Modelos de bielas para consolos curtos a partir de técnicas de otimização topológica

Matheus Barbosa Moreira Cedrim, Doutorando no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal de Alagoas e Professor no Centro Universitário CESMAC, Maceió, Alagoas, Brasil.

Os consolos curtos são elementos estruturais que representam situações típicas de descontinuidade geométrica e estática em estruturas pré-moldadas. Para o dimensionamento, em geral, não é válida a teoria clássica da flexão. Desta forma, o método das bielas é uma estratégia de representação do modelo estrutural de cálculo, por meio de uma treliça autoequilibrada. Como não há uma unicidade de solução na obtenção destes modelos, as técnicas de otimização topológica apresentam-se como uma alternativa promissora para uma análise mais criteriosa, posto que se utiliza o fundamento matemática para a maximização da rigidez.

A publicação “Proposição e análise de modelos de bielas para consolos curtos a partir de técnicas de otimização topológica” foi fruto da dissertação de mestrado de Matheus Barbosa Moreira Cedrim desenvolvida no PPGEC/UFAL, com orientação da profa. Dra. Aline da Silva Ramos Barboza e coorientação do prof. Dr. Eduardo Nobre Lages. O trabalho se enquadra na linha de pesquisa de Mecânica de Materiais e Estruturas, dando continuidade às dissertações relacionadas às ligações entre elementos de concreto pré-moldado.

Figura – Sequência de projeto com auxílio da otimização Fonte: Autores (2021).

Com a análise numérica realizada, foi possível obter a distribuição otimizada de material após o procedimento de otimização e realizou-se uma validação de resultados a partir de recomendações normativas de projeto estruturais, comprovando-se que as técnicas aplicadas auxiliam no desenvolvimento dos modelos de bielas.

A utilização da otimização topológica para os projetos de estruturas era vista como um desafio, visto que, na maioria das vezes são discutidos apenas aspectos computacionais. Os resultados obtidos podem ser considerados, como modelos preliminares de treliças e podem ser utilizados como referência para futuras validações experimentais.

Referências

PANTOJA, J. C. Geração automática via otimização topológica e avaliação de segurança de modelos de bielas e tirantes. Rio de Janeiro: Pont. Univ. Cat. Rio de Janeiro, 2012.

SCHLAICH, J., SCHÄFER, K., and JENNEWEIN, M. Toward a consistent design of structural concrete. PCI J. [online]. 1987, vol. 32, no. 03, pp. 74–150, [viewed 17 March 2021]. https://doi.org/10.15554/pcij.05011987.74.150. Available from: https://www.pci.org/PCI/Publications/PCI_Journal/Issues/1987/May-June/Toward_a_Consistent_Design_of_Structural_Concrete.aspx

DEBS, M. K. E. Concreto Pré-Moldado: Fundamentos e Aplicações, 2. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2017.

Para ler o artigo, acesse

CEDRIM, M. B. M. et al. Proposition and analysis of strut and tie models for short corbels from techniques of topology optimization. Rev. IBRACON Estrut. Mater. [online]. 2021, vol.14, n.02 [viewed 17 March 2021]. https://doi.org/10.1590/s1983-41952021000200012. Available from: http://ref.scielo.org/7cdzxx

Links Externos

Aplicação do método das bielas para o dimensionamento de consolos curtos com suporte da otimização topológica – Repositório UFAL: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/5599

Site Revista IBRACON de Estruturas e Materiais: http://www.ibracon.org.br/publicacoes/revistas_ibracon/riem/home.asp

Revista IBRACON de Estruturas e Materiais – RIEM: ttps://www.scielo.br/riem