Otimização de pórticos de galpões industriais por algoritmos meta-heurísticos

Abstract

Este trabalho propõe e avalia uma metodologia que integra ferramentas de análise e dimensionamento estrutural a algoritmos meta‐heurísticos para o projeto ótimo de pórticos de aço comumente encontrados em edifícios industriais. As seções transversais de pórticos planos de vão único, simétricos e com cobertura inclinada, formados por perfis I soldados, são otimizadas para minimizar o consumo de aço. O dimensionamento é formulado como um problema de otimização não linear com variáveis mistas e incluindo restrições definidas por estados limites últimos e de serviço. O algoritmo de busca harmônica foi superior aos algoritmos genéticos e de enxame de partículas nos experimentos numéricos realizados. A metodologia também foi aplicada com sucesso em estudos paramétricos com diferentes condições de projeto.

This work introduces and evaluates a methodology that integrates structural analysis and design tools with meta‐heuristic algorithms for the optimal design of steel portal frames. The cross‐sections of single‐span pitched roof symmetric portal frames, formed by welded I‐shaped members, are optimized for the minimization of steel consumption. The design is formulated as a nonlinear optimization problem with mixed variables and includes constraints defined by ultimate and serviceability limit states. The harmony search algorithm was superior to the genetic algorithm and the particle swarm optimization in the numerical experiments performed. The methodology was also successfully applied in parametric studies with different design conditions.