Otimização multiobjetivo de outriggers em edifícios altos submetidos a cargas de vento

Parfitt, Felipe Morrone Barbat; Morsch, Inácio Benvegnu; Gomes, Herbert Martins

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Revista IBRACON de Estruturas e Materiais

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Sumário

ORIGINAL ARTICLE • Rev. IBRACON Estrut. Mater. 16 (2) • 2023 • https://doi.org/10.1590/S1983-41952023000200003 copiar

Otimização multiobjetivo de outriggers em edifícios altos submetidos a cargas de vento

Autoria SCIMAGO INSTITUTIONS RANKINGS

resumo:

Neste trabalho os autores têm por objetivo investigar uma metodologia para determinação dos pavimentos ótimos ao implementar outriggers (ORs) e belt-trusses (BTs) ao longo da altura de um edifício alto para reduzir tanto o máximo deslocamento lateral (MDL), quanto o momento na base do núcleo (MBN), de forma separada e concorrente. Além disso, analisa-se a influência destes elementos sobre outros critérios como a máxima aceleração e as frequências naturais. Ao longo do trabalho verifica-se o comportamento da estrutura quando a relação de rigidez dos principais elementos do sistema de contraventamento (núcleo, colunas perimetrais, OR e BT) são variados. Sendo assim, um modelo tridimensional de um edifício alto sob ação lateral de vento é analisado, empregando o método dos elementos finitos usando o software ANSYS. As otimizações mono e multiobjetivo foram resolvidas, respectivamente, pelo método Nelder-Mead modificado para variáveis inteiras pelos autores e pela função de utilidade. Diante dos resultados, conclui-se que ao introduzir de forma específica os ORs/ORs-BTs em edifícios altos a influência na redução dos objetivos mencionados é extremamente relevante, podendo chegar a 68% para o MBN e 71% para o MDL, dependendo de suas quantidades empregadas.

Palavras-chave:
outrigger; edifícios altos; otimização estrutural; programação inteira; carga lateral

Number of ORs	Optimum floor	MLD	CBM	Fundamental freq.	Max. accel.
Number of ORs	Optimum floor	norm.	norm.	norm.	norm.
1	56	0.613	0.775	1.279	1.098
2	39, 62	0.515	0.686	1.398	1.13
3	32, 47, 66	0.469	0.637	1.468	1.144
4	27, 39, 52, 68	0.442	0.601	1.515	1.155
5	24, 34, 44, 56, 70	0.423	0.576	1.549	1.161
6	21, 29, 38, 47, 58, 71	0.41	0.551	1.576	1.168

Number of ORs-BTs	Optimum floor	MLD	CBM	Fundamental freq.	Max. accel.
Number of ORs-BTs	Optimum floor	norm.	norm.	norm.	norm.
1	55	0.518	0.717	1.384	1.115
2	39, 62	0.406	0.614	1.562	1.157
3	31, 47, 66	0.355	0.553	1.672	1.185
4	30, 34, 51, 68	0.325	0.512	1.754	1.213
5	26, 30, 47, 51, 69	0.304	0.481	1.815	1.234
6	23, 27, 40, 44, 57, 70	0.289	0.454	1.862	1.249

Number of ORs	Optimum floor	CBM	MLD	Fundamental freq.	Max. accel.
Number of ORs	Optimum floor	norm.	norm.	norm.	norm.
1	31	0.733	0.704	1.214	1.116
2	17, 34	0.625	0.632	1.287	1.143
3	11, 19, 35	0.56	0.603	1.32	1.154
4	8, 12, 20, 36	0.514	0.585	1.341	1.161
5	4, 9, 13, 21, 36	0.476	0.577	1.352	1.164
6	4, 8, 12, 26, 23, 37	0.446	0.554	1.382	1.174

Number of ORs-BTs	Optimum floor	CBM	MLD	Fundamental freq.	Max. accel.
Number of ORs-BTs	Optimum floor	norm.	norm.	norm.	norm.
1	30	0.661	0.637	1.281	1.139
2	16, 33	0.534	0.555	1.379	1.172
3	12, 16, 34	0.452	0.524	1.422	1.184
4	4, 8, 18, 34	0.404	0.523	1.424	1.184
5	4, 8, 12, 16, 35	0.348	0.504	1.451	1.191
6	4, 8, 12, 16, 20, 36	0.316	0.465	1.515	1.212

Number of ORs	$Δ ω$
Number of ORs	0.1	0.05	0.025	0.0125	0.00625	0.004	0.002
1	11	19	26	26	-	-	-
2	11	21	32	39	41	42	42

Number of ORs-BTs	$Δ ω$
Number of ORs-BTs	0.1	0.05	0.025	0.0125	0.00625	0.004	0.002	0.001
1	11	19	26	26	-	-	-	-
2	11	21	32	37	39	41	42	42

Number of ORs-BTs	Optimum positions
1 OR	all floors from the 31^st to the 56^th;
2 ORs	(17, 34); (17, 35); (17, 36); (18, 36); (18, 37); (18, 38); (18, 39); (19, 39); (19, 40); (19, 41); (19, 42); (20, 42); (20, 43); (20, 44); (21, 45); (21, 46); (22, 47); (22, 48); (23, 49); (23, 50); (24, 51); (25, 52); (25, 53); (26, 53); (26, 54); (27, 54); (27, 55); (28, 55); (28, 56); (29, 56); (29, 57); (30, 57); (31, 58); (32, 58); (32, 59); (33, 59); (34, 60); (35, 60); (36, 61); (37, 61); (38, 62); (39, 62);
1 OR-BT	all floors from the 30^th to the 55^th;
2 ORs-BTs	(16, 33); (16, 34); (17, 34); (17, 35); (17, 36); (17, 37); (18, 38); (18, 39); (18, 40); (19, 41); (19, 42); (19, 43); (20, 43); (20, 44); (20, 45); (21, 46); (21, 47); (22, 48); (22, 49); (23, 50); (23, 51); (24, 51); (24, 52); (25, 52); (25, 53); (26, 54); (27, 55); (28, 56); (29, 56); (29, 57); (30, 57); (30, 58); (31, 58); (32, 58); (32, 59); (33, 59); (34, 60); (35, 60); (36, 61); (37, 61); (38, 62); (39, 62);

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[1] Corresponding author: Felipe Morrone Barbat Parfitt. E-mail: felipeparfitt@gmail.com