Redução da emissão de co2 de vigas mistas protendidas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticos

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dc.contributor.advisor1Alves, Elcio Cassimiro
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000169712645
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6509450210637509
dc.contributor.authorFiorotti, Kamila Madeira
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0007-8283-4533
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1896985595031492
dc.contributor.referee1Parente Junior, Evandro
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-0219-1376
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1774654203813780
dc.contributor.referee2Calenzani, Adenilcia Fernanda Groberio
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000209369950
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9959808218883879
dc.contributor.referee3Rodrigues, Marcos Antonio Campos
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/6963345955441105
dc.date.accessioned2024-05-30T01:42:50Z
dc.date.available2024-05-30T01:42:50Z
dc.date.issued2023-08-30
dc.description.abstractThe use of external prestressing has been increasing in recent decades, mainly in the reinforcement of beams in bridges and viaducts, due to its performance and less interference in the local traffic. ABNT NBR 6118:2014 deals with the application of prestressing in concrete structures, and ABNT NBR 8800:2008 presents the requirements for the design of steel beams as well as composite steel and concrete beams. However, the use of prestressing applied to these types of structures is not addressed by Brazilian technical standards. The present study aims to contribute to filling this gap by formulating the optimization problem of prestressed steel and concrete composite beams with full interaction in pretension and straight cables, to minimize CO2 emissions. The dimensions of the doubly symmetric and monosymmetric profiles, the choice of the steel deck slab, the choice of strength, the dimensions of the concrete slab and the number of prestressing cables were considered as the design variables for the optimization problem. To solve the optimization problem, metaheuristic algorithms, such as the Genetic Algorithm (GA) and the Particle Swarm Algorithm (PSO), were applied to compare the optimized solution. Experimental and numerical problems available in the literature were analyzed in the proposal validation step. A parametric analysis was carried out to identify which geometric patterns most influence the solution, as well as the final emissions. From the analysis, it was concluded that the final emissions are strongly influenced by the shape of the steel of slab and the metallic profileof beam, and that the use of prestressing is more suitable for beams with larger spans. It was also verified that the use of concrete with higher resistance in the slabs is more indicated for beams with larger spans. The final results indicates that the proposed formulation can be used to design more sustainable structures.
dc.description.resumoA utilização de protensão externa vem aumentando nas últimas décadas, principalmente no reforço de vigas de pontes e viadutos, devido ao seu desempenho e à menor interferência no tráfego da região. A ABNT NBR 6118:2014 trata da aplicação da protensão em estruturas de concreto, e a ABNT NBR 8800:2008 apresenta os requisitos para o dimensionamento de vigas metálicas e mistas de aço e concreto. Contudo, a utilização da protensão aplicada a estes tipos de estruturas não é abordada pelas normas técnicas brasileiras. O presente estudo visa contribuir para o preenchimento desta lacuna por meio da formulação do problema de otimização de vigas mistas protendidas de aço e concreto com interação total na pré tração e cabos retos, de forma a minimizar a emissão de CO2. Como variáveis de projeto do problema de otimização, além das dimensões dos perfis duplamente simétricos e monossimétricos, foram consideradas a escolha da laje steel deck, a escolha da resistência a compressão do concreto da laje e o número de cabos de protensão. Para a solução do problema de otimização, foram aplicados algoritmos metaheurísticos, como o Algoritmo Genético (AG) e o Algoritmo de Enxame de Partículas (PSO), de modo a comparar a solução otimizada. Para a validação da formulação proposta, foram analisados problemas experimentais e numéricos disponíveis na literatura. Uma análise paramétrica foi realizada de forma a identificar quais parâmetros geométricos mais influenciam na solução, bem como nas emissões finais. A partir das análises, concluiu-se que a forma de aço da laje e o perfil do aço da viga exercem forte influência sobre as emissões finais, e que o uso da protensão é indicado para as vigas com os maiores vãos. Verificou-se ainda que o uso de concreto com mais alta resistência nas lajes é mais indicado para vigas com vãos maiores. Os resultados encontrados demonstram que a formulação proposta pode ser usada para projetar estruturas mais sustentáveis.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo (FAPES)
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/17232
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.subjectVigas mistas de aço e concreto
dc.subjectProtensão externa
dc.subjectAlgoritmo de otimização
dc.subjectEmissão de CO2
dc.subjectPré-tração
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Civil
dc.titleRedução da emissão de co2 de vigas mistas protendidas de aço e concreto via algoritmos metaheurísticos
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis
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