Otimização topológica de sistema de contraventamento em edificações, considerando os efeitos do vento.

Abstract

A verticalização dos centros urbanos das cidades brasileiras traz consigo desafios decorrentes da exposição dos edifícios aos carregamentos horizontais oriundos dos ventos. Diante dessa realidade, engenheiros, arquitetos e projetistas buscam cada vez mais ferramentas para analisar os efeitos dos ventos sobre as edificações. Tendo em vista o amadurecimento das ferramentas de simulação numéricas, bem como o avanço dos computadores, a Otimização Topológica (OT) apresenta-se como uma eficiente ferramenta para a determinação de sistemas de contraventamento para edifícios altos. No presente trabalho, são utilizados os métodos de OT, SIMP (Solid Isotropic Material with Penalty) e BESO (Bi-directional Evolutionary Structural Optimization). Para o método SIMP, será apresentado um estudo comparativo de dois esquemas de interpolação, RAMP e ModSIMP, bem como, análises dos principais métodos de atualização das variáveis (OC, SAO-Dual, SAO-QP e MMA). Os programas de OT implementados no ambiente MATLAB são validados, analisando dois exemplos clássicos (viga MBB e viga longa engastada). Para o desenvolvimento do presente trabalho, utilizam-se como base os códigos implementados no MATLAB por Andreassen et al. (2011) para o método SIMP e o código de Huang e Xie (2010) para o método BESO. Para a obtenção dos carregamentos do vento, duas metodologias distintas são empregadas, a norma NBR 6123/1988 e a Dinâmica dos Fluidos Computacional. Finalmente, estuda-se como os sistemas de contraventamento no edifício CAARC variam em função dos métodos de OT, do carregamento de forças devido ao vento e do ângulo de incidência do vento.