Otimização Multiobjetivo no Projeto de Lajes Mistas de Aço e Concreto
Nome: ISABELA OLIVEIRA MAIA DA SILVA
Data de publicação: 14/08/2025
Orientador:
Nome |
Papel |
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| ADENILCIA FERNANDA GROBERIO CALENZANI | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| ADENILCIA FERNANDA GROBERIO CALENZANI | Presidente |
| ELCIO CASSIMIRO ALVES | Coorientador |
| JOAO VICTOR FRAGOSO DIAS | Examinador Interno |
| MOACIR KRIPKA | Examinador Externo |
Resumo: As lajes mistas de aço e concreto têm sido utilizadas como uma alternativa estrutural mais econômica e sustentável uma vez que possui vantagens que sobrepõem a outros sistemas estruturais. Dispensa de escoramentos e formas, alta velocidade de construção e redução do consumo de concreto e de armadura de tração são itens vantajosos das lajes mistas. Nesse contexto, este estudo tem como objetivo apresentar a formulação de um problema multiobjetivo para lajes mistas, considerando a minimização das emissões de CO2 e dos custos finais, bem como a maximização da capacidade de carga. As restrições de projeto consideradas seguiram as prescrições das normas brasileiras para as fases de construção e de serviço. Para a fase inicial (antes da cura do concreto) o dimensionamento resume-se à verificação da forma de aço suportando isoladamente os carregamentos atuantes, utilizando o Método da Largura Efetiva (MLE) preconizado pela ABNT 14762:2010. Para a fase de utilização (depois da cura do concreto), o dimensionamento foi definido a partir da ABNT NBR 8800:2024 considerando o sistema misto de aço resistente aos carregamentos na laje. Para resolver o problema de otimização foi utilizado o algoritmo MOPSO (Multiobjective Particle Swarm Optimization) para gerar e analisar os resultados a partir das fronteiras de Pareto. A formulação foi validada com base em um problema da literatura e foi feita uma análise de soluções propostas por fabricante de forma de aço para diferentes vãos. Além disso, foi proposta uma equação que relaciona as emissões de CO2 com o custo. Os resultados indicam que o MOPSO foi eficiente na busca por soluções ótimas, apresentando resultados muito próximos ao da literatura em que se usou formulação monoobjetivo. Com a formulação proposta, foram obtidas soluções capazes de suportar até 2,4 vezes a carga sobreposta indicada no catálogo do fabricante, com redução de até 35% nas emissões de CO e 30% no custo, devido ao uso de armaduras adicionais. Além disso, foram obtidas soluções para vãos superiores ao limite máximo fornecido pelos fabricantes utilizando concretos com resistência à compressão superior a 30 MPa. Adicionalmente, mantendo as mesmas características geométricas e de material das lajes catalogadas, propõe-se uma nova tabela de vãos e cargas como resultado da otimização multiobjetivo aplicada, apresentando soluções capazes de suportar até 2,5 vezes o carregamento indicado pelo fabricante. Segundo os resultados, as restrições que governaram o problema foram: a verificação da forma de aço quanto aos momentos fletores antes da cura do concreto e a verificação da seção mista quanto ao cisalhamento longitudinal.
