8.1 Conclusões
O projecto optimizado de estruturas metálicas é hoje em dia uma mais-valia atendendo aos custos envolvidos e às condições impostas pelos códigos construtivos. Em geral a optimização de estruturas metálicas baseia-se no peso da estrutura como variável relacionada com os custos de construção. Todavia, as estruturas metálicas obrigam ao seccionamento da estrutura em elementos estruturais mais pequenos por motivos diversos relacionados com a tecnologia de construção, o transporte e a montagem da estrutura. Daqui resulta a necessidade de considerar no projecto óptimo de estruturas metálicas o problema das ligações dos elementos estruturais. Este aspecto construtivo tem como consequência a exigência de um nível de detalhe mais elaborado dos custos e das restrições impostas pelas normas construtivas.
Neste trabalho estudaram-se detalhadamente os métodos de imputação dos custos ao projecto de ligações estruturais. Estudou-se o problema do projecto óptimo de ligações estruturais não só com objectivo de minimizar o peso mas também com o de minimizar os custos inerentes às ligações dos elementos estruturais, cumprindo as restrições geométricas e de integridade estrutural. Assim, são estudados dois tipos de ligações estruturais: Ligações aparafusadas topo a topo e Ligações viga - coluna soldadas. Com vista à obtenção do menor custo da ligação respeitando as restrições geométricas e de integridade estrutural impostas pela regulamentação em vigor – Eurocódigo 3 (EC3) [1] e REAPE [3] – recorre-se ao um algoritmo genético.
Na parte da Ligação Aparafusada topo a topo por cobrejuntas apresenta-se a definição teórica para perfis iguais incluindo as restrições previstas no EC3 [1]. O problema é estudado do ponto de vista da imputação de custos de mão-de-obra, criação de bibliotecas de materiais, afinamento da convergência do AG e estudo da evolução do algoritmo em várias vertentes no sentido da obtenção das melhores soluções.
O custo e as restrições associadas a uma ligação aparafusada de dois elementos estruturais, solicitada por um carregamento particular, são quantificados em conjunto pela função de mérito. Estudou-se a interacção entre o custo da ligação e o valor das restrições violadas com o intuito de se classificarem e ordenarem as soluções em termos de mérito melhorando assim o método de pesquisa das soluções óptimas de projecto. O valor total das restrições violadas de uma solução associado à respectiva constante de ponderação, constitui o termo restritivo da função de mérito. Neste trabalho “optimizam-se” as constantes de ponderação de cada termo restritivo para os perfis HEA 400, HEA 360, HEA 340, HEA 320 e HEA 300, e conclui-se que as constantes variam dentro da mesma ordem de grandeza e que a afinação da função de mérito através do peso do termo restritivo provoca uma melhoria generalizada no que diz respeito à obtenção de soluções óptimas mais baratas.
Na segunda parte do trabalho estuda-se o problema das ligações soldadas. No âmbito das ligações viga-coluna aborda-se o caso específico das ligações rígidas. Apresenta-se a formulação teórica do problema de optimização inspirada na “Recommandation ISO R 617” [5] para o caso da soldadura na ligação viga – coluna. Analisa-se a influência do tipo de carregamento nas soluções de projecto óptimo. Para o efeito estuda-se o domínio de valores dos esforços instalados pelo “Uniform Design Method (UDM)” [6]. Resolvem-se alguns exemplos, cujas respectivas soluções óptimas são obtidas pelo Algoritmo Genético utilizado na primeira parte do trabalho.
8.2 Perspectivas de Trabalho Futuro
No que diz respeito ao tema das ligações aparafusadas estudou-se nesta tese a ligação linear topo a topo por cobrejunta. No entanto, quando se recorre a ligações topo a topo também é possível executá-las por flange soldada a cada topo de viga, aparafusando de seguida as flanges ou soldando-as. As ligações topo a topo por flange têm outra vantagem em relação às ligações por cobrejunta que é a possibilidade de executar uma ligação angular com mais facilidade. As ligações angulares por flanges são aplicáveis a perfis de secção cheia do tipo I, H ou L e a perfis ocos do tipo tubular circular ou tubular rectangular, entre outros. As ligações estruturais por flanges aparafusadas são consideradas ligações semi-rígidas e podem ser analisadas recorrendo à sua curva característica momento-rotação sob o efeito da flexão e de cargas axiais, praticando uma estratégia de análise não linear. O problema baseia-se na verificação da rigidez rotacional da ligação. As ligações semi-rígidas por flange podem ser aparafusadas à flange correspondente à outra viga, constituindo uma ligação viga-viga ou
rígida viga-coluna. Tanto uma ligação como outra são temas bastante interessantes e importantes ao nível da optimização de estruturas metálicas.
Quanto ao tema da soldadura, é conveniente estudar e programar também os restantes exemplos de ligações inspirados na “Recommandation ISO R 617” [5]. No que toca às ligações viga-coluna o problema pode ser complementado de várias formas. Usando perfis reconstituídos soldados (PRS), tanto na viga como na coluna, pode-se adoptar uma formulação onde os materiais dos banzos e das almas, são todos diferentes. Este problema pode ser extremamente útil no sentido de optimizar os custos de ligação no que respeita à construção da viga, da coluna e da própria ligação.
A combinação apropriada de alguns dos casos presentes na “Recommandation ISO R 617” [5] também permite calcular o dimensionamento de “goussets”. Inspirada nos pressupostos da “Recommandation ISO R 617” [5] é possível implementar um procedimento de projecto óptimo de modo a calcular soluções de soldadura em chapas de “gousset” bem como calcular as dimensões do “gousset”, propriamente dito.
No sentido de conseguir configurações de cordões de soldadura ainda mais baratas, deve ser adoptada a possibilidade desses cordões serem descontínuos e consequentemente mais curtos. Para tal, o Eurocódigo 3 [1] define as restrições geométricas apropriadas.