Emprego de otimização topológica e DFC no projeto de sistemas de contraventamento em ambientes urbanos

Abstract

Um dos principais indicadores de crescimento de uma nação encontra­se no mercado da construção civil, pois este setor tem impacto em diversas áreas da cadeia produtiva. Grandes demandas em edificações habitacionais e comerciais são providas pelo crescimento vertical urbano. Edifícios tendem a ser cada vez mais altos e dessa forma, mais influenciados pelos carregamentos laterais. O combate ao esforço das cargas laterais é feito pelas estruturas de contraventamento. Além disso, no ambiente urbano as edificações são sujeitas aos efeitos de vizinhança, que modificam a configuração do escoamento e podem causar alterações nas cargas previstas em projeto. No presente trabalho, implementa­se o método de otimização topológica Bidirectional Evolutionary Structural Optimization (BESO) 3D para gerar sistemas de contraventamentos otimizados. Para resolução do sistema de equações lineares associado ao método, emprega­se o método dos gradientes conjugados com pré- condicionamento feito através do multigrid geométrico (MGCG). Para verificar como os principais parâmetros do BESO influenciam a solução ótima, é realizado um estudo paramétrico do código implementado. As cargas de vento que atuam nas edificações foram obtidas através do software livre e de código aberto, OpenFOAM, empregando a metodologia de turbulência baseado nas equações médias de Reynolds (RANS) no modelo de fechamento κ − ε clássico. A análise considerou a inserção de vizinhança ao redor de uma edificação, variando­se sua altura e o espaçamento com relação ao prédio em análise com o intuito de determinar como a vizinhança pode influenciar a estrutura do sistema de contraventamento otimizado.