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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37911| Título: | Otimização de pilares retangulares de concreto armado submetidos à flexo-compressão reta |
| Título(s) alternativo(s): | Optimization of rectangular reinforced concrete columns subjected to combined compression and axial bending |
| Autor(es): | Rodrigues, Giovanna de Freitas |
| Orientador(es): | Waidemam, Leandro |
| Palavras-chave: | Colunas Concreto armado Otimização matemática Algorítmos computacionais Resistência de materiais Columns Reinforced concrete Mathematical optimization Computer algorithms Strength of materials |
| Data do documento: | 13-Jun-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Campo Mourao |
| Citação: | RODRIGUES, Giovanna de Freitas. Otimização de pilares retangulares de concreto armado submetidos à flexo-compressão reta. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2025. |
| Resumo: | A otimização é uma área da matemática dedicada a encontrar o ponto ótimo de uma função, seja ele um mínimo ou um máximo, sendo em sua grande maioria sujeito a restrições. Quando aplicada a funções de custo, a otimização se torna uma ferramenta poderosa capaz de gerar economias significativas para empresas. Na engenharia civil, por exemplo, a otimização de pilares pode resultar em uma redução substancial dos custos de obra, especialmente em edificações de múltiplos andares. Além disso, essa prática contribui para a sustentabilidade por estar associada ao uso mais eficiente de matérias. Isso, por sua vez, minimiza a extração de recursos naturais, reduzindo o impacto ambiental do projeto. Adicionalmente, a otimização também pode diminuir a geração de resíduos na construção civil, setor este responsável por uma parcela expressiva dos resíduos sólidos no Brasil. Portanto, ao alinhar economia e sustentabilidade, a otimização representa-se como uma abordagem essencial para promover práticas mais sustentáveis e eficientes no setor. Nesse sentido, este trabalho teve como objetivo obter dimensões de seção transversal e áreas de aço ótimas que impliquem em valores mínimos para o custo de execução de um pilar em concreto armado de seção retangular submetido a flexo-compressão reta, respeitando as condições de equilíbrio da seção transversal e restrições impostas pela ABNT NBR 6118:2023. O processo de otimização foi realizado usando-se um algoritmo computacional implementado no software MATLAB e sua rotina nativa fmincon. Ademais, foi realizada uma avaliação dos resultados de forma a averiguar a sua efetividade e perceber o comportamento da função custo comparando-se o impacto de cada material no custo total da execução. Também é realizado um comparativo entre o dimensionamento utilizando-se a ABNT NBR 6118:2014 e a ABNT NBR 6118:2023, comparando-se o impacto da consideração da fragilidade do concreto na capacidade de resistência do pilar como fator de influência no custo de construção de tais elementos estruturais. Desta forma, pôde-se avaliar a otimização matemática como ferramenta de economia para a Engenharia Civil. |
| Abstract: | Optimization is an area of mathematics dedicated to finding the optimal point of a function, be it a minimum or a maximum, the vast majority of which are subject to restrictions. When applied to cost functions, optimization becomes a powerful tool capable of generating significant savings for companies. In civil engineering, for example, column optimization can result in a substantial reduction in construction costs, especially in multi-story buildings. Furthermore, this practice contributes to sustainability as it is associated with the more efficient use of materials. This, in turn, minimizes the extraction of natural resources, reducing the environmental impact of the project. Additionally, optimization can also reduce the generation of waste in construction, a sector responsible for a significant portion of solid waste in Brazil. Therefore, when aligning economy and sustainability, optimization represents an essential approach to promoting more sustainable and efficient practices in the sector. In this sense, this work aimed to obtain optimal cross-sectional dimensions and steel areas that imply minimum values for the cost of executing a reinforced concrete column with a rectangular section subjected to straight flexion-compression, respecting the cross-sectional equilibrium conditions and restrictions imposed by ABNT NBR 6118:2023. The optimization process was carried out using a computational algorithm implemented in the MATLAB software and its native routine fmincon. Furthermore, an evaluation of the results was carried out in order to ascertain their effectiveness and understand the behavior of the cost function by comparing the impact of each material on the total execution cost. A comparison is also made between the design using ABNT NBR 6118:2014 and ABNT NBR 6118:2023, comparing the impact of considering the fragility of the concrete on the resistance capacity of the column as a factor influencing the construction cost of such structural elements. In this way, mathematical optimization could be evaluated as a cost-saving tool for Civil Engineering. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37911 |
| Aparece nas coleções: | CM - Engenharia Civil |
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