Otimização topológica de treliças mistas considerando a emissão de CO₂ por meio de algoritmos meta-heurísticos

Resumo

A fim de fornecer soluções mais sustentáveis para o projeto de vigas mistas treliçadas, o presente trabalho propõe uma formulação para otimizar parâmetros dimensionais, geométricos e topológicos visando minimizar as emissões de CO2. Algoritmo Genético (GA) e Otimização por Enxame de Partículas (PSO) são utilizados para resolver o problema de otimização considerando a escolha dos perfis de aço, resistência característica do concreto, formas, número de painéis e altura total da treliça. A metodologia é aplicada a três problemas onde são considerados três tipos diferentes de geometria de perfil e três modelos de treliça para comparar e analisar seus resultados. O programa considera cantoneiras duplas, tubos circulares vazados e tubos circulares preenchidos com concreto, bem como os modelos de treliça Pratt, Howe e Warren. Os três problemas são idênticos, com exceção do tamanho do vão, que varia entre 8, 24 e 40 metros. Em conclusão, os resultados mostram que os algoritmos fornecem soluções iguais ou semelhantes, sendo o modelo de Warren e o tubo circular preenchido com concreto o mais eficiente em todos os casos, especialmente para vãos maiores, atingindo uma redução de emissão de até 40% em relação ao modelo Howe utilizando cantoneiras duplas. O critério crítico no dimensionamento de todos os casos atingiu uma relação entre esforço solicitante e resistente maior que 90% em todos os casos, confirmando a eficácia da otimização, sendo o critério de flexão combinada o crítico na maioria deles.

Palavras-chave:
otimização; viga mista; algoritmo meta-heurístico; impacto ambiental; otimização topológica