Algoritmo para otimização de ligações entre viga e coluna com placa de extremidade estendida

Abstract

Ao longo dos últimos anos, os métodos de análise estrutural e regras para o projeto de ligações entre viga e coluna em estruturas metálicas vem sendo aprimorados, com o propósito de garantir maior segurança e precisão nesse dimensionamento. Entretanto, tais técnicas requerem a execução sequencial de vários cálculos, condições e combinações que, devido à complexidade presente, muitas vezes são negligenciadas na prática. Neste cenário, a utilização dos métodos de otimização estrutural representa uma alternativa atraente para lidar com as inúmeras possibilidades existentes no projeto ótimo de ligações metálicas, considerando as regras e recomendações previstas em códigos normatizados. Sendo assim, o propósito deste trabalho consiste em implementar um método de otimização estrutural de ligações entre viga e coluna com placa de extremidade estendida, com vistas às regras de projetos da Eurocode 3, parte 1-8 (2005). Para tal, realizou-se, inicialmente, a análise estrutural das ligações com base no método dos componentes, para obtenção do momento fletor resistente e rigidez rotacional admissível. Em seguida, o código de análise estrutural foi incorporado às restrições de montagem, fabricação, resistência mecânica e rigidez rotacional da ligação. Ao final da implementação numérica, acoplou-se o código de análise estrutural e restrições ao algoritmo de otimização por enxame de partículas (PSO). Os algoritmos desenvolvidos foram aplicados em um caso de literatura, típico de ocorrer na prática. Os resultados foram investigados sob dois aspectos: análise gráfica da função objetivo, para a combinação de duas variáveis de projeto; solução ótima obtida para seis variáveis de projeto. A análise gráfica revelou que a função objetivo é suave e convexa, facilitando a convergência do algoritmo de otimização. Em se tratando da solução ótima, esta ficou próxima à encontrada pelo autor referenciado, assegurando a qualidade dos resultados e potencializando a utilização desta implementação para o dimensionamento ótimo de ligações com placa de extremidade estendida.