Otimização Estrutural de uma Fundação de Concreto Armado Submetida a Solicitações Dinâmicas Provenientes de um Conjunto Motor-Compressor
Matheus Abreu Lopes1; Francisco José da Cunha Pires Soeiro1; José Guilherme Santos da Silva2; Rodrigo Bird Burgos2
1 Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, PPGEM/FEN/UERJ; 2 Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, PGECIV/FEN/UERJ
doi:10.20906/CPS/CILAMCE2017-0528
Resumo
Este trabalho de pesquisa tem como objetivo a otimização de uma fundação de concreto armado, projetada para suportar um conjunto de equipamentos mecânicos motor-compressor de alta capacidade. O sistema estrutural analisado consiste de um bloco de fundação de concreto armado, com dimensões em planta de 15m x 11m e possui 1,5m de altura. O bloco de fundação é suportado por 20 estacas de concreto, com 8,5m de comprimento e 0,5m de diâmetro. O sistema estrutural é submetido a carregamentos dinâmicos determinísticos, oriundos dos equipamentos mecânicos (motor e compressor) em regime operação permanente sobre o bloco de fundação. Assim sendo, para a modelagem numérica da estrutura de concreto, são empregadas técnicas usuais de discretização, através do método dos elementos finitos (MEF), por meio do software ANSYS. Para a otimização do sistema, tem-se como função objetivo do problema o volume global da estrutura, objetivando a redução do mesmo, mediante a avaliação da resposta estrutural dinâmica do modelo. Como restrições de projeto à redução do volume do modelo estrutural investigado, são impostos os valores limites recomendados quanto aos valores das frequências naturais, a segurança de operação dos equipamentos em relação aos picos máximos de deslocamentos e velocidades, e a avaliação do conforto humano em relação aos valores máximos das acelerações, além de recomendações de natureza geométrica (dimensões mínimas) para este tipo de sistema estrutural, em consonância com as normas tradicionais de projeto ACI-351; DIN-4024; ISSO-2372; ISSO-2631; NR-15 e Norma Petrobrás N-1848. Desta maneira, como ferramenta numérica para dar respaldo ao processo de otimização, foram utilizados os Algoritmos Genéticos (AG), por meio do uso do software MATLAB, ressaltando-se que as análises numéricas do tipo estática e dinâmica, desenvolvidas com base no emprego do programa ANSYS, são perfeitamente integradas ao algoritmo de otimização executado pelo MATLAB. Os resultados obtidos ao longo do estudo mostram que através do uso dos Algori
Palavras-chave: Fundações de concreto armado; Otimização estrutural; Análise de vibrações