Otimização Topológica de Sistemas de Contraventamento Otimizados pelos Métodos SIMP e BESO

Abstract

Nesse trabalho, realizou-se um estudo da estrutura de contraventamento de edifícios altos, considerando os métodos de Otimização Topológica (OT) SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization) e BESO (Bi-directional Evolutionary Structural Optimization). Nos dois métodos, empregou-se um esquema multinível Multigrid para acelerar o processo de otimização. Foram adicionadas restrições de manufatura (simetria e repetição de padrões) com o intuito de promover uma padronização no layout das topologias. Os carregamentos provenientes do vento foram obtidos através da simulação de escoamentos incompressíveis, tridimensionais e turbulentos, empregando-se o programa livre de código aberto OpenFOAM, com os modelos de turbulência k−epsilon RNG e k−omega SST, baseados nas equações médias de Reynolds. Utiliza-se para a validação dos programas de OT 3D desenvolvidos o benchmark da viga engastada-livre com carga na extremidade, comparando os resultados obtidos com os trabalhos presentes na literatura. Por fim, comparam-se as topologias obtidas para estruturas com razão de aspecto 1:1:4 e 1:1:6.