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https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14179Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| juliadecastromotta.pdf | PDF/A | 7.94 MB | Adobe PDF |  View/Open |
| Type: | Dissertação |
| Title: | Otimização estrutural multi-objetivo de pórticos espaciais em aço com variáveis de projeto não usuais |
| Author: | Motta, Júlia de Castro |
| First Advisor: | Lemonge, Afonso Celso de Castro |
| Referee Member: | Kripka, Moacir |
| Referee Member: | Hallak, Patricia Habib |
| Resumo: | Em problemas de engenharia estrutural, é de grande interesse do projetista encontrar a solução mais econômica possível, que atenda as exigências impostas em normas técnicas. Encontrar soluções mais econômicas que atendam os critérios de segurança pode demandar um processo de tentativa-e-erro geralmente de alto custo computacional. Para contornar esse problema formulam-se problemas de otimização estrutural com o objetivo de encontrar a solução ótima, ou próxima da ótima, desejada. Os problemas de otimização podem apresentar um ou mais objetivos. Em geral, no contexto da otimização estrutural, o peso, a massa ou custo da estrutura é o principal objetivo a ser minimizado. Por outro lado, caso seja desejado aumentar o desempenho estrutural, o problema pode ser formulado com mais objetivos, que são conflitantes. Para resolvê-lo, pode-se recorrer à otimização multi-objetivo, onde estão também presentes funções objetivo relacionadas, por exemplo, à minimização de deslocamentos máximos, maximização de fatores de carga crítica referentes à estabilidade global da estrutura, melhor comportamento dinâmico, além de outros. Esta dissertação tem como objetivo a formulação, solução e análise de vários problemas de otimização estrutural multi-objetivo de pórticos espaciais de aço considerando esses objetivos combinados de várias maneiras. Quando um ou mais destes não são considerados como objetivos os mesmos tornam-se restrições. Ademais, além de considerar as variáveis de projeto tradicionais relacionadas às seções transversais dos membros que se referem a um conjunto de perfis metálicos comerciais, são consideradas também a orientação dos pilares e suas posições como variáveis de projeto. Nos exemplos estudados, a procura pelas melhores soluções é feita através de algoritmos baseados em Evolução Diferencial para problemas multi-objetivo. Para os experimentos numéricos analisados são apresentadas frentes de Pareto em duas, três e quatro dimensões. Sobres estas frentes são apresentadas análises detalhadas acerca das soluções não-dominadas. Além disso, um método de tomada de decisão de torneio multicritério é utilizado para extrair as soluções mais adequadas aos critérios definidos pelo projetista e vários indicadores de desempenho são usados para a comparação dos algoritmos. |
| Abstract: | In structural engineering problems, it is of great interest to the designer to find the most economical solution possible, which meets the requirements imposed by technical standards. Finding the most economical solutions, meeting the safety requirements, may demand a trial and error process with high computational cost. To work out this issue, structural optimization problems are formulated to find an optimal solution, or close to the optimum, as desired. Structural optimization problems can have one or more objectives. In most of the cases, the weight of the structure or the total cost is the main objective to be minimized. However, if it is desired to increase the structural performance of the building, the problem have conflicting objectives. To solve it, one can resort to multi-objective optimization, where objective functions related to displacement minimization, stability maximization, and better dynamic behavior are also present. This work objective is to formulate, solve and analyse several multi-objective optimization of steel space frames considering these objective functions, combined in multiple ways. When one of these aspects is not an objective, it is considered as a constraint. Furthermore, in addition to considering the traditional design variables related to the cross-sections designated to a group of members, the orientation of the columns and their positions are also considered as design variables. In the studied examples, the search for the best solutions is done using algorithms based in Differential Evolution to multi-objective problems. Pareto fronts in two, three and four dimension are presented. A detailed analysis about the non-dominated solutions presented in the Pareto fronts is done. A multi-criteria tournament decisionmaking method is used in multi-objective problems to extract the adequate solutions to the criteria defined by the designer and performance metrics are applied to compare the algorithms. |
| Keywords: | Otimização multi-objetivo Pórticos espaciais de aço Evolução diferencial Variáveis de projeto não-usuais Multi-objective optimization Spatial steel frames Differential evolution Unusual design variables |
| CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
| Language: | por |
| Country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
| Institution Initials: | UFJF |
| Department: | Faculdade de Engenharia |
| Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PEC) |
| Access Type: | Acesso Aberto Attribution 3.0 Brazil |
| Creative Commons License: | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/ |
| DOI: | https://doi.org/10.34019/ufjf/di/2022/00087 |
| URI: | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14179 |
| Issue Date: | 9-Mar-2022 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Civil (Dissertações) |
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