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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Otimização multiobjetivo de lajes nervuradas de concreto armado com ênfase na redução de custos e na ampliação da vida útil
Autor(es): Bitencourt, João Pedro Martins
Primeiro Orientador: Kripka, Moacir
Resumo: A engenharia estrutural, uma das grandes áreas de estudo da engenharia civil, tem como alicerce a busca por soluções otimizadas que resistam às diversas ações e garantam o equilíbrio das edificações, ao mesmo tempo em que visam a redução no consumo de materiais e, consequentemente, de custos durante o processo de dimensionamento. Soma-se a isso a necessidade de se conceber, em projeto, procedimentos a fim de estender a durabilidade durante a vida útil das estruturas, uma vez que a deterioração precoce dos elementos estruturais, além de causar desconforto e gerar insegurança aos usuários, é um dos principais fatores para que considerável quantia dos recursos da indústria da construção seja aplicada no reparo e manutenção de estruturas pré-existentes. Sendo a minimização de custos e a maximização da vida útil objetivos conflitantes entre si, evidencia-se a aplicabilidade dos conceitos e técnicas de otimização multiobjetivo. Para este fim, o presente trabalho teve como intento realizar o dimensionamento de pavimentos de lajes nervuradas de concreto armado – alternativas econômicas em situações que exigem grandes vãos – obedecendo às diretrizes da ABNT NBR 6118:2014 e respeitando as restrições dos estados-limite último (resistência) e de serviço (rigidez). A otimização, mediante a aplicação da ferramenta matemática SolveXL® – um suplemento do programa Microsoft Excel® que faz uso de algoritmos genéticos –, objetivou minimizar o custo total de concreto, aço e fôrmas, em concomitância com a maximização da vida útil. Foram analisadas as seções otimizadas em quatro casos em que os vãos variaram de 5,0 a 8,0 m, em incrementos de 1,0 m. Para cada cenário, alternou-se de forma sequencial as classes de resistência dos concretos, do C25 até o C50. A previsão probabilística da vida útil das lajes nervuradas otimizadas deste estudo foi feita com base no modelo proposto pela norma espanhola Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08), tendo como referência o processo de corrosão das barras da armadura devido à carbonatação.
Resumo Alternativo: Structural engineering, one of the major areas of study in civil engineering, is based on the search for optimized solutions that can withstand various actions and ensure the balance of buildings, while also aiming to reduce the consumption of materials and, consequently, costs during the design process. Added to this is the need to design procedures to extend the durability of structures throughout their useful life, since premature deterioration of structural elements, in addition to causing discomfort and generating insecurity for users, is one of the main factors that leads to a considerable amount of the construction industry's resources being spent on repairing and maintaining pre-existing structures. Since minimizing costs and maximizing useful life are conflicting objectives, the applicability of multi-objective optimization concepts and techniques becomes evident. To this end, this study aimed to design reinforced concrete ribbed slab floors – economic alternatives in situations that require large spans – in accordance with the guidelines of ABNT NBR 6118:2014 and respecting the restrictions of the ultimate limit states (resistance) and serviceability (stiffness). The optimization, through the application of the mathematical tool SolveXL® – a Microsoft Excel® add-in that uses genetic algorithms –, aimed to minimize the total cost of concrete, steel and formwork, while simultaneously maximizing the service life. The optimized sections were analyzed in four cases in which the spans varied from 5.0 to 8.0 m, in increments of 1.0 m. For each scenario, the concrete strength classes were sequentially alternated, from C25 to C50. The probabilistic prediction of the service life of the optimized ribbed slabs in this study was made based on the model proposed by the Spanish standard Instrucción de Hormigón Estructural (EHE-08), taking as reference the corrosion process of the reinforcement bars due to carbonation.
Palavras-chave: Engenharia estrutural
Otimização multiobjetivo
Lajes nervuradas
Concreto armado
Vida útil
Algoritmos genéticos
SolveXL
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade de Passo Fundo
Sigla da Instituição: UPF
Faculdade, Instituto ou Departamento: Faculdade de Engenharia e Arquitetura - FEAR
Citação: BITENCOURT, João Pedro Martins. Otimização multiobjetivo de lajes nervuradas de concreto armado com ênfase na redução de custos e na ampliação da vida útil. 2021. 156 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenheiro Civil). Curso de Engenharia Civil. Universidade de Passo Fundo, Passo Fundo, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.upf.br/handle/riupf/2850
Data do documento: 5-Nov-2021
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