Otimização estrutural de uma fundação de concreto armado submetida a solicitações dinâmicas provenientes de um conjunto motor-compressor de alta capacidade

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Tipo do documento:	Dissertação
Título:	Otimização estrutural de uma fundação de concreto armado submetida a solicitações dinâmicas provenientes de um conjunto motor-compressor de alta capacidade
Título(s) alternativo(s):	Structural optimization of a concrete foundation subjected to dynamic loadings from a high capacity motor-driven compressor
Autor:	Lopes, Matheus Abreu
Primeiro orientador:	Soeiro, Francisco José da Cunha Pires
Segundo orientador:	Silva, José Guilherme Santos da
Primeiro membro da banca:	Burgos, Rodrigo Bird
Segundo membro da banca:	Falcon, Gines Arturo Santos
Resumo:	Este trabalho de pesquisa tem como objetivo a otimização de um sistema estrutural, projetado para suportar um conjunto motor-compressor de alta capacidade. Tal estrutura localiza-se em uma planta industrial de uma usina siderúrgica e consiste em uma fundação de concreto armado, com dimensões em planta de, aproximadamente, 15m x 11m com 1,5m de altura. O bloco de concreto se apoia sobre 20 estacas do tipo hélice, com aproximadamente 8,5m de comprimento e 0,5m de diâmetro. O sistema estrutural é submetido a carregamentos dinâmicos determinísticos pela natureza dos equipamentos que ali são operados. Para a modelagem numérica do sistema estrutural, são empregadas técnicas usuais de discretização, através do método dos elementos finitos (MEF), por meio do software ANSYS v. 12.1. Para a otimização, tem-se como a função objetivo do problema o volume da estrutura, a fim de reduzi-lo considerando a resposta estrutural dinâmica do sistema. Como restrições à redução do volume do sistema estrutural, são impostos os valores recomendados por normas quanto às frequências naturais calculadas, à segurança de operação dos equipamentos em picos de deslocamentos e velocidades, à avaliação do conforto humano em picos de acelerações e recomendações de projeto da estrutura, de acordo com as normas ACI-351, DIN 4024, ISO 2372, ISO 2631, NR-15 e Norma Petrobrás N-1848. Como ferramenta de otimização, foi aplicado um algoritmo genético através do software MATLAB R2015b, que aplica suas técnicas em conjunto com a avaliação da resposta dinâmica a partir do MEF através do ANSYS. Por fim, obteve-se uma redução percentual em cerca de 50% do volume original da estrutura.
Abstract:	This research work aims to optimize a structural system, designed to support a high capacity motor-driven compressor. The structure is located at an industrial plant in a steel mill and consists in a foundation in reinforced concrete, with dimensions, in plan of, approximately, 15m x 11m in 1,5m of height. The concrete block is provided to be supported by 20 piles of, approximately, 8,5m of length and 0,5m of diameter. The structural system is subjected to deterministic dynamic loadings, by the nature of equipment supported by the structure. For the numerical modeling of the structural system, usual discretization techniques are applied, through the ANSYS v. 12.1 software. For the optimization, the objective function for the problem is the volume of the structure, in order to reduce it, considering the dynamic response for the structural system. The restriction functions for the structural system volume reduction are imposed by normative instructions for the natural frequencies obtained by the finite element modeling, for the safe operation of the equipment in peaks of displacements and velocities, for the human comfort in acceleration peaks and for the design recommendations of the structure, according to the ACI-351, DIN 4024, ISO 2372, ISO 2631, NR-15 and Petrobras N-1848 norms. As the optimization tool, was applied a genetic algorithm through the MATLAB R2015b software, which applies its techniques in conjunction with the dynamic response of the structural system obtained by the finite element analysis through the ANSYS v.12.1 software. Finally, a percentage reduction was obtained in about 50% of the original volume of the structure.
Palavras-chave:	Mechanical engineering Structural optimization Genetic algorithms Theory of structures Engenharia mecânica Otimização estrutural Algoritmos genéticos Teoria das estruturas
Área(s) do CNPq:	ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS
Idioma:	por
País:	Brasil
Instituição:	Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição:	UERJ
Departamento:	Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa:	Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Citação:	LOPES, Matheus Abreu. Otimização estrutural de uma fundação de concreto armado submetida a solicitações dinâmicas provenientes de um conjunto motor-compressor de alta capacidade. 2017. 116 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2017.
Tipo de acesso:	Acesso Aberto
URI:	http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/18494
Data de defesa:	29-Set-2017
Aparece nas coleções:	Mestrado em Engenharia Mecânica

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