Configuração ótima de pórticos de concreto armado considerando restrições de estados limites últimos e de serviço

Resumo

A maioria das normas de projetos estruturais atuais se baseia no conceito de estados limites, ou seja, quando uma estrutura não atende a um de seus propósitos, diz-se que a mesma atingiu seu estado limite. No projeto de estruturas de concreto armado, deve-se verificar o Estado Limite Último (ELU) e o Estado Limite de Serviço (ELS). Portanto, este trabalho apresenta um esquema de otimização de pórticos planos de concreto armado, no qual o objetivo é minimizar o custo de estruturas para três casos de restrições: o primeiro está relacionado ao ELU e ao ELS; o segundo refere-se apenas ao ELU; e o terceiro está relacionado apenas ao ELS. São elaboradas rotinas de verificação dos estados limites de vigas e de pilares, em ambiente MATLAB, de acordo com normas brasileiras. As análises estruturais são realizadas com o uso do software MASTAN2, levando em consideração as não-linearidades geométricas e um método simplificado de não-linearidade física. A função objetivo considera o custo do concreto, da armadura e da forma, e são utilizados algoritmos genéticos para a otimização. São avaliados dois exemplos numéricos de pórticos. Quanto às características ótimas relacionadas a cada tipo de estado limite, nota-se que as vigas e os pilares tendem a apresentar seções transversais maiores e mais armadas no caso do ELU. Mesmo assim, muitas vezes a estrutura ótima relacionada ao ELU não satisfaz o ELS e vice-versa, o que indica que as características ótimas relacionadas a cada estado limite podem ser diferentes. Além disso, observa-se que o ELS é menos restritivo do que o ELU.

Palavras-chave:
otimização; concreto armado; estados limites; algoritmos genéticos