Otimização topológica de pisos em treliças mistas tubulares com lajes mistas : análise de custos e emissões de CO2

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dc.contributor.advisor-co1Calenzani, Adenilcia Fernanda Grobério
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-0936-9950
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9959808218883879
dc.contributor.advisor1Alves, Élcio Cassimiro
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0001-6971-2645
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6509450210637509
dc.contributor.authorSilva, Chayana Morgner Gomes da
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0001-5367-2957
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5148699094876758
dc.contributor.referee1Melo, Antônio Macário Cartaxo de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-0398-4124
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2798137522735300
dc.contributor.referee2Silva, André Tenchini da
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-0925-1159
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/7036280752466413
dc.date.accessioned2025-11-18T20:19:26Z
dc.date.available2025-11-18T20:19:26Z
dc.date.issued2025-08-22
dc.description.abstractThe objective of this study is to optimize the costs and CO₂ emissions of composite floor systems supported by composite tubular trusses, with and without concrete filling in the upper chord, considering the effect of vibrations induced by human walking. For the optimization problem, constraints related to the ultimate and service limit states of the composite slabs after concrete curing, and of the composite trusses before and after curing, were implemented. The optimization problem considered twenty-one design variables, including: circular profiles of the lower, upper, and diagonal members of the internal, edge, and main trusses; concrete strength (𝑓𝑐𝑘) of the slab; thickness of the steel deck; thickness of the concrete slab; number of truss panels; truss height; concrete strength (𝑓𝑐𝑘) of the filling in the upper chord of the internal, edge, and main trusses; span between internal trusses; and additional reinforcement. The Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm was used to search for the optimal solution. To validate the implemented computational code, comparative analyses were first carried out with problems from the literature to verify the effectiveness of the proposed formulation. Subsequently, a parametric analysis was performed by varying the live loads and spans to identify the most influential factors in the solution. Finally, the effects of considering the comfort limit state of users related to human walking, and the influence of concrete filling in the upper chords of the trusses, were analyzed in the search for the optimal floor solution. It was concluded that concrete filling in the upper chords of the trusses contributes to reducing the number of truss panels and the cross-sectional area of the profiles, resulting in lower emissions and costs compared to full web beams. The analysis of floor vibration effects directly influenced the geometry of the internal and main truss sections, due to the need to provide greater structural stiffness
dc.description.resumoPisos mistos treliçados com perfis tubulares destacam-se pela elevada eficiência estrutural, leveza, facilidade de transporte e montagem, além da capacidade de vencer grandes vãos com menor consumo de material. O objetivo deste trabalho é otimizar os custos e as emissões de CO2 dos sistemas de pisos mistos suportados por treliças tubulares mistas com e sem preenchimento de concreto no banzo superior, considerando o efeito das vibrações induzidas devido ao caminhar humano. Para o problema de otimização foi implementado as restrições relativas aos estados-limites últimos e de serviço das lajes mistas após a cura do concreto e das treliças mistas antes e após a cura do concreto. No problema de otimização serão consideradas vinte e uma variáveis de projeto, sendo elas: perfil circular do banzo inferior, superior e diagonais das treliças internas, de borda e principal; fck do concreto da laje; espessura da forma de aço; espessura da capa de concreto; número de painéis das treliças; altura das treliças; fck do concreto de preenchimento do banzo superior da treliça interna, de borda e principal, o vão entre as treliças internas e a armadura adicional. Na busca da solução ótima foi utilizado o Algoritmo de Enxame de Partículas (PSO) e para validação do código computacional implementado, inicialmente foram realizadas análises comparativas com problemas da literatura de forma a verificar a eficácia da formulação proposta e posteriormente foi realizado a análise paramétrica variando os parâmetros de cargas acidentais e vãos a fim de identificar os fatores que mais impactam na solução do problema. Por fim foi analisado os efeitos da consideração do Estado-limite de conforto dos usuários relativamente ao caminhar de pessoas e o efeito do concreto de preenchimento dos banzos superiores das treliças na busca da solução ótima do piso. Concluiu que, o concreto de preenchimento nos banzos superiores das treliças, contribui na redução do número de painéis das treliças, além da redução da seção transversal dos perfis resultando em menor emissão e custo quando comparado com vigas de alma cheia e a análise dos efeitos da vibração de piso, impactou diretamente na geometria da seção transversal das treliças internas e principais, visto à necessidade de conferir à estrutura maior rigidez
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20633
dc.languagepor
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Civil
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.rightsopen access
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
dc.subjectOtimização topológica
dc.subjectLajes mistas
dc.subjectTreliças mistas
dc.subjectAlgoritmo de enxame de partículas
dc.subjectCustos
dc.subjectEmissão de CO2
dc.subjectTopological optimization
dc.subjectComposite slabs
dc.subjectComposite trusses
dc.subjectParticle swarm optimization
dc.subjectCosts
dc.subjectCO₂ emission
dc.subject.cnpqEngenharia Civil
dc.titleOtimização topológica de pisos em treliças mistas tubulares com lajes mistas : análise de custos e emissões de CO2
dc.typemasterThesis
foaf.mboxchayana.silva@edu.ufes.br
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