Otimização de vigas de secção soldada de alma cheia

Abstract

Este trabalho de dissertação foi desenvolvido num contexto de estudo em que o campo de interesse é a construção metálica e o seu principal objectivo é conceber uma ferramenta para auxiliar o engenheiro civil no processo de tomada de decisão nas fases iniciais do concepção de pontes metálicas de secção em I.É feita uma apresentação detalhada sobre a metodologia e teoria implementadas nos módulos de cálculo que permitem o cálculo da resistência transversal de uma viga de secção em I com ou sem reforço longitudinal. A ferramenta de cálculo será capaz de calcular elementos de placa fina em compressão uniaxial e esforço transverso de acordo com o Eurocode EN 1993, parte 1.5.Uma vez realizada a ferramenta de cálculo, foi incorporado um método de optimização metaheurística, tal como o algoritmo evolucionário, que permite encontrar as soluções mais adequadas relativamente às três funções objectivas consideradas neste trabalho, que são: minimização do peso, minimização do custo e maximização do factor de utilização.Uma vez alcançada a interoperabilidade entre a ferramenta de cálculo e o algoritmo genético, foi desenvolvido uma estrutura para integrar a ferramenta computacional num processo de tomada de decisão planeado em três etapas: formulação do problema, modelação do problema e implementação da solução do problema.En seguida, propõe-se uma apresentação de situações práticas em que a ferramenta desenvolvida nesta dissertação pode ser aplicada em casos de conceção de pontes ou na reabilitação de pontes. Finalmente, são resumidas as limitações presentes na ferramenta de cálculo e são feitas sugestões para desenvolvimentos futuros.

This dissertation work was developed in a study context in which the field of interest is steel construction and its main objective is to design a tool to assist the civil engineer in the decision making process in the early stages of the design of steel I-section bridges. A detailed presentation is made on the methodology and theory implemented in the calculation modules that allow the calculation of the cross resistance of an I-section beam with or without longitudinal reinforcement. The calculation tool will be able to calculate thin plate elements in uniaxial compression and transverse strain according to Eurocode EN 1993, part 1.5.Once the calculation tool has been realised, a meta-heuristic optimisation method has been incorporated, such as the evolutionary algorithm, which allows the most appropriate solutions to be found with respect to the three objective functions considered in this work, which are: minimisation of weight, minimisation of cost and maximisation of the use factor.Once interoperability between the computational tool and the evolutionary algorithm was achieved, a framework was developed to integrate the computational tool into a decision-making process planned in three stages: problem formulation, problem modelling and implementation of the problem solution.Next, a presentation of practical situations where the tool developed in this dissertation can be applied in cases of bridge design or bridge rehabilitation is proposed.Finally, the limitations present in the calculation tool are summarised and suggestions for future developments are made.