Leonardo de Jesus Alexandre
Resumo
Este trabalho trata da utilização do Método dos Algoritmos Genéticos no dimensionamento ótimo de vigas retangulares de concreto armado submetidas a esforços de flexão e cisalhamento. Optou-se por este método de otimização devido a sua flexibilidade no tratamento de restrições e a facilidade em lidar com variáveis discretas. A minimização do custo dos insumos (concreto, forma e aço) e da mão de obra foi utilizada como função objetivo, que foi restringida para atender as recomendações da NBR 6118:2007 (Projeto de Estruturas de Concreto - procedimento) quanto ao Estado Limite Último e ao Estado Limite de Serviço. A partir de uma geometria conhecida, tais como características dos apoios, vão, largura e cobrimento da armadura, e da disponibilidade dos materiais, o processo de otimização visa encontrar os valores ótimos para a altura da viga, resistência à compressão do concreto, ângulo de inclinação da biela e detalhamento da armadura, que engloba a definição das bitolas, quantidades, posições e tamanhos das barras de aço necessárias. Foi estudado o desempenho da otimização para diferentes configurações dos parâmetros do Algoritmo Genético e a sensibilidade aos custos unitários dos materiais. A utilização do programa desenvolvido na otimização de problemas teóricos e de um caso prático é analisada junto com sugestões para trabalhos futuros.
Abstract
This work presents a study on the use of Genetic Algorithms method to obtain the optimal design of reinforced concrete beams with rectangular cross-section subjected to bending moments and shear. This optimization method was chosen due the advantages of flexibility in handling constraints and ease in dealing with discrete variables. The cost minimization of the materials (concrete, steel and formwork) and labor was used as an objective function, subjected to the limits (ultimate and serviceability limit states) of the Brazilian Standards NBR 6118:2007 (Procedure for the Design of Concrete Structures). From the known geometry, such as supports properties, beam span, beam width, concrete cover and available materials, the optimization process is triggered to obtain the optimal solution for the beam depth, concrete compressive strength, strut angle and reinforcement detailing, which encompasses the definition of diameters, quantities and curtailment of the steel bars. Finally, a study on the sensitivity of the obtained optimized solution towards the variation of the main influential parameters (GA parameters and unit costs) is presented and discussed. Application of the developed code on three different cases, two from the literature and one from the practice, are compared and discussed together with some suggestions for
future studies.
