Redução da emissão de CO2 de lajes mistas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Teixeira, Mariana Oliveira
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Mestrado em Engenharia Civil
Centro Tecnológico
UFES
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/17207
Resumo: Steel and concrete composite slabs are structural elements that stand out for their advantages, such as the possibility of construction without shoring, ease of installation, construction speed and reduction of tensile reinforcement in regions of positive moment. However, it is noted that in practice this system still has unexplored potential, such as, for example, not considering of continuity of composite slabs under the supports and not considering additional positive tensile reinforcement to the steel formwork. In addition, as civil construction is one of the main responsible for the emission of CO2 into the atmosphere, researches that seek less polluting structural solutions to the environment are necessary. In this context, this research looking for to present the optimal structural solution, with the lowest CO2 emissions, for the construction of composite steel and concrete slabs, considering simply-supported and continuous spans and the dimensioning in the composite phase. A computer program was developed in the MATLAB® numerical computation and programming platform for the analysis and dimensioning of composite slabs according to ABNT NBR 8800:2008. For the structural optimization, the Particle Swarm and Gray Wolf Algorithms were used. The tool was rightly validated and an analysis of simply-supported and continuous composite slabs composed of three different steel formwork available on the market, varying the thickness of the concrete layer, the thickness of the formwork, the compressive strength of the concrete and the diameter of the tensile reinforcement in the positive and negative moment regions was performed. The results indicate that, when comparing the optimal solutions with those provided by the manufacturers, emissions can be reduced by up to 40% and that the simply-supporting slabs are more efficient than the continuous slabs from an environmental point of view. Additionally, it was verified that the insertion of additional positive reinforcement reduces the emission of CO2 from the slab, as it reduces the consumption of steel in the formwork, which is the material responsible for most of the emissions.
id UFES_ce13c0c734983d5f52c6e1dcab186dfd
oai_identifier_str oai:repositorio.ufes.br:10/17207
network_acronym_str UFES
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
repository_id_str
spelling Redução da emissão de CO2 de lajes mistas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticostitle.alternativeLajes mistas biapoiadasLajes mistas contínuasAlgoritmo lobo cinzentosubject.br-rjbnEngenharia CivilSteel and concrete composite slabs are structural elements that stand out for their advantages, such as the possibility of construction without shoring, ease of installation, construction speed and reduction of tensile reinforcement in regions of positive moment. However, it is noted that in practice this system still has unexplored potential, such as, for example, not considering of continuity of composite slabs under the supports and not considering additional positive tensile reinforcement to the steel formwork. In addition, as civil construction is one of the main responsible for the emission of CO2 into the atmosphere, researches that seek less polluting structural solutions to the environment are necessary. In this context, this research looking for to present the optimal structural solution, with the lowest CO2 emissions, for the construction of composite steel and concrete slabs, considering simply-supported and continuous spans and the dimensioning in the composite phase. A computer program was developed in the MATLAB® numerical computation and programming platform for the analysis and dimensioning of composite slabs according to ABNT NBR 8800:2008. For the structural optimization, the Particle Swarm and Gray Wolf Algorithms were used. The tool was rightly validated and an analysis of simply-supported and continuous composite slabs composed of three different steel formwork available on the market, varying the thickness of the concrete layer, the thickness of the formwork, the compressive strength of the concrete and the diameter of the tensile reinforcement in the positive and negative moment regions was performed. The results indicate that, when comparing the optimal solutions with those provided by the manufacturers, emissions can be reduced by up to 40% and that the simply-supporting slabs are more efficient than the continuous slabs from an environmental point of view. Additionally, it was verified that the insertion of additional positive reinforcement reduces the emission of CO2 from the slab, as it reduces the consumption of steel in the formwork, which is the material responsible for most of the emissions. As lajes mistas de aço e concreto são elementos estruturais que se destacam por suas vantagens, como a possibilidade de construção sem escoramento, a facilidade de instalação, rapidez construtiva e a redução da armadura de tração nas regiões de momento positivo. Entretanto, nota-se que na prática esse sistema ainda possui potencialidades não exploradas, como por exemplo, a não consideração de continuidade das lajes mistas sob os apoios e a não consideração de armadura de tração positiva adicional à forma de aço. Além disso, como a construção civil é um dos principais responsáveis pela emissão de CO2 na atmosfera, pesquisas que busquem soluções estruturais menos poluidoras ao meio ambiente se fazem necessárias. Nesse contexto, esta pesquisa busca apresentar a solução estrutural ótima, de menor emissão de CO2, para a construção de lajes mistas de aço e concreto, considerando vãos biapoiados e contínuos e o dimensionamento na fase mista. Um programa computacional foi desenvolvido na plataforma de programação e computação numérica MATLAB® para a análise e o dimensionamento de lajes mistas conforme a ABNT NBR 8800:2008. Para a otimização estrutural foram utilizados os Algoritmos Enxame de Partículas e Lobo Cinzento. A ferramenta foi devidamente validada e uma análise de lajes mistas biapoiadas e contínuas compostas por três diferentes fôrmas de aço disponíveis no mercado, variando-se a espessura da capa de concreto, a espessura da fôrma, a resistência à compressão do concreto e o diâmetro das armaduras de tração nas regiões de momento positivo e negativo foi realizada. Os