Otimização multiobjetivo de outriggers em edifícios altos submetidos a cargas de vento

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Parfitt, Felipe Morrone Barbat
• Orientador(a): Gomes, Herbert Martins, Morsch, Inacio Benvegnu
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Estruturas (Engenharia) : Estabilidade; Otimização multiobjetivo; Edifícios altos; Ação do vento nas estruturas
• Palavras-chave em Inglês: Outrigger; Tall buildings; Structural optimization; Integer programming; Lateral load
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/241949

Dentre os diversos sistemas estruturais empregados para mitigar a ação de cargas laterais em edifícios altos, o sistema conhecido como outrigger (OR) é um dos mais empregados e eficientes. O outrigger é um elemento horizontal rígido que possui a função de realizar a conexão entre o núcleo interno e as colunas perimetrais, acrescentando rigidez e capacidade de resistência lateral à estrutura. Outro elemento que pode ser adicionado a este sistema é o belt-truss (BT) que, ao unir as colunas perimetrais, auxilia a aumentar ainda mais ambos os aspectos citados. Em relação ao projeto de edifícios altos, existem dois critérios que são de extrema relevância à medida que a estrutura aumenta de altura: o máximo deslocamento lateral (MDL) e o momento na base do núcleo (MBN). A posição e a quantidade de ORs/ORs-BTs ao longo da altura afetam diretamente os critérios mencionados. Portanto, conhecer as localizações nas quais o sistema estrutural em estudo possui mais eficiência é uma maneira de contribuir ainda mais para a redução do MDL e do MBN. Ressalta-se que os dois critérios citados conduzem a resultados inversamente proporcionais, levando, assim, a serem objetivos conflitantes. Sendo assim, este trabalho tem por objetivo investigar uma metodologia para a determinação dos pavimentos ótimos ao implementar ORs/ORs-BTs ao longo da altura de um edifício alto para reduzir tanto o MDL da estrutura, quanto o MBN, de forma separada e conjunta. Além disso, analisa-se a influência destes elementos sobre outros critérios como, por exemplo, a máxima aceleração e as frequências naturais. Ao longo do trabalho: (a) verifica-se o comportamento da estrutura quando a relação de rigidez dos principais elementos do sistema de contraventamento (núcleo, colunas perimetrais, OR e BT) são variados; (b) são tratadas discussões sobre a programação com variáveis inteiras, robustez, custo computacional e as soluções ótimas obtidas. Para alcançar o objetivo, um modelo tridimensional de um edifício alto sob ação lateral de vento é analisado, empregando o método dos elementos finitos através do software comercial ANSYS. As otimizações mono e multiobjetivo foram resolvidas, respectivamente, pelo método Nelder-Mead modificado pelo autor e pela função de utilidade. Diante dos resultados, conclui-se que ao introduzir ORs/ORs-BTs em edifícios altos a influência na redução dos objetivos mencionados é extremamente relevante, podendo chegar a 68% para o MBN e 71% para o MDL, dependendo da quantidade que são empregados.