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OTIMIZAÇÃO DE ESTRUTURAS TRELIÇADAS: ESTUDO DE CASO DE UMA COBERTURA
Jonathas Iohanathan Felipe de Oliveira
Engenharia Civil - Universidade Federal Rural do Semi-Árido [email protected]
RESUMO INTRODUÇÃO
O uso de estruturas treliçadas é umas das soluções mais utilizadas em projetos de
construções. Seu uso em coberturas, galpões industriais, pontes e obras de arte
especiais estão entre suas aplicações mais frequentes. Sua grande utilização se deve
principalmente ao fato desse sistema apresentar uma boa relação entre rigidez e peso
próprio se comparada à outras soluções estruturas como, por exemplo, estruturas de
concreto armado, as tornando mais eficiente quando se deseja vencer grandes vãos.
Um dos desafios enfrentados por projetistas durante a fase de concepção consiste em
encontrar uma configuração para o sistema estrutural que harmonize com a
arquitetura que lhe é apresentada e com o projeto das demais disciplinas. Essa etapa
do projeto é determinante para a eficiência da estrutura e sucesso do projeto, pois é
sob a geometria definida nessa etapa que serão realizadas a sua análise,
dimensionamento de seus, além de influenciar diretamente no custo final.
O custo de uma estrutura depende diretamente da quantidade de material demanda
pela estrutura e da mão de obra utilizada em a sua execução. Pode-se dizer que um
bom projeto alia eficiência em seu desempenho, é economicamente atraente e atende
as condições de segurança, além de atender as normas técnicas vigentes.
Este trabalho apresenta um estudo de busca de forma de uma estrutura treliçada
utilizada em uma cobertura, utilizando técnicas de otimização e análise estrutural
baseada no método dos elementos finitos (MEF).
A fase de otimização será baseada na variação de parâmetros geométricos (como a
altura da estrutura e comprimento dos elementos), na busca do menor volume de
material e no menor deslocamento máximo.
Este trabalho não contempla e nem considera técnicas necessárias à execução da
estrutura nem seu grau de complexidade, cabendo ao projetista as analisar
separadamente.
Não é objetivo deste trabalho o dimensionamento rigoroso dos elementos
estruturais, sendo a capacidade dos mesmos avaliada por procedimentos
aproximados a serem descritos posteriormente.
A geometria inicial é baseada na estrutura existente do Centro de Convivência do
Campus Leste, Mossoró, da Universidade Federal do Semi-Árido (UFERSA).
REFERENCIAL TEÓRICO Treliças são estruturas constituídas de elementos lineares conectados uns aos outros,
tendo como forma geométrica básica em sua formação os triângulos. Dois ou mais
elementos de uma treliça são comumente conectados através de suas extremidades.
O modelo estrutural de uma treliça, utilizado para sua análise, é constituído por nós e
barras. Um nó é a idealização da intercessão entre os eixos geométricos de dois ou
mais elementos, podendo estes serem na prática através da conexão direta entre os
elementos ou através de placas de aço chamadas de gusset, geralmente utilizadas
para facilitar a execução das ligações. Treliças tem seu comportamento estrutural
idealizado tendo em seus nós rótulas, que são conexões idealizadas que permitem a
livre rotação entre elementos, não havendo a transferência de momentos entre estes.
Uma consequência da consideração da existência das rótulas nos nós, as barras de
uma treliça estão solicitadas apenas a esforços normais de compressão ou tração.
Entretanto, sabe-se que em uma estrutura treliçada real existe a transmissão de
momentos entre os elementos devido à inexistência de uma completa liberdade de
rotação, devido, entre outros fatores, o atrito e rigidez das ligações. Devido a estes
momentos serem em sua maioria de ordem de grandeza menor que os esforços
normais, os mesmos são comumente desprezados.
A estrutura básica de uma treliça é dada pela formação de triângulos. A partir de um
triangulo inicial, ao se adicionar uma nó extra à uma treliça, é necessário que duas
barras conectem esse nó ao triângulo existente, de modo a se obedecer sua regra de
formação.
MATERIAIS E MÉTODOS RESULTADOS E DISCUSSÕES REFERÊNCIAS