resultados apontam que quando comparadas as soluções ótimas com as fornecidas pelos fabricantes pode-se reduzir as emissões em até 40% e que as lajes biapoiadas são mais eficientes do que as contínuas do ponto de vista ambiental. Adicionalmente, verificou-se que a inserção de armadura positiva adicional reduz a emissão de CO2 da laje, pois reduz o consumo de aço das fôrmas, que é o material responsável pela maior parte das emissões.Fundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Universidade Federal do Espírito SantoBRMestrado em Engenharia CivilCentro TecnológicoUFESPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilCalenzani, Adenilcia Fernanda Grobériohttps://orcid.org/0000000209369950http://lattes.cnpq.br/9959808218883879https://orcid.org/0000-0002-0774-0269http://lattes.cnpq.br/8744379264600183Neves, Francisco de Assis dashttps://orcid.org/0000-0003-2735-1751http://lattes.cnpq.br/1371573987063631Alencar, Guilherme Santanahttps://orcid.org/0000-0001-9822-4229http://lattes.cnpq.br/8239901885386547Oliveira, Janaina Pena Soares dehttps://orcid.org/0000-0003-1131-0744http://lattes.cnpq.br/6636717465476684Alves, Elcio Cassimirohttps://orcid.org/0000000169712645http://lattes.cnpq.br/6509450210637509Teixeira, Mariana Oliveira2024-05-30T01:42:45Z2024-05-30T01:42:45Z2023-08-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/17207porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-10-03T09:33:17Zoai:repositorio.ufes.br:10/17207Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082024-10-03T09:33:17Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
dc.title.none.fl_str_mv Redução da emissão de CO2 de lajes mistas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticos
title.alternative
title Redução da emissão de CO2 de lajes mistas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticos
spellingShingle Redução da emissão de CO2 de lajes mistas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticos
Teixeira, Mariana Oliveira
Lajes mistas biapoiadas
Lajes mistas contínuas
Algoritmo lobo cinzento
subject.br-rjbn
Engenharia Civil
title_short Redução da emissão de CO2 de lajes mistas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticos
title_full Redução da emissão de CO2 de lajes mistas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticos
title_fullStr Redução da emissão de CO2 de lajes mistas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticos
title_full_unstemmed Redução da emissão de CO2 de lajes mistas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticos
title_sort Redução da emissão de CO2 de lajes mistas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticos
author Teixeira, Mariana Oliveira
author_facet Teixeira, Mariana Oliveira
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Calenzani, Adenilcia Fernanda Grobério
https://orcid.org/0000000209369950
http://lattes.cnpq.br/9959808218883879
https://orcid.org/0000-0002-0774-0269
http://lattes.cnpq.br/8744379264600183
Neves, Francisco de Assis das
https://orcid.org/0000-0003-2735-1751
http://lattes.cnpq.br/1371573987063631
Alencar, Guilherme Santana
https://orcid.org/0000-0001-9822-4229
http://lattes.cnpq.br/8239901885386547
Oliveira, Janaina Pena Soares de
https://orcid.org/0000-0003-1131-0744
http://lattes.cnpq.br/6636717465476684
Alves, Elcio Cassimiro
https://orcid.org/0000000169712645
http://lattes.cnpq.br/6509450210637509
dc.contributor.author.fl_str_mv Teixeira, Mariana Oliveira
dc.subject.por.fl_str_mv Lajes mistas biapoiadas
Lajes mistas contínuas
Algoritmo lobo cinzento
subject.br-rjbn
Engenharia Civil
topic Lajes mistas biapoiadas
Lajes mistas contínuas
Algoritmo lobo cinzento
subject.br-rjbn
Engenharia Civil
description Steel and concrete composite slabs are structural elements that stand out for their advantages, such as the possibility of construction without shoring, ease of installation, construction speed and reduction of tensile reinforcement in regions of positive moment. However, it is noted that in practice this system still has unexplored potential, such as, for example, not considering of continuity of composite slabs under the supports and not considering additional positive tensile reinforcement to the steel formwork. In addition, as civil construction is one of the main responsible for the emission of CO2 into the atmosphere, researches that seek less polluting structural solutions to the environment are necessary. In this context, this research looking for to present the optimal structural solution, with the lowest CO2 emissions, for the construction of composite steel and concrete slabs, considering simply-supported and continuous spans and the dimensioning in the composite phase. A computer program was developed in the MATLAB® numerical computation and programming platform for the analysis and dimensioning of composite slabs according to ABNT NBR 8800:2008. For the structural optimization, the Particle Swarm and Gray Wolf Algorithms were used. The tool was rightly validated and an analysis of simply-supported and continuous composite slabs composed of three different steel formwork available on the market, varying the thickness of the concrete layer, the thickness of the formwork, the compressive strength of the concrete and the diameter of the tensile reinforcement in the positive and negative moment regions was performed. The results indicate that, when comparing the optimal solutions with those provided by the manufacturers, emissions can be reduced by up to 40% and that the simply-supporting slabs are more efficient than the continuous slabs from an environmental point of view. Additionally, it was verified that the insertion of additional positive reinforcement reduces the emission of CO2 from the slab, as it reduces the consumption of steel in the formwork, which is the material responsible for most of the emissions.
publishDate 2023
dc.date.none.fl_str_mv 2023-08-29
2024-05-30T01:42:45Z
2024-05-30T01:42:45Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufes.br/handle/10/17207
url http://repositorio.ufes.br/handle/10/17207
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv Text
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Mestrado em Engenharia Civil
Centro Tecnológico
UFES
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Mestrado em Engenharia Civil
Centro Tecnológico
UFES
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron:UFES
instname_str Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron_str UFES
institution UFES
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
repository.mail.fl_str_mv riufes@ufes.br
_version_ 1834479060659470336