Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/25349
Tipo de Documento: Dissertação
Título: Geração de modelos de bielas e tirantes para estruturas de concreto armado por otimização topológica discreta via método ground structure
Autor(es): Brito, Thalyson Issac de Jesus
Data do documento: 6-Fev-2026
Orientador: Andrade, Nilma Fontes de Araújo
Coorientador: Canha, Rejane Martins Fernandes
Resumo: O Modelo de Bielas e Tirantes (STM) é amplamente utilizado no dimensionamento de estruturas de concreto armado em Regiões-D, nas quais a hipótese de distribuição linear de deformações não é válida. Tradicionalmente, a definição do STM depende da interpretação subjetiva do fluxo de forças pelo engenheiro, o que pode conduzir a soluções conservadoras ou pouco eficientes. Nesse contexto, esta dissertação investiga o uso da otimização topológica discreta, via Método Ground Structure, como ferramenta auxiliar para a geração automatizada de modelos de bielas e tirantes. A metodologia emprega um modelo material bilinear que diferencia o comportamento em tração e compressão, associado a filtros discretos e geométricos para obtenção de topologias simplificadas e diretamente interpretáveis. Foram analisados cinco exemplos numéricos: uma viga biapoiada, utilizada como problema de referência, uma viga contínua e três estruturas representativas de Regiões-D — uma parede de cisalhamento acoplada, uma viga-parede com abertura e uma viga com extremidade entalhada. Os resultados demonstram que o método é capaz de identificar os mecanismos fundamentais de transferência de carga, produzindo modelos de bielas e tirantes fisicamente coerentes e compatíveis com soluções da literatura. A aplicação de filtros separados para elementos tracionados e comprimidos mostrou que a sensibilidade da topologia ótima depende da natureza estrutural do problema, permitindo explorar soluções alternativas sem comprometer a viabilidade estrutural. Conclui-se que a otimização topológica discreta via Método Ground Structure constitui ferramenta promissora para auxiliar a concepção de modelos de bielas e tirantes em estruturas de concreto armado.
Abstract: The Strut-and-Tie Model (STM) is widely used for the design of reinforced concrete structures in D-regions, where the assumption of linear strain distribution is no longer valid. Traditionally, the definition of a STM relies heavily on the engineer’s experience and subjective interpretation of force flow, which may lead to conservative or inefficient solutions. In this context, this dissertation investigates the use of discrete topology optimization, based on the Ground Structure Method, as an auxiliary tool for the automated generation of strut-and-tie models. The proposed approach employs a bilinear material model that distinguishes between tensile and compressive behavior, combined with discrete and geometric filtering techniques to obtain simplified and directly interpretable topologies. Five numerical examples were analyzed: a simply supported beam used as a reference problem, a continuous beam and three structures representative of D-regions — a coupled shear wall, a deep beam with an opening, and a dapped beam. The results show that the method successfully identifies the fundamental load transfer mechanisms, producing physically consistent strut-and-tie models that are in good agreement with solutions reported in the literature. The application of separate filters for tension and compression elements revealed that the sensitivity of the optimal topology depends on the structural nature of the problem, allowing the exploration of alternative layouts without compromising structural feasibility. The study concludes that discrete topology optimization via the Ground Structure Method is a promising tool to support the design of strut-and-tie models in reinforced concrete structures.
Palavras-chave: Engenharia civil
Concreto armado
Construção subterrânea
Otimização matemática
Funções convexas
Regiões-D
Otimização topológica
Método ground structure
Modelo de bielas e tirantes
Reinforced concrete
D-Regions
Topology optimization
Ground structure method
Strut-and-tie model
área CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Agência de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Programa de Pós-graduação: Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: BRITO, Thalyson Issac de Jesus. Geração de modelos de bielas e tirantes para estruturas de concreto armado por otimização topológica discreta via método ground structure. 2026. 94 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Cívil) — Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2026.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/25349
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Civil

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
THALYSON_ISSAC_JESUS_BRITO.pdf3,06 MBAdobe PDFThumbnail
Visualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.