Otimização de vigas mistas de aço e concreto
As estruturas mistas aço-concreto são projetadas visando ao aproveitamento das melhores características dos seus materiais de construção. Tipicamente, elas são constituídas por uma seção de aço trabalhando em conjunto com uma seção de concreto de preenchimento e/ou de envolvimento. As vigas mistas foram os primeiros elementos mistos utilizados, geralmente em modelos estruturais biapoiados. Entretanto, um rendimento ainda melhor dos materiais pode ser obtido com o emprego de modelos contínuos e semicontínuos. As pesquisas com vigas mistas semicontínuas, inspiradas pelo comportamento semi-rígido já consagrado nas estruturas metálicas, são relativamente recentes, especialmente no campo da otimização, no qual se buscam soluções que usem recursos de forma mais eficiente. A procura pela solução ótima de um problema pode se tornar um procedimento exaustivo e custoso. Por isso, os estudos de otimização têm se favorecido do aparecimento de recursos computacionais cada vez mais poderosos. Os algoritmos genéticos têm se difundido rapidamente nos meios técnico e acadêmico, como um método de otimização de fácil programação e possibilidade de aplicação geral. Dada sua complexidade, o projeto de vigas mistas semicontínuas pode se beneficiar de uma abordagem de otimização para automatizar o processo e obter um aproveitamento ainda melhor de ambos os materiais. Neste trabalho, são desenvolvidas rotinas computacionais para dimensionamento ótimo automático de vigas biapoiadas, semicontínuas e contínuas, usando algoritmos genéticos no Matlab. A formulação do problema de otimização é detalhada. Os resultados obtidos com cada modelo são comparados. A influência das variáveis de projeto e dos parâmetros do algoritmo genético sobre os resultados também é discutida.
Otimização de vigas mistas de aço e concreto
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DOI: 10.22533/at.ed.99321130812
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Palavras-chave: vigas mistas semicontínuas; otimização; algoritmos genéticos
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Keywords: semi-continuous composite beams; optimization; genetic algorithms
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Abstract:
Steel-concrete composite structures are designed to take advantage of the best characteristics of its building materials. Typically, they are made up of a steel section working in conjunction with a filling and/or wrapping concrete section. Composite beams were the first composite elements utilized, usually in simply supported structural models. However, those materials can have a better performance with the use of continuous and semi-continuous models. Inspired by the semi-rigid behavior already consecrated among steel structures, research of semi-continuous composite beams is relatively recent, especially in the optimization research, which pursues solutions that use resources more efficiently. Searching for the optimal solution to a problem can become an exhausting and costly procedure. Hence, optimization studies have been favored by the emergence of increasingly powerful computational resources. Genetic algorithms have spread quickly in both technical and academic media, as an optimization method of easy programming and possibility of general application. Given its complexity, the design of semi-continuous composite beams can benefit from an optimization approach to both automate the process and obtain even better use of its materials. In this study, computational routines for automatic optimization of simply supported, continuous and semi-continuous beams are developed in Matlab, using genetic algorithms. Formulation of the optimization problem is detailed. Results from each structural model are compared. Influence of the design variables and the genetic algorithm parameters is also discussed.
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Número de páginas: 20
- João Batista Marques de Sousa Junior
- FRANZ AUGENTHALER AVELINO COELHO
