Otimização de torres eólicas de concreto armado
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Data de Publicação: | 2018 |
Outros Autores: | , |
Tipo de documento: | Artigo de conferência |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) |
Texto Completo: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/61930 |
Resumo: | Concrete wind towers over 100 m height have been presented as a more appropriated solution comparing to steel towers. The efficient design of these structures is important to ensure their feasibility and the use of optimization techniques can help reduce their costs and automate the design process. This paper presents an optimization model for reinforced concrete wind towers, aiming at the reduction of the weight of the tower considering concrete and reinforcement. Finite element analysis is conducted, and simplified strategies are investigated when considering physical and geometric nonlinearities and dynamic wind modeling for a more efficient optimization. The loading conditions and recommendations of NBR 6118 and IEC 61400-1 are used for the tower analysis. The design variables are the dimensions of the tubular section of the tower and the longitudinal reinforcement, all treated as discrete. The constraints are relative to geometry parameters, the ULS resistance, the excessive deformation in the SLS, the natural frequency of the tower and the longitudinal reinforcement ratio. The resistance is treated considering the approximate M-N interaction diagram of the resistant stresses corresponding to the ultimate deformed configuration. The optimization problem is solved by genetic algorithms and applications are made to towers over 100 m. Preliminary optimized solutions were obtained for the wind tower in an efficient manner, assisting the prior design stage of these structures. |
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Otimização de torres eólicas de concreto armadoOptimization of reinforced concrete wind towersOtimizaçãoTorreEólicaConcretoAlgoritmos evolutivosConcrete wind towers over 100 m height have been presented as a more appropriated solution comparing to steel towers. The efficient design of these structures is important to ensure their feasibility and the use of optimization techniques can help reduce their costs and automate the design process. This paper presents an optimization model for reinforced concrete wind towers, aiming at the reduction of the weight of the tower considering concrete and reinforcement. Finite element analysis is conducted, and simplified strategies are investigated when considering physical and geometric nonlinearities and dynamic wind modeling for a more efficient optimization. The loading conditions and recommendations of NBR 6118 and IEC 61400-1 are used for the tower analysis. The design variables are the dimensions of the tubular section of the tower and the longitudinal reinforcement, all treated as discrete. The constraints are relative to geometry parameters, the ULS resistance, the excessive deformation in the SLS, the natural frequency of the tower and the longitudinal reinforcement ratio. The resistance is treated considering the approximate M-N interaction diagram of the resistant stresses corresponding to the ultimate deformed configuration. The optimization problem is solved by genetic algorithms and applications are made to towers over 100 m. Preliminary optimized solutions were obtained for the wind tower in an efficient manner, assisting the prior design stage of these structures.As torres eólicas de concreto com alturas acima de 100 m têm se apresentado como uma solução mais vantajosa em comparação às torres metálicas. O dimensionamento eficiente dessas torres é importante para garantir a sua viabilidade e o uso de técnicas de otimização pode auxiliar na redução dos seus custos e na automação do processo de projeto. Uma formulação de um modelo de otimização de custo de torres eólicas de concreto armado, considerando as parcelas de concreto e aço é apresentada. A análise é feita por elementos finitos e são investigadas estratégias simplificadas para o tratamento das não–linearidades física e da modelagem dinâmica do vento, visando uma maior eficiência da otimização. Na análise da torre, são avaliadas as condições de carregamento e recomendações da NBR 6118 e IEC 61400-1. As variáveis de projeto são relacionadas as dimensões características da seção tubular da torre e as armaduras longitudinais, todas tratadas como natureza discreta. As restrições são relativas a parâmetros da geometria, ao critério de resistência no ELU, à deformação excessiva no ELS, à frequência natural da torre e as taxas mínimas e máximas de armadura longitudinal. A resistência é tratada considerando a curva aproximada de interação M-N dos esforços resistentes correspondentes às configurações deformadas no ELU. O modelo de otimização é resolvido com algoritmos genéticos e aplicações são feitas a torres com 100 m de altura. Soluções preliminares otimizadas para a torre eólica são obtidas de forma eficiente auxiliando a fase de dimensionamento dessas estruturas. Os resultados são comparados com problemas encontrados na literatura.https://doity.com.br2021-11-10T13:10:38Z2021-11-10T13:10:38Z2018info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/conferenceObjectapplication/pdfARAÚJO, Thays Guerra; MELO, Antônio Macário Cartaxo de; ARAÚJO, Tereza Denyse Pereira de. Otimização de torres eólicas de concreto armado. In: SIMPÓSIO DE MECÂNICA COMPUTACIONAL - SIMMEC, XIII., 29 out. a 01 nov. 2018, Vitória-ES. Anais[…] , Vitória - ES, 2018.http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/61930Araújo, Thays GuerraMelo, Antônio Macário Cartaxo deAraújo, Tereza Denyse Pereira deporreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC)instname:Universidade Federal do Ceará (UFC)instacron:UFCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-11-10T13:10:38Zoai:repositorio.ufc.br:riufc/61930Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufc.br/ri-oai/requestbu@ufc.br || repositorio@ufc.bropendoar:2024-09-11T18:43:56.955220Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) - Universidade Federal do Ceará (UFC)false |
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