Agrupamento ótimo de barras de pórticos espaciais de aço via otimização estrutural multi-objetivo

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Brugnara, Bruno Eduard de Oliveira
• Orientador(a): Lemonge, Afonso Celso de Castro
• Banca de defesa: Lima, Beatriz de Souza Leite Pires de , Greco, Marcelo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PEC)
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Otimização estrutural multi-objetivo; Pórticos de aço espaciais; Agrupamento ótimo de barras; Multi-objective structural optimization; Steel spatial frame; Optimal member grouping
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/15400

A otimização estrutural de estruturas compostas por barras, como treliças e pórticos, geralmente envolve a minimização do peso (volume ou massa) como objetivo principal. Essa otimização pode ser dimensional, paramétrica, de forma, topológica ou combinar várias dessas abordagens. As restrições, por sua vez, estão relacionadas a deslocamentos nodais máximos, tensões máximas, frequências naturais de vibração mínimas, cargas de flambagem, entre outras. Quando mais de um objetivo é considerado, outras funções podem ser introduzidas na formulação, como a minimização do deslocamento máximo, a maximização de frequências naturais de vibração ou a maximização dos fatores de carga crítica. Esses objetivos podem ser considerados simultaneamente em uma única formulação. Uma possibilidade interessante em otimização estrutural é obter estruturas otimizadas que considerem agrupamentos de barras segundo expectativas do projetista. Esses agrupamentos proporcionam ganhos em diversos aspectos, como fabricação, montagem, conferência, execução e aspectos arquitetônicos. Encontrar os agrupamentos ótimos pode ser desafiador e pode demandar a experiência do projetista, além de processos baseados em tentativa-e-erro. Algumas estratégias propostas na literatura contemplam o agrupamento automático de barras como restrições impostas na formulação dos problemas de otimização estrutural, como a consideração de restrições de cardinalidade. Nessa dissertação, é proposta a formulação de um problema de otimização estrutural multi-objetivo de pórticos espaciais considerando-se a minimização do peso da estrutura e o número de barras distintas (pilares e vigas) como funções objetivos claramente conflitantes. São realizados três experimentos nos quais o conflito entre o agrupamento e o peso é analisado, incluindo a validação da metodologia de agrupamento, a análise do agrupamento automático em situações de simetria e assimetria da estrutura e uma análise de pré-agrupamento. Todos os problemas foram resolvidos utilizando um algoritmo baseado em Evolução Diferencial.