Emprego de otimização topológica e DFC no projeto de sistemas de contraventamento em ambientes urbanos

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2022
Autor(a) principal: SILVA, Paulo Ulisses da
Orientador(a): BONO, Gustavo
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Engenharia Civil e Ambiental
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Espaços topológicos
Otimização estrutural
Dinâmica de fluídos
Pressão do vento
Software
Métodos de gradiente conjugado
Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/47230
Resumo: Um dos principais indicadores de crescimento de uma nação encontra­se no mercado da construção civil, pois este setor tem impacto em diversas áreas da cadeia produtiva. Grandes demandas em edificações habitacionais e comerciais são providas pelo crescimento vertical urbano. Edifícios tendem a ser cada vez mais altos e dessa forma, mais influenciados pelos carregamentos laterais. O combate ao esforço das cargas laterais é feito pelas estruturas de contraventamento. Além disso, no ambiente urbano as edificações são sujeitas aos efeitos de vizinhança, que modificam a configuração do escoamento e podem causar alterações nas cargas previstas em projeto. No presente trabalho, implementa­se o método de otimização topológica Bidirectional Evolutionary Structural Optimization (BESO) 3D para gerar sistemas de contraventamentos otimizados. Para resolução do sistema de equações lineares associado ao método, emprega­se o método dos gradientes conjugados com pré- condicionamento feito através do multigrid geométrico (MGCG). Para verificar como os principais parâmetros do BESO influenciam a solução ótima, é realizado um estudo paramétrico do código implementado. As cargas de vento que atuam nas edificações foram obtidas através do software livre e de código aberto, OpenFOAM, empregando a metodologia de turbulência baseado nas equações médias de Reynolds (RANS) no modelo de fechamento κ − ε clássico. A análise considerou a inserção de vizinhança ao redor de uma edificação, variando­se sua altura e o espaçamento com relação ao prédio em análise com o intuito de determinar como a vizinhança pode influenciar a estrutura do sistema de contraventamento otimizado.
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spelling SILVA, Paulo Ulisses dahttp://lattes.cnpq.br/6993714214016971http://lattes.cnpq.br/1024603694014079BONO, Gustavo2022-10-24T15:37:07Z2022-10-24T15:37:07Z2022-05-23SILVA, Paulo Ulisses da. Emprego de otimização topológica e DFC no projeto de sistemas de contraventamento em ambientes urbanos. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) - Universidade Federal de Pernambuco, Caruaru, 2022.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/47230Um dos principais indicadores de crescimento de uma nação encontra­se no mercado da construção civil, pois este setor tem impacto em diversas áreas da cadeia produtiva. Grandes demandas em edificações habitacionais e comerciais são providas pelo crescimento vertical urbano. Edifícios tendem a ser cada vez mais altos e dessa forma, mais influenciados pelos carregamentos laterais. O combate ao esforço das cargas laterais é feito pelas estruturas de contraventamento. Além disso, no ambiente urbano as edificações são sujeitas aos efeitos de vizinhança, que modificam a configuração do escoamento e podem causar alterações nas cargas previstas em projeto. No presente trabalho, implementa­se o método de otimização topológica Bidirectional Evolutionary Structural Optimization (BESO) 3D para gerar sistemas de contraventamentos otimizados. Para resolução do sistema de equações lineares associado ao método, emprega­se o método dos gradientes conjugados com pré- condicionamento feito através do multigrid geométrico (MGCG). Para verificar como os principais parâmetros do BESO influenciam a solução ótima, é realizado um estudo paramétrico do código implementado. As cargas de vento que atuam nas edificações foram obtidas através do software livre e de código aberto, OpenFOAM, empregando a metodologia de turbulência baseado nas equações médias de Reynolds (RANS) no modelo de fechamento κ − ε clássico. A análise considerou a inserção de vizinhança ao redor de uma edificação, variando­se sua altura e o espaçamento com relação ao prédio em análise com o intuito de determinar como a vizinhança pode influenciar a estrutura do sistema de contraventamento otimizado.One of the main growth indicators of a nation is found in the civil construction market, as this sector has an impact on several areas of the production chain. Great demands on residential and commercial buildings are provided by vertical urban growth. Buildings tend to be taller and therefore more influenced by lateral loads. The support of the lateral loads is done by the bracing structures. In addition, in the urban environment, buildings are subject to neighborhood effects, which modify the flow configuration and can cause changes in the loads foreseen in the project. In the present work, the topology optimization method Bidirectional Evolutionary Structural Optimization (BESO) 3D is implemented to generate optimized bracing systems. To solve the linear equations associated with the method, the conjugated gradient method is used with preconditioning done through the geometric multigrid (MGCG). To verify how the main BESO parameters influence the optimal solution, a parametric study of the implemented code is carried out. The wind loads acting on buildings were obtained using the free and open­source software, OpenFOAM, using a turbulence methodology based on Reynolds average equations (RANS), and for the closure model, the classical κ − ε. The analysis considered the insertion of a neighborhood around a building, varying the height and spacing with respect to the building under analysis to determine how the neighborhood can influence the structure of the optimized bracing system.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia Civil e AmbientalUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEspaços topológicosOtimização estruturalDinâmica de fluídosPressão do ventoSoftwareMétodos de gradiente conjugadoEmprego de otimização topológica e DFC no projeto de sistemas de contraventamento em ambientes urbanosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesismestradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALDISSERTAÇÃO Paulo Ulisses da Silva.pdfDISSERTAÇÃO Paulo Ulisses da Silva.pdfapplication/pdf7953676https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/47230/1/DISSERTA%c3%87%c3%83O%20Paulo%20Ulisses%20da%20Silva.pdff90224d0dbdff1d4548b78e8e195aa44MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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