masterThesis
Otimização de lajes nervuradas de concreto armado, utilizando algoritmo genético
Autor
NUNES, Jessyca Priscylla de Almeida
Institución
Resumen
Diante do desenvolvimento da construção civil e do aumento da concorrência entre as empresas deste setor, faz-se necessário oferecer alternativas estruturais e construtivas que permitam maior eficiência e redução de custos. De modo geral, o dimensionamento convencional das estruturas de concreto armado é um processo iterativo e baseia-se em regras práticas, fundamentado na experiência e intuição do projetista, tornando esse processo exaustivo e apenas eventualmente pode levar à melhor solução estrutural. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo principal desenvolver e implementar um programa computacional para o dimensionamento otimizado de lajes nervuradas, que atenda à máxima funcionalidade e segurança com o mínimo custo, seguindo as prescrições normativas da ABNT NBR 6118 (2014). O algoritmo de otimização foi implementado utilizando o toolbox de Algoritmos Genéticos do MATLAB. Para validar o programa de otimização foram comparados os resultados do dimensionamento feito no programa com os resultados de lajes nervuradas existentes na literatura e com um exemplo executado no CYPECAD. Para analisar a influência das variáveis de projeto consideradas no processo de otimização, foi feito um estudo estatístico através do método Design of Experiments (DOE). Também foi realizado um estudo paramétrico, variando os comprimentos dos vãos dos painéis de lajes (quadradas e retangulares) com diferentes resistências característica à compressão do concreto (fck), a fim de analisar o comportamento do custo dos materiais (concreto e aço) e das variáveis de projeto. Com base em todos os resultados obtidos, pode-se concluir que a utilização de ferramentas de otimização permite a obtenção de soluções mais econômicas. O método dos Algoritmos Genéticos apresentou um bom desempenho na otimização e pode-se destacar como pontos positivos: a facilidade de implementação, a flexibilidade em tratar problemas com diversas restrições, funcionando como uma ferramenta que auxilia o engenheiro em sua tomada de decisões. In view of the development of civil construction and increased competition between the companies in this sector, it is necessary to offer structural and constructive alternatives that allow greater effiency and cost reduction. In general, the conventional measuring of reinforced concrete structures is an interactive processs and is based on practical rules, motivated by in the experience and intuition of the designer, becaming this process exhausting and only eventually can take to a structural solution. In this context, this work had as main objective develop and implement a computational program for the optimized dimensioning of ribbed slabs, which attend maximum functionality and safety with the minimum cost, following the normative prescriptions of ABNT NBR 6118 (2014). The algorithm of optimization was implemented using the genetic algorithm toolbox of MATLAB. In order to validate the optmization program, was compared the results of dimensioning made in the program with the results of the ribbed slabs in the literature and with na executed exemplo in CYPECAD. To analyze the influence of the project variables considered in the optimization process, was made an estastistical study through the Design of Experiments (DOE) method. It was also realized a parametric study, varying wavelengths of the slab panels (square and rectangular) with different resistance to concrete compression (fck), in order to analyze the cost behavior of the materials (concrete and steel) and the Project variables. Based on all the results obtained, can be concluded that using the optimization tools allow to obtain more economical solutions. The genetic algorithm method presented a good optimization performance and can be highlighted as positive points: implementation facility, the flexibility in dealing with problems with several restrictions, working as a tool que helps the user in its desicion.