Dissertações de Mestrado 2018 – JOÃO VICTOR SILVA RANGEL
Resumo
A presente dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para dimensionamento ótimo de pórticos planos de aço com ligações semirrígidas, por meio da definição de perfis metálicos comerciais com seções transversais ótimas, juntamente com a identificação das rigidezes rotacionais ótimas das ligações viga-coluna. Busca-se, portanto, a definição de estruturas mecanicamente mais eficientes e de custo mínimo. A função objetivo adotada foi a minimização do custo de fabricação da estrutura estudada e as variáveis de projeto representam não apenas os perfis estruturais de vigas (I) e pilares (H), mas, também, as rigidezes das ligações viga-coluna. As características geométricas dos perfis foram obtidas de catálogos comerciais de fabricação nacional. Para o armazenamento do banco de dados dos perfis, foram usadas planilhas do Excel, que possuem integração com os demais programas computacionais utilizados para o dimensionamento. Para garantir que a configuração estrutural ótima atenda às prescrições normativas e tecnológicas usuais vigentes, verificações quanto a deslocamentos nos vãos centrais das vigas (flechas), deslocamentos nodais horizontais da estrutura e cargas críticas de resistência mecânica foram consideradas por meio de restrições de projeto no problema de otimização, garantindo, assim, a eficiência mecânica e a segurança das estruturas projetadas. Para a obtenção da resposta mecânica da estrutura foi empregado o Método dos Elementos Finitos (MEF) através do programa ANSYS Workbench®, com a consideração do modelo de análise não-linear geométrica. Para a resolução do problema de otimização, foi utilizado o programa modeFRONTIER® que possui integração com o ANSYS Workbench® permitindo a troca automatizada de dados de entrada e saída. O algoritmo de otimização utilizado (Algoritmo Genético) altera arbitrariamente as variáveis de projeto e obtém os resultados da análise estrutural, utilizados para cálculo da função objetivo e das restrições de projeto. O algoritmo interpreta então os resultados obtidos para avaliar se a configuração é viável e econômica. A metodologia proposta foi validada através da comparação com aplicações disponíveis na literatura.