Minimização do peso de treliças de alumínio pela otimização simultânea da seção transversal dos elementos e da geometria: análise numérica e validação experimental (D.O.I.: 10.5216/reec.v7i2.26577)

Abstract

RESUMO: Em função da grande diversidade de configurações possíveis, as treliças constituem um campo bastante fértil ao emprego de técnicas de otimização. Com o uso dessas técnicas, busca-se quantificar o mínimo material necessário para que a estrutura suporte o carregamento atuante com a devida segurança. Os problemas de otimização de treliças são classificados basicamente em três categorias: otimização de seções transversais, de geometria e de topologia. O presente trabalho apresenta um estudo numérico e experimental desenvolvido na Universidade de Passo Fundo, através do qual objetivou-se a determinação de parâmetros para o dimensionamento ótimo de treliças considerando tanto as seções transversais dos elementos como a geometria como variáveis de projeto. Inicialmente, foram efetuadas diversas simulações com o emprego de um programa desenvolvido para a otimização de treliças metálicas pelo método Simulated Annealing. Na sequência, a partir dos resultados obtidos, foram projetadas e construídas duas estruturas treliçadas de alumínio. Os ensaios efetuados evidenciaram a significativa melhora no desempenho da estrutura projetada com o emprego das técnicas de otimização. ABSTRACT: Due to the wide variety of possible configurations, the trusses consist in a rich field to the application of optimization techniques. Using these techniques, we seek to quantify the minimum material needed to support the applied loads safely. The optimization problems of trusses are classified into three basic categories: optimization of cross sections, geometry and topology. This paper presents a numerical and experimental study developed in order to propose parameters for the optimum design of trusses considering both the cross sections of elements and the geometry as design variables. Initially, several numerical simulations were performed with the use of a software developed by the association of a dimensioning routine with the Simulated Annealing Method. In the sequence, from the results obtained, we designed and built two aluminum truss structures. The tests performed showed a significant improvement in the performance of the structure designed with the aid of optimization techniques.