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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14143
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Title: | Estudo da distribuição do reforço de lajes de concreto armado com fibras de carbono, usando otimização topológica |
Alternate title (s): | Study of the distribution of the reinforcement in reinforced concrete slabs with carbon fibers, using topology optimization |
Author: | Chaves, Luciano Pereira |
First Advisor: | Cunha, Jesiel |
First member of the Committee: | Silva, Turibio José da |
Second member of the Committee: | Delalibera, Rodrigo Gustavo |
Summary: | O objetivo deste trabalho é estudar a distribuição do reforço externo de lajes de concreto armado, utilizando Polímeros Reforçados por Fibras de Carbono (PRFC), através de simulações numéricas e otimização topológica. A otimização topológica entra como uma ferramenta para a determinação da distribuição ótima do reforço. Devido à alta relação resistência/peso específico dos PRFC, pode-se aumentar a resistência e a rigidez de elementos estruturais sem aumento significativo do peso. As simulações foram feitas através do Método dos Elementos Finitos. Diversas configurações geométricas, de contorno e de carregamento foram analisadas. A fissuração do concreto foi considerada nas análises, pois tem influência no comportamento estrutural da laje. Para alguns casos de lajes, o reforço foi dimensionado no Estado Limite Último, permitindo a comparação da técnica convencional de reforço com aquela gerada pela otimização topológica. Foram verificados os ganhos em termos de rigidez e de resistência das peças reforçadas. A comparação com o método convencional mostrou que o uso da otimização topológica pode levar a uma economia de material de reforço, com o mesmo desempenho estrutural. |
Abstract: | The objective of this work is to study the external reinforcement of concrete slabs, using Carbon Fiber Reinforced Polymers (CFRP), through numerical simulations and topology optimization. The topology optimization enters as a tool for determining the optimal distribution of the reinforcement. Due to the high ratio strength / specific weight of CFRP, we can increase the strength and stiffness of structural elements without significant increase in the weight. The simulations were performed by using Finite Element Method. Several geometric configurations, boundary conditions and loading were analyzed. The cracking of the concrete was considered in the analysis, because this effect influences the structural behavior of the slab. For some cases of concrete slabs, the reinforcement was calculated in the Ultimate Limit State, in order to compare the conventional and optimized distributions. Gains in terms of stiffness and strength of the reinforced piece have been verified. Comparison with conventional method shows that the use of topology optimization can lead to an economy of reinforcement material, with the same structural performance. |
Keywords: | Reforço estrutural Lajes de concreto Materiais compostos Fibras de carbono Otimização topológica Structural reinforcement Concrete slabs Composite materials Carbon fibers Topology optimization Método dos elementos finitos Otimização matemática |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
Language: | por |
Country: | BR |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Institution Acronym: | UFU |
Department: | Engenharias |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil |
Quote: | CHAVES, Luciano Pereira. Study of the distribution of the reinforcement in reinforced concrete slabs with carbon fibers, using topology optimization. 2010. 135 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010. |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14143 |
Date of defense: | 27-Sep-2010 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Civil |
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