Otimização de Coberturas em Aço de Edifícios Industriais

Abstract

O presente trabalho apresenta um procedimento de otimização para estruturas de coberturas em aço de edifícios industrias. A formulação baseia-se em determinar telhas, terças, tirantes, contraventamentos dos banzos inferiores e barras a serem utilizados no projeto, como também as coordenadas nodais e o espaçamento entre pórticos que minimizem a massa da cobertura, e por consequência, o consumo de aço. Para tanto, utiliza-se o algoritmo de otimização Search Group Algorithm (SGA), ou Algoritmo do Grupo de Busca, obedecendo-se os critérios das normas ABNT NBR6123 (1988) – Forças devidas ao vento em edificações e ABNT NBR8800 (2008) – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios. Propõem-se dois problemas, nos quais primeiramente se busca a cobertura com menor massa por meio da otimização dimensional, em seguida pela otimização dimensional em conjunto com a geométrica, e por último pela otimização dimensional em conjunto com a geométrica considerando o número de pórticos como variável. Os resultados mostraram a importância de se considerar o número de pórticos como uma variável de projeto, assim como o melhor espaçamento entre terças, devido a sua influência nas telhas e estas na massa final da cobertura.

This paper presents an optimization procedure of steel roofing structures for industrial buildings. The formulation is based on determining tiles, purlins, risers, bracing of the bottom chord and bars to be used in the design, as well as nodal coordinates and the spacing between frames to minimize the roofing mass, and therefore decreasing steel consumption. To do so, it uses the optimization algorithm named Search Group Algorithm (SGA), and follows the criteria of ABNT NBR6123 (1988) - Building construction - Bases for design of structures - Wind loads - Procedure and ABNT NBR8800 (2008) - Design of steel and composite structures for buildings. It proposes two problems, in which firstly seeks to the roofing a smaller mass through size optimization, then through size optimization together with shape optimization and at last through size optimization together with shape optimization considering the number of frames as a variable. The results showed the importance of considering the number of frames as a design variable, as well as the best spacing between purlins due to its influence on tiles and these on the roofing structures final mass.