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Document Type: Dissertação
Title: Um método híbrido de otimização topológica para estruturas de concreto armado
Authors: Rodrigues, Paulo Vinicius Costa
Issue Date: 21-Oct-2020
Advisor: Canha, Rejane Martins Fernandes
Resumo : Esse trabalho apresenta uma nova alternativa para a obtenção de Modelos de Bielas e Tirantes para estruturas de Concreto Armado através do Método de Otimização Topológica Híbrida, já proposto na literatura técnica, sendo aqui refinado para utilizar elementos finitos poligonais e acelerar a solução do problema da não linearidade material. Nesse método, o concreto é aproximado como meio contínuo, utilizando elementos finitos bidimensionais poligonais, e as barras de aço como elementos de treliça, utilizando elementos finitos unidimensionais com dois nós. Para uma representação mais próxima da realidade, implementou-se um modelo constitutivo ortotrópico para o concreto, considerando rigidezes distintas para a compressão e tração, sendo uma das vantagens do modelo. O método híbrido também limita a disposição final das barras de aço, gerando estruturas melhores do ponto de vista construtivo, enquanto permite uma maior liberdade para a forma e a angulação das bielas de concreto. Como desvantagem o método é mais complexo, aumentando o custo computacional, que porém foi substancialmente reduzido através da implementação de um procedimento. Os resultados obtidos para alguns domínios se aproximaram bastante dos resultados de outras metodologias, mas pequenas diferenças são notadas que podem ser relevantes para o resultado final. Outros domínios apresentaram resultados com maiores diferenças mudando de forma significativa o modelo de bielas e tirantes final, apresentando, assim, uma nova alternativa de dimensionamento.
Abstract: This work introduce a new alternative for obtain strut and tie models using the Hybrid Topology Optimization Method, already proposed in the technical literature, being refined here to use polygonal finite elements and to accelerate the solution of the material nonlinearity problem. In this method, concrete is approached as a continuum, using a polygonal bidimensional finite element, and steel bars as truss elements, using a unidimensial finite elemente with two nodes. For a closer representation of reality, an orthotropic constitutive model for concrete was implemented considering different compression and traction stiffness, being one of the advantages of the model.. The hybrid method also limites the final arrangement of steel bars, generating better structures from the constructive point of view, while allowing greater freedom for the shape and angulation of the concrete struts. As a disadvantage the method is more complex, increasing the computational cost, which however has been substantially reduced through the implementation of an algorithm. The results obtained for some domains were very close to the results of other methodologies, but small differences are noted that may be relevant to the final result. Other domains showed results with greater differences, significantly changing the final strut and tie model, presenting a new structural design alternative,
Keywords: Engenharia civil
Concreto armado
Otimização de topologia híbrida
Bielas
Tirantes
Technology
Civil engineering
Subject CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Language: por
Institution: Universidade Federal de Sergipe
Program Affiliation: Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citation: RODRIGUES, Paulo Vinicius Costa. Um método híbrido de otimização topológica para estruturas de concreto armado. 2020. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Sergipe. São Cristóvão, Sergipe, 2020.
License: Autorização para publicação no Repositório da Universidade Federal de Sergipe (RI-UFS), concedida pelo autor.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/14059
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Civil

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