Um método híbrido de otimização topológica aplicado em estruturas de concreto armado utilizando elementos finitos poligonais

Resumo

Esse trabalho apresenta uma nova alternativa para a obtenção de Modelos de Bielas e Tirantes para estruturas de Concreto Armado através do Método de Otimização Topológica Híbrida, já proposto na literatura técnica, sendo aqui refinado para utilizar elementos finitos poligonais e acelerar a solução do problema da não linearidade material. Nesse método, o concreto é aproximado como meio contínuo, utilizando elementos finitos bidimensionais poligonais, e as barras de aço como elementos de treliça, utilizando elementos finitos unidimensionais com dois nós. Para uma representação mais próxima da realidade, implementou-se um modelo constitutivo ortotrópico para o concreto, considerando rigidezes distintas para a compressão e tração, sendo uma das vantagens do modelo. O método híbrido também limita a disposição final das barras de aço, gerando estruturas melhores do ponto de vista construtivo, enquanto permite uma maior liberdade para a forma e a inclinação das bielas de concreto. Como desvantagem, o método é mais complexo, aumentando o custo computacional, que porém foi substancialmente reduzido através da implementação de um procedimento. Os resultados obtidos para alguns domínios se aproximaram bastante dos resultados de outras metodologias, mas pequenas diferenças são notadas que podem ser relevantes para o resultado final. Outros domínios apresentaram resultados com maiores diferenças mudando de forma significativa o modelo de bielas e tirantes final, apresentando, assim, uma nova alternativa de dimensionamento.

Palavras-chave:
concreto armado; otimização topológica; híbrida; ortotrópico; bielas e tirantes