Análise de sensibilidades e optimização de pontes atirantadas metálicas

Abstract

As práticas tradicionais de pré-dimensionamento revelam-se pouco adequadas para as grandes e complexas estruturas contemporâneas de Engenharia Civil, urgindo desenvolver ferramentas eficientes para esse efeito, baseadas em técnicas de Programação Matemática. Neste sentido, foi elaborado um programa informático integrado de Análise e Optimização Estrutural de pontes atirantadas metálicas. A problemática e metodologias envolvidas nessa tarefa constituem o objecto de estudo desta Tese. O Método dos Elementos Finitos foi utilizado como base metodológica para o trabalho. O projecto de uma ponte de tirantes envolve uma variedade de problemas como o da escolha do sistema estrutural, a consideração de não-linearidades, o comportamento dinâmico, a selecção e execução do processo construtivo, o controle do comportamento estrutural e o seu ajustamento, etc. Todos estes aspectos foram contemplados no desenvolvimento do programa, por forma a serem proporcionadas soluções com interesse prático efectivo. Para a Análise de Sensibilidades foi adoptada uma metodologia analítica, ocupando a sua descrição uma parte substancial do presente trabalho. Para além da formulação genérica, baseada na diferenciação das equações de equilíbrio estático, foram implementados procedimentos específicos para análise sísmica, sendo para tal considerados os métodos de análise modal/espectral e de integração directa das equações de equilíbrio dinâmico. Foi desenvolvida uma biblioteca de tipos de variáveis de decisão, contendo variáveis seccionais, geométricas e mecânicas, associadas a parâmetros de projecto típicos de diversas configurações estruturais. A Optimização foi formulada como um problema multicritério, resultando na minimização de uma função escalar envolvente obtida com base no Princípio da Máxima Entropia. Tendo o processo de optimização uma forte componente matemática e exigindo um grande esforço de processamento de informação, foi considerada no desenvolvimento uma filosofia de alto nível de automatização e integração de tarefas, sem abrir mão do desejável controle do utilizador sobre os aspectos eminentemente práticos do processo.