Otimização do projeto de vigas de concreto protendido usando algoritmo genético.

Abstract

A utilização de concreto protendido apresenta diversas vantagens para a construção civil, dentre elas: a possibilidade de seções mais esbeltas e redução do peso próprio; melhor comportamento em relação aos estados limites de serviço de deformação excessiva e de abertura de fissuras; e a redução ou até eliminação das fissuras gerando uma consequente maior durabilidade do elemento estrutural. No entanto, o projeto dessas estruturas ainda possui algumas dificuldades devido ao número de variáveis envolvidas no processo. Visto isso, o objetivo do presente trabalho é implementar e validar um algoritmo evolucionário de otimização estrutural, que buscará minimizar as dimensões da seção transversal de vigas retangulares de concreto protendido para diferentes tipos de carregamentos, vãos, condições de apoios, entre outros, considerando dois métodos de otimização. No processo, são usados elementos finitos de barra para modelar as vigas e elementos finitos de interface para posicionar o cabo de protensão em relação ao eixo da barra, que também representam a interface cordoalha-concreto, simulando o deslizamento entre o concreto e a armadura ativa. Para a busca da solução ótima, é utilizado o algoritmo genético onde o valor de aptidão do indivíduo consiste em definir a menor seção transversal para a viga retangular de concreto protendido, variando o traçado do cabo de protensão e considerando os estados limites de serviço e último. Tal condição é definida através de uma análise não linear da estrutura usando a plataforma de análise de elementos finitos FEMOOP. Após a implementação da formulação apresentada, percebeu-se pelos exemplos e resultados que os métodos implementados neste trabalho se mostraram eficientes para o dimensionamento otimizado de vigas protendidas. A formulação apresentada permite o dimensionamento de vigas com análise estrutural complexa apresentando no final a altura da seção retangular, bem como o traçado do cabo de protensão. Verificou-se que o traçado do cabo de protensão não altera significativamente a capacidade de carga da viga protendida, desde que os diferentes traçados produzam curvaturas inversas ao do carregamento aplicado à viga nos pontos de momentos críticos.