Dimensionamento otimizado de vigas mistas aço-concreto.

Abstract

As seções mistas aço-concreto estão cada vez mais sendo utilizadas nas obras de engenharia civil, tanto no cenário mundial quanto no Brasil. O trabalho conjunto do perfil de aço e da laje de concreto aumenta consideravelmente o desempenho do elemento estrutural misto devido ao aproveitamento das vantagens de cada material. Nesse trabalho, é utilizado um elemento de barra em conjunto com um elemento de interface para análise não linear de vigas mistas açoconcreto com interação parcial. O objetivo é montar um algoritmo que utilize essas ferramentas de análise para dimensionar vigas mistas aço-concreto buscando um projeto otimizado em termos de gastos dos materiais. Definido os vãos, apoios, carregamentos para verificação última e de serviço, para a viga analisada, um algoritmo de otimização é utilizado para definir as dimensões da seção transversal retangular da laje de concreto e do perfil de aço do tipo I e a quantidade e diâmetro das barras de reforço da laje de concreto, de forma que, a quantidade desses materiais sejam as mínimas necessárias para resistirem aos esforços solicitantes e garantirem a segurança estrutural, considerando os estados limites último e de serviço. As restrições de projeto são aquelas definidas em normas referentes ao dimensionamento de elementos lineares de concreto, aço ou misto, assim como restrições laterais referentes às dimensões limites das peças e do tamanho do passo do algoritmo de otimização não linear. A função objetivo é definida como sendo o custo por metro linear da viga mista, obtida a partir do custo de cada material, aço, concreto e armadura. No processo de otimização é utilizado o método iterativo de programação linear sequencial, no qual o problema não linear de definição das variáveis de projeto que atenda a todas as restrições de projeto é aproximado por uma sequência de problemas lineares, que tem seu ponto ótimo definido a cada passo com a utilização do método Simplex. Exemplos de vigas mistas para as quais foram definidas suas cargas últimas foram utilizados para validação das implementações. Outros exemplos foram analisados para os quais foram controlados a cada iteração as restrições e função objetivo, verificando a funcionalidade do algoritmo.