Desenvolvendo Estruturas de Concreto Sustentáveis com Otimização Topológica e Método dos Tirantes Generativos

• Processo: 25/01810-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2028
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Civil - Estruturas
• Pesquisador responsável: Luís Antônio Guimarães Bitencourt Júnior
• Beneficiário: Rodrigo Reis Amaral
• Instituição Sede: Escola Politécnica (EP). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Materiais de construção sustentáveis Estruturas de concreto
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: carbono incorporado | concreto de altíssima resistência | Desmaterialização | estruturas otimizadas topologicamente | estruturas segmentadas | materiais sustentáveis | estruturas de concreto

Resumo

Projetar estruturas geralmente depende da experiência dos engenheiros, envolvendo um processo iterativo para alcançar um equilíbrio entre custo-benefício, durabilidade, confiabilidade e atender às especificações exigidas. Nesse contexto, este estudo pretende explorar uma nova abordagem de otimização topológica com múltiplos materiais (concreto, aço e vazios) para estruturas de concreto armado com regiões D. A metodologia adota uma abordagem de duas etapas. A primeira minimiza a energia de deformação (compliance) da estrutura para reduzir o peso dentro de uma determinada restrição de confiabilidade. Em relação à segunda etapa, é adotado o Método dos Tirantes Generativos (MTG) para determinar iterativamente o layout do reforço por meio dos índices de desempenho obtidos dos níveis globais de tensão na estrutura. Aqui, o algoritmo MTG executa uma análise não linear para garantir que o componente estrutural atenda aos requisitos do projeto, aprimorando o modelo numérico por meio de ajustes da localização da armadura ou através da inserção de novos reforços no domínio computacional do projeto. Essa análise ainda avalia o padrão de fissuração do concreto, a distribuição de tensões e o escoamento do reforço até a carga máxima da estrutura. Espera-se que os resultados demonstrem projetos de estruturas de concreto sustentáveis com menor consumo de materiais e uso de materiais alternativos. (AU)