Aplicação de métodos heurísticos no dimensionamento otimizado de uma estrutura de aço aporticada com perfis de seção variável

• Autor(a) principal: Silva, Leonardo José Lopes da
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/225694
• topic: Estruturas de aço; Otimização; Structural optimization; Web-tapered section; Particle Swarm Optimization; Steel frame

Este trabalho trata da formulação e estudo de um problema de otimização da estrutura metálica de um dos pórticos principais de um galpão industrial. O pórtico é formado por perfis I soldados com inércia variável e com geometria definida de forma parametrizada. Desse modo, todos os carregamentos são dependentes de algumas variáveis que se relacionam à geometria do galpão e pórtico, permitindo, assim, maior flexibilidade de análise. São descritos todos os elementos necessários para a formulação do problema de otimização. As dimensões das seções transversais de extremidade dos pilares e vigas do pórtico foram tomadas como variáveis de projeto de caráter contínuo. A função objetivo reflete o volume total de aço utilizado na construção do pórtico, que deve ser minimizada no processo de otimização. Foram consideradas restrições associadas aos critérios de segurança e desempenho da estrutura, estabelecidos pelas normas ABNT NBR8800, NBR6123, NBR6120 e pelo manual técnico AISC 25. A solução do problema de otimização foi obtida através do algoritmo heurístico Particle Swarm Optimization (PSO). Para o desenvolvimento do estudo, foram elaboradas funções na linguagem de programação Python para o cálculo das funções de restrição e da função objetivo. Essas funções integram-se a um módulo preexistente do algoritmo PSO e ao programa de análise estrutural SAP2000. Realizaram-se dois estudos de otimização, nos quais se buscou o pórtico mais leve que atendesse às restrições impostas. Além disso, estudou-se a influência dos parâmetros referentes ao tamanho da população inicial (swarmsize) e ao número máximo de iterações (maxiter) do método PSO sobre a qualidade das soluções obtidas. Para vãos entre pilares de 20 m, encontraram-se pórticos com 1,56t limitados, principalmente, pela deformação na cumeeira e pelas solicitações de flexo-compressão.