Otimização de sistemas estruturais em aço para edifícios industriais com ponte rolante.

Abstract

Existem diversas configurações possíveis quando se trata de edifícios industriais em aço. Características como a existência ou não de ponte rolante, o tipo de cobertura, a distância entre os pórticos, os vãos transversais livres, entre outros atributos, são de suma importância na elaboração de um projeto viável, técnica e economicamente. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo otimizar sistemas estruturais em aço para edifícios industriais de médio porte com ponte rolante. Para isso, foram considerados 36 modelos, combinados com vãos livres iguais a 20, 24 e 28 metros, distâncias entre pórticos de 6,0 e 7,5 metros, cobertura composta por treliças de banzos paralelos e triangulares e carga da ponte rolante iguais a 100 kN, 250 kN e 500 kN, submetidos a ações permanentes e variáveis. O método empregado no estudo foi o Método dos Elementos Finitos. Inicialmente foi realizado um prédimensionamento dos modelos através do software SAP 2000 e, posteriormente, o pórtico mais solicitado foi otimizado utilizando o método de otimização disponível no software ANSYS Workbench. Como parâmetros de otimização foram consideradas as áreas de seção dos perfis e os deslocamentos no topo dos pilares, obtendo-se o peso total de aço da estrutura com a melhor resposta de análise. Como resultado, observou-se uma redução média de 23,76% no peso total de aço após a otimização, indicando que os modelos com cobertura composta por treliça de banzos paralelos (BP) apresentaram menores pesos de aço em todas as etapas. Considerando as demais características estudadas, a carga da ponte rolante é a que mais influencia no peso do pórtico e a distância entre os pórticos é a característica que menos causa interferência. Os modelos com carga de ponte rolante igual a 100 kN apresentaram a maior redução do peso de aço após a escolha dos perfis comerciais, enquanto os modelos com cargas iguais a 250 kN e 500 kN proporcionaram a menor redução. Outro resultado importante a se observar é que nos modelos com carga de ponte rolante igual a 500 kN, as características geométricas atuam consideravelmente sobre o peso de aço do pórtico. Assim, quanto maiores as dimensões dos modelos mais elevado é o peso do pórtico. Também foi possível notar que, para alguns modelos, a distância entre os pórticos não influencia no peso total de aço. Diante dos resultados apresentados, pode-se afirmar que a padronização da seção dos perfis resulta na economia estrutural e facilita a execução do projeto.