram analisados para os quais foram controlados a cada iteração as restrições e função objetivo, verificando a funcionalidade do algoritmo.
Abstract:The steel-concrete composite sections are increasingly being used in civil engineering works, both in the world context and in Brazil. The joint work of the steel profile and the concrete slab considerably increases the performance of the composite structural element due to the advantage of the advantages of each material. In this work, a bar element is used in conjunction with an interface element for nonlinear analysis of steel-concrete composite beams with partial interaction. The goal is to assemble an algorithm that uses these analysis tools to scale concrete steel composite beams for an optimized design in terms of material expenditures. Defining the spans, supports, loads for verification ultimate and service, for the beam analyzed, an optimization algorithm is used to define the dimensions of the rectangular cross section of the concrete slab and the steel profile of type I and the quantity and diameter of the reinforcement bars of the concrete slab so that the quantity of these materials are the minimum necessary to withstand the loading and to ensure structural safety considering the limit states design (ultimate and serviceability). The design constraints are those defined in norms concerning the dimensioning of concrete, steel or mixed linear elements, as well as lateral constraints referring to the limit dimensions of the parts and the step size of the nonlinear optimization algorithm. The objective function is defined as the cost per linear meter of the composite beam, obtained from the cost of each material, steel, concrete and reinforcement. In the optimization process, the iterative method linear sequential programming is used, in which the nonlinear problem of defining the design variables that meets all design constraints is approximated by a sequence of linear problems, which has its optimum point defined by each step using the Simplex method. Examples of composite beams for which their final loads were defined were used for validation of the implementations. Other examples were analyzed for which it was controlled at each iteration the constraints and objective function verifying the functionality of the algorithm. Keywords: Optimization, Sizing, Composite Beams, Simplex Method, Sequential Linear Programming.
Palavras-chave:Otimização, Dimensionamento, Vigas Mistas, Método Simplex,Programação Linear Sequencial
Áreas de Concentração: - Mestrado: Estruturas e Construção
Prof. Amilton Rodrigues da Silva(UFOP, Presidente)
Prof. Francisco de Assis das Neves (UFOP)
Prof. Flávio Teixeira de Souza (IFMG)
