Otimização de lajes de concreto armado tipo BubbleDeck utilizando algoritmos genéticos

Abstract

As lajes BubbleDeck surgiram no final do século XX como alternativa aos modelos até então existentes. Este sistema é caracterizado pela inserção de esferas plásticas no interior das lajes, proporcionando a redução do peso próprio em aproximadamente 35%. Devido seu recente ingresso no mercado da construção civil e a inexistência de normas técnicas para tratar o assunto, surge uma série de questionamentos acerca do método construtivo e das considerações para dimensionamento estrutural. Recomendações técnicas do fabricante sugerem que seu dimensionamento seja equiparado a uma laje maciça, isto é, a seção transversal retangular é utilizada no cálculo do equilíbrio dos esforços, e para simular a presença dos elementos de enchimento esférico, alguns coeficientes são atribuídos às equações. Sendo assim, o presente estudo tem como objetivo formular um modelo de otimização para a laje BubbleDeck, considerando uma rotina de cálculo desenvolvida a partir da análise da seção transversal da estrutura. Os resultados obtidos foram comparados com a proposta de dimensionamento desenvolvida para a laje BubbleDeck. Por fim, no software MATLAB foi utilizado o método dos Algoritmos Genéticos visando minimizar o volume de concreto utilizado para confecção da laje. Posteriormente, a técnica de planejamento de experimentos (DOE) foi empregado para verificar a influência de diversos parâmetros sobre o resultado ótimo, a partir da variação dos valores do vão da laje, resistência característica à compressão do concreto e carga de utilização da estrutura. Por fim, os resultados demonstraram consistência entre a metodologia atual e a desenvolvida neste trabalho para o dimensionamento da laje BubbleDeck. Após o processo de otimização, verificou-se uma redução significativa no volume de concreto. A análise paramétrica destacou que os principais fatores que influenciam o resultado ótimo são o vão da laje e o valor de fck utilizado no cálculo estrutural.