Aplicação do método das bielas para o dimensionamento de consolos curtos com suporte da otimização topológica

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Cedrim, Matheus Barbosa Moreira
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/5599
Resumo: Reinforced concrete short corbels are components of connections between precast elements, characterized to represent typical conditions of geometrical and static discontinuity. For its design, in general, it is not assumed the classical theory of flexure, because the assumptions of the plane sections remain plane after the deformation are not valid. With the strut and tie method, a model of a self-balanced truss, composed by struts, nodal zones and ties, it comes a strategy of representation of the principal stresses flow in a linear elastic behavior in these components. In the literature, several models are proposed by the design codes and researchers as the proper representation of corbels’ strength model. Motivated by the fact that there is no unique solution to obtain the strut and tie model, topology optimization is an indicated technique to the definition of a methodology of conception of these models. Using a numerical analysis in finite elements, the formulation of SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization) method of topology optimization is defined with the criterion of minimum strain energy restricted by the volumetric fraction. In the design of short corbels, analyzing different geometries and boundary conditions, a comparative analysis of the trusses models was carried out, checking that models obtained using topology optimization can be consistent with the design codes, as long as performance requirements and stresses limits are respected. Thus, it is shown that topology optimization is an effectual tool to the conception of preliminary models, it should always be ensured the fundamentals of strut and tie method.
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In the literature, several models are proposed by the design codes and researchers as the proper representation of corbels’ strength model. Motivated by the fact that there is no unique solution to obtain the strut and tie model, topology optimization is an indicated technique to the definition of a methodology of conception of these models. Using a numerical analysis in finite elements, the formulation of SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization) method of topology optimization is defined with the criterion of minimum strain energy restricted by the volumetric fraction. In the design of short corbels, analyzing different geometries and boundary conditions, a comparative analysis of the trusses models was carried out, checking that models obtained using topology optimization can be consistent with the design codes, as long as performance requirements and stresses limits are respected. Thus, it is shown that topology optimization is an effectual tool to the conception of preliminary models, it should always be ensured the fundamentals of strut and tie method.CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoOs consolos curtos de concreto armado são componentes de ligações entre elementos pré-moldados, caracterizados por representarem situações típicas de descontinuidade geométrica e estática. Para o seu dimensionamento, em geral, não é apropriada a teoria clássica da flexão, em virtude de que não são válidas as hipóteses das seções planas após a deformação. Com o método das bielas, um modelo de treliça autoequilibrada, composta por escoras, regiões nodais e tirantes, surge como uma estratégia de representação das trajetórias de tensões principais em regime elástico linear nesses componentes. Na literatura, diversos modelos são propostos pelas referências normativas e pesquisadores como representação adequada do mecanismo resistente dos consolos. Motivado pelo fato de não haver uma solução única para obtenção dos modelos de escoras e tirantes, a otimização topológica é uma técnica indicada para a definição de uma metodologia de concepção destes modelos. Por meio de uma análise numérica em elementos finitos, a formulação do método SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization) de otimização topológica é definida com o critério da mínima energia de deformação com restrição de volume. No dimensionamento dos consolos curtos, analisam-se diferentes geometrias e condições de contorno, e realiza-se uma análise comparativa dos modelos de treliça, na qual se verifica que os modelos obtidos por meio da otimização topológica podem ser consistentes com as referências normativas, desde que requisitos de execução e limites de tensões sejam respeitados. Desta forma, contata-se que a otimização topológica é uma ferramenta válida para a concepção de modelos preliminares, devendo-se sempre garantir os fundamentos do método das bielas.Universidade Federal de AlagoasBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUFALBarboza, Aline da Silva Ramoshttp://lattes.cnpq.br/4857672279132119Lages, Eduardo Nobrehttp://lattes.cnpq.br/8426984413248108Ramos Júnior, Adeildo Soareshttp://lattes.cnpq.br/3156454754179977Araújo, Daniel de Limahttp://lattes.cnpq.br/8801080897723883Cedrim, Matheus Barbosa Moreira2019-07-29T15:12:16Z2019-07-252019-07-29T15:12:16Z2019-05-30info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfCEDRIM, Matheus Barbosa Moreira. Aplicação do método das bielas para o dimensionamento de consolos curtos com suporte da otimização topológica. 2019. 144 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2019.http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/5599porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2019-07-29T15:12:16Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/5599Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:2019-07-29T15:12:16Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false
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