Otimização da geometria de telha-fôrma de aço colaborante para lajes mistas de aço e concreto

Página do item simplificado
dc.contributor.advisor1Calenzani, Adenilcia Fernanda Groberio
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000209369950
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9959808218883879
dc.contributor.authorLoureiro, Mayane Cordeiro
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0001-6330-9900
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8931090707093532
dc.contributor.referee1Lima, Luciano Rodrigues Ornelas de
dc.contributor.referee2Sousa Junior, João Batista Marques de
dc.contributor.referee3Alves, Elcio Cassimiro
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000000169712645
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6509450210637509
dc.date.accessioned2024-05-29T20:55:08Z
dc.date.available2024-05-29T20:55:08Z
dc.date.issued2023-02-14
dc.description.abstractThe use of steel formwork incorporated into composite steel-concrete slabs stands out for contributing to sustainable development in civil construction. However, this construction system still has limited usage in Brazil, which may be due to the restricted availability of formwork geometries in the national market. As such, this study aims to determine the optimal steel geometry that results in the lowest steel consumption during manufacture of the composite slabs, taking into consideration the initial construction phase, in which the formwork is under the highest load demand. The Direct Strength Method (DSM) and the traditional Effective Width Method (EWM) are applied for designing the steel formwork during the construction phase, where the coldformed steel profile resists the applied forces independently. For DSM, the critical buckling moments are determined using the elastic stability analysis program CUFSM, via Finite Strip Methods. The solution of the optimization problem was implemented in MATLAB® using Particle Swarm Optimization and considering two design variables: the thickness and the bend angle of the formwork web. In addition, the proposed formulation was evaluated in the implementation phase of DSM and EWM. Numerical analyses are carried out on four different steel geometries currently available in the Brazilian market. The main results showed that the developed computational program was successful in finding optimal solutions for said geometries, as the optimization reduced steel consumption by an average of 21.6%. Thickness had a greater effect on the steel savings, and this variable decreases in the optimal solution, while the height and bend angle increase.
dc.description.resumoO uso de fôrmas de aço incorporadas às lajes mistas de aço e concreto destaca-se por contribuir com o desenvolvimento sustentável na construção civil. No entanto, esse sistema ainda possui utilização aquém de suas potencialidades no Brasil e, uma das razões pode estar associada à restrita oferta de geometrias de fôrmas de aço disponíveis no mercado nacional. Desta forma, este estudo busca determinar a geometria ótima de fôrmas de aço que proporcione o menor consumo de aço na fabricação de lajes mistas, considerando nos cálculos, a fase inicial de construção, ou seja, a fase de maior solicitação para a fôrma. No dimensionamento da fôrma de aço na fase de construção, em que o perfil de aço formado a frio suporta isoladamente as ações atuantes, aplica-se o Método da Resistência Direta (MRD) e o tradicional Método da Largura Efetiva (MLE). Para o MRD, os momentos críticos de flambagem são encontrados por meio do programa computacional de análise de estabilidade elástica, CUFSM, via Método das Faixas Finitas. A solução do problema de otimização foi implementada no programa computacional MATLAB® utilizando a Otimização por Enxame de Partículas e contou com duas variáveis de projeto: espessura e o ângulo de dobra da alma das fôrmas. Além disso, avaliou-se a formulação proposta na fase de implementação do MRD e MLE. Aplicações numéricas são realizadas em quatro geometrias diferentes de fôrmas de aço produzidas para comercialização no mercado brasileiro. Os principais resultados mostraram que o programa computacional elaborado foi bem sucedido na busca de soluções ótimas para a geometria de tais fôrmas, uma vez que a otimização reduziu em média, 21,6% o consumo de aço. Verificou-se que a espessura teve um efeito maior sobre a economia de aço, pois para a solução ótima, essa variável diminui, enquanto a altura e o ângulo de dobra aumentam.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/12304
dc.languagepor
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.subjectFôrmas de aço para lajes mistas
dc.subjectMétodo da Resistência Direta
dc.subjectMétodo da Largura Efetiva
dc.subjectOtimização
dc.subject.cnpqEngenharia Civil
dc.titleOtimização da geometria de telha-fôrma de aço colaborante para lajes mistas de aço e concreto
dc.typemasterThesis
Arquivos
Coleções
Dissertações de mestrado