Carlos Frederico Macêdo Cortês
Título
Otimização do Projeto da Superestrutura de Pontes Pré Fabricadas pelo Método dos Algoritmos Genéticos
Resumo
O dimensionamento ótimo de pontes constituídas por longarinas pré-fabricadas em concreto protendido e tabuleiros pré-fabricados em concreto armado, através do Método dos Algoritmos Genéticos, é apresentado nesta tese. A opção por esse método de otimização deve-se à facilidade de trabalhar com um grande número de variáveis que ele propicia, sejam elas discretas ou contínuas, além dele apresentar uma solução ótima muito próxima à do ótimo global para problemas com número grande de restrições. Na modelagem utilizou-se como função-objetivo a minimização do custo dos componentes da estrutura, isto é, concreto, aço passivo e aço ativo, restringida por imposições da Norma Brasileira 6118:2003 (Projeto de Estruturas de Concreto – procedimento) quanto ao Estado Limite Último e ao Estado Limite de Serviço. A partir de uma geometria já conhecida, tais como largura do tabuleiro e vão da ponte, e de um conjunto de parâmetros de disponibilidade dos materiais, o processo de otimização visa achar valores ótimos para o número de longarinas e suas dimensões, a altura da laje do tabuleiro, o diâmetro e o número de cabos de protensão e barras de armadura passiva necessárias para armadura longitudinal e estribos das longarinas e armaduras principal e secundária da laje do tabuleiro, para que esses elementos estruturais resistam aos esforços solicitantes gerados pelo carregamento móvel e estático na ponte. Exemplos tendo como referência pontes construídas foram otimizados utilizando um programa desenvolvido em linguagem Visual Basic.
Abstract
The design optimization of bridge composed of precast prestressed concrete girders and precast reinforced concrete slab deck, using Genetic Algorithms technique, is presented herein. The choice of this technique is due to the ease of its application on problems with large number of variables, whether they are discrete or continuous, and due to its capacity to give solutions very close to the overall optimal one for problems with a high number of restrictions. The used objective function was based on cost minimization of the structural elements of the bridge (concrete, prestressed steel and ordinary reinforcing steel), and the design rules were according to Brazilian Standards NBR 6118:2003 (Procedure for the Design of Concrete Structures) for the ultimate limit state and the serviceability limit state. From the known general geometrical parameters of the bridge, such as deck width and bridge span, and a set of parameters of available materials, the optimization process, using the developed program in Visual Basic language, is triggered to find out the optimal solution which leads to the number of girders and its size, the slab thickness, the required diameter and number of prestressing strands and passive bars for the girders‟ longitudinal reinforcement and stirrups, the main and secondary reinforcement for deck slab. Examples of bench-mark bridges built were optimized using the developed program. Discussions of the obtained results and conclusions are, finally, given.
