Optimização discreta de pontes atirantadas de betão com cabos inferiores
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/10316/106012 |
Resumo: | Dissertação de Mestrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia |
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Optimização discreta de pontes atirantadas de betão com cabos inferioresDiscreete optimization of under-deck cable-stayed concrete bridgesunder-deck cable-stayed bridgesoptimizationconcretecable-stay forcessizing design variablespontes atirantadas com cabos inferioresotimizaçãobetãoforças nos tirantesvariáveis de decisão seccionaisDissertação de Mestrado em Engenharia Civil apresentada à Faculdade de Ciências e TecnologiaUnder-deck cable-stayed bridges can be considered an innovative solution concerning the traditional use of prestressing in bridges. In these bridges, the cables feature a polygonal layout under the deck being prestressed and anchored in the deck and deflected by struts that introduce vertical forces contributing to support the acting vertical loads on the deck.In the bibliography there are several works about the structural behaviour of under deck cable-stayed bridges. However, there are no works about the application of optimization algorithms in the design of these structures. Therefore, a computational tool was developed in MATLAB environment to assist in the design of under-deck cable-stayed concrete bridges aiming at economical and structurally efficient solutions featuring a balance between the suspension effect provided by of under-deck cable-staying system and the deck flexure. The optimization problem is formulated as a cost minimization problem subject to a set of constraints related to strength and service criteria defined according to the Eurocodes provisions. A total of 9 design variables were considered, namely: depth and width of the deck longitudinal beams; depth, width and wall thickness of the tubular steel profile of the struts cross-section; prestressing forces and cross-sectional areas of the under-deck cables; length of the struts. The optimization problem was solved for different topologies characterized by different numbers of struts. A genetic algorithm was used to solve the optimization problem with discrete design variables. The characteristics and capabilities of the developed computational tool are illustrated by solving application examples related to the optimization of a real-sized bridge.As pontes atirantadas com cabos inferiores podem ser consideradas uma solução inovadora no que respeita à utilização tradicional do pré-esforço em pontes. Nestas pontes, os cabos apresentam um traçado poligonal na parte inferior do tabuleiro sendo pré-esforçados e ancorados neste e desviados em escoras que introduzem forças verticais contribuindo para suportar as cargas verticais no tabuleiro. Na bibliografia existem diversos trabalhos acerca do comportamento estrutural de pontes com cabos inferiores, contudo, verifica-se a inexistência de trabalhos relativos à aplicação de algoritmos de otimização no projeto destas estruturas. Assim, desenvolveu-se uma ferramenta computacional em ambiente MATLAB para apoio ao projeto de pontes atirandas de betão com cabos inferiores de modo a obter soluções económicas e estruturalmente eficientes caracterizadas por um balanço entre o efeito de suspensão dos cabos inferiores e o efeito de flexão do tabuleiro. O problema de otimização é formulado como um problema de minimização de custo sujeito a um conjunto de restrições relacionadas com critérios de resistência e utilização definidos de acordo com as disposições dos Eurocódigos. Considerou-se um total de 9 variáveis de decisão, nomeadamente: altura e largura das longarinas da secção transversal do tabuleiro em laje vigada; altura, largura e espessura das paredes da secção transversal das escoras em perfil metálico tubular; forças de pré-esforço e áreas da secção transversal dos cabos inferiores; comprimento das escoras. O problema de otimização foi resolvido para diferentes topologias caracterizadas por diferentes números de escoras. Utilizou-se um algoritmo genético para resolução do problema de otimização com variáveis de decisão discretas. As características e capacidades da ferramenta computacional desenvolvida são ilustradas através da resolução de exemplos de aplicação relativos à otimização de uma ponte de dimensões reais.2023-02-23info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/10316/106012http://hdl.handle.net/10316/106012TID:203250028porNeto, Ricardo António Anastácioinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-03-16T21:33:48Zoai:estudogeral.uc.pt:10316/106012Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T21:22:28.769136Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse |
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