Optimização de pontes atirantadas de betão com variáveis de decisão discretas
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| Data de Publicação: | 2023 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) |
| Texto Completo: | https://hdl.handle.net/10316/110715 |
Resumo: | Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia |
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Optimização de pontes atirantadas de betão com variáveis de decisão discretasOptimization of concrete cable-stayed bridges with discrete decision variablescable-stayed bridgesoptimizationconcretediscrete design variablescable-stays prestressing forcespontes atirantadasotimizaçãobetãovariáveis de decisão discretasforças de pré-esforço dos tirantesDissertação de Mestrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaCable-stayed bridges have been constructed worldwide as solutions for medium and long spans. These are highly redundant structures with their behaviour governed by the stiffness of the load-bearing elements (deck, towers and cable-stays) and the cable forces distribution.A literature review shows an increasing interest in the optimization of cable-stayed bridges, however, the optimization considering discrete design variables is not usually addressed. Therefore, an optimization-based computational tool was developed in MATLAB environment to assist in the design of concrete cable-stayed bridges considering discrete design variables aiming at economic and structurally efficient solutions.The optimization problem is formulated as a cost minimization problem subject to a set of constraints related to strength and service criteria defined according to the Eurocodes provisions. The discrete design variables considered were: depth and width of the longitudinal beams of the beam-and-slab deck cross-section; depth, width and wall thickness of the towers cross-sections; height of the tower above the deck; and cross-sectional areas of the cable-stays. The cable-stays prestressing forces are considered as continuous design variables obtained from the influence coefficients method aiming at minimizing the displacements of bridge under permanent loads. These forces are used in the structural analysis of the bridge under permanent loads and road traffic live load, considering concrete time-dependent effects and second-order effects. A genetic algorithm is used to solve the optimization problem. The characteristics and capabilities of the developed computational tool are illustrated by solving application examples related to the optimization of a real-sized cable-stayed bridge.As pontes de tirantes têm sido utilizadas em todo o mundo como soluções para médios e longos vãos. Trata-se de estruturas com elevado grau de hiperstaticidade cujo comportamento estrutural depende da rigidez dos elementos estruturais (tabuleiro, torres e tirantes) e da distribuição de forças de pré-esforço nos tirantes. A revisão da literatura revela um interesse crescente na otimização de pontes atirantadas, contudo, a otimização considerando variáveis de decisão discretas não tem sido abordada. Assim, desenvolveu-se em ambiente MATLAB uma ferramenta computacional baseada em otimização para apoio ao projeto de pontes atirantadas de betão considerando variáveis de decisão discretas de modo a obter soluções económicas e estruturalmente eficientes.O problema de otimização é formulado como um problema de minimização de custo sujeito a um conjunto de restrições estabelecidas de acordo com critérios de resistência e utilização definidos de acordo com as disposições dos Eurocódigos. Consideram-se como variáveis de decisão discretas: altura e largura das longarinas da secção transversal do tabuleiro em laje vigada; altura, largura e espessura das paredes da secção transversal das torres; altura da torre acima do tabuleiro; e áreas da secção transversal dos tirantes. As forças de pré-esforço nos tirantes são consideradas como variáveis de decisão contínuas, sendo obtidas através do método dos coeficientes de influência de modo a minimizar os deslocamentos da ponte sujeita às cargas permanentes. Essas forças serão aplicadas na análise da estrutura sujeita às cargas permanentes e sobrecarga rodoviária, considerando efeitos diferidos e efeitos de segunda ordem. Um algoritmo genético é utilizado para resolução do problema de otimização. As características e capacidades da ferramenta computacional desenvolvida são ilustradas através da resolução de exemplos de aplicação relativos à otimização de uma ponte atirantada de dimensões reais2023-09-22info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://hdl.handle.net/10316/110715https://hdl.handle.net/10316/110715TID:203396901porSimões, Joel Alexandre Rodriguesinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-03-28T13:03:21Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/110715Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T06:02:41.298724Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse |
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