Otimização estrutural paramétrica com restrições por critério de falha de tensão admissível e colapso através de algoritmos genéticos

Abstract

O correto dimensionamento de estruturas metálicas permite grande flexibilidade e velocidade na montagem, a qual é de importância estratégica num pais de dimensões continentais como o Brasil, que possui grande potencial e deficiências na sua infraestrutura. A grande quantidade de parâmetros e verificações necessárias ao realizar o dimensionamento deste tipo de estruturas torna seu cálculo trabalhoso, ainda que com a utilização de softwares de análise e dimensionamento. Por outro lado a complexidade dos cálculos faz com que trabalhos que procurem otimizar estruturas levando em conta todas as restrições de projeto se tornem muito complexas e demoradas. Neste contexto, no presente trabalho se aplicará um algoritmo de otimização semi-heurístico baseado em Algoritmos Genéticos, procurando incorporar para uma situação simples de esforço normal as restrições impostas pela norma brasileira para o dimensionamento de perfis laminados e soldados. Paralelamente se realiza um estudo paramétrico de perfis tubulares de diferentes dimensões procurando entender como este elemento estrutural interage com as diferentes formas de colapso em função de suas dimensões. Desta forma se procura ter condições de realizar a otimização no dimensionamento de uma estrutura simples formada por tubos metálicos, tendo condições de discutir os resultados obtidos no estudo paramétrico realizado. Finalmente conclusões sobre o trabalho realizado são apresentadas.

The correct dimensioning of metallic structures allows great flexibility and speed in the assembly, which is of strategic importance in a country with continental dimensions such as Brazil, which has great potential and deficiencies in its infrastructure. The large number of parameters and verifications necessary to carry out the dimensioning of this type of structures makes its calculation laborious, despite the use of analysis software. On the other hand the complexity of the calculations causes that projects that look for optimize structures taking into account all the design restrictions become very complex and time consuming. In this context, a semi-heuristic optimization algorithm based on Genetic Algorithms will be applied, aiming to incorporate the constraints imposed by the Brazilian standard for the dimensioning of rolled and welded profiles for a simple normal stress situation. In parallel, a parametric study of tubular profiles of different dimensions is carried out, trying to understand how this structural element interacts with the different forms of collapse as a function of its dimensions. In this way, this work tries to be able to perform the optimization in the dimensioning of a simple structure formed by metallic tubes, being able to discuss the results obtained in the parametric study. Finally conclusions about the work done are presented.