Dimensionamento ótimo de pórtico de aço com ligações semirrígidas utilizando elementos finitos híbridos

Abstract

O presente projeto objetiva a obtenção de pórticos de aço com ligações semirrígidas mecanicamente eficientes e consequentemente mais econômicos. Foram desenvolvidos dois módulos computacionais independentes, um para Análise Estrutural baseada em técnica de elementos finitos e o outro para Otimização Estrutural mediante Algoritmos Genéticos. Para a avaliação da influência da rigidez rotacional das ligações viga-coluna propõe-se um modelo computacional que considera a utilização de elementos finitos híbridos. Isto é, as ligações semirrígidas são representadas por elementos mola localizados nas extremidades das vigas, simulando assim o comportamento da ligação. A partir do elemento clássico de viga com extremidades rígidas foi realizado a modificação da matriz de rigidez dos elementos, possibilitando a inclusão do efeito da semirrigidez da ligação. Desta maneira, apresenta-se uma metodologia computacional para o dimensionamento de pórticos planos de aço visando custo mínimo de fabricação, tanto dos perfis quanto das ligações. As variáveis de projeto são as rigidezes rotacionais das ligações viga-coluna e uma codificação para identificadores dos perfis de aço. Sendo as primeiras, variáveis contínuas e as últimas variáveis discretas disponibilizadas num banco de dados de perfis comerciais nacionais. As restrições de projeto estão baseadas no comportamento mecânico da estrutura, em conformidade com a NBR 8800/2008 complementada pela EUROCODE 3/2005. Assim, deslocamentos laterais do pórtico, flechas nas vigas, resistência, esbeltez, delimitam o projeto. Foram desenvolvidos códigos computacionais próprios para análise estrutural e funções de otimização global disponíveis no ambiente computacional MATLAB.