Otimização topológica em estruturas de concreto: avanços tecnológicos e benefícios ambientais
Palavras-chave:
Concreto com fibras de aço, SIMP, Economia circularResumo
A otimização topológica (OT) é uma ferramenta que permite projetar estruturas de concreto mais eficientes e sustentáveis. Este estudo explora os benefícios da OT em elementos de concreto, considerando que o material contribui com cerca de 8% das emissões globais de CO₂. Utilizando o método SIMP, são avaliadas vigas de concreto reforçado com fibras de aço. Os resultados indicam economias de material, melhorias no desempenho mecânico e, por consequência, aspectos de sustentabilidade pela redução de emissões indiretas de carbono. Destaca-se o potencial da integração entre OT e tecnologias digitais, como impressão 3D e BIM, para viabilizar geometrias complexas e inovações construtivas. Contudo, ressalta-se a necessidade de normativas específicas e protocolos de validação experimental. Conclui-se que a OT é uma abordagem viável para promover sustentabilidade na construção civil.
Downloads
Referências
WORLD GREEN BUILDING COUNCIL. Global Status Report. Londres: WGBC, 2023, p. 45.
INTERNATIONAL ENERGY AGENCY. Cement Technology Roadmap. Paris: IEA, 2022, p. 12-15.
SIGMUND, O. On benchmarking and good scientific practice in topology optimization. Structural and Multidisciplinary Optimization, v. 65, n. 11, p. 315, 2022.
DA, D. Topology optimization design of heterogeneous materials and structures. Reino Unido: Wiley, 2019.
VANTYGHEM, G. et al. 3D printing of a post-tensioned concrete girder designed by topology optimization. Automation in Construction, v. 112, p. 103084, 2020.
STOIBER, N.; KROMOSER, B. Topology optimization in concrete construction: a systematic review on numerical and experimental investigations. Structural and Multidisciplinary Optimization, v. 64, n. 4, p. 1725-1749, 2021.
PRESSMAIR, N. et al. Bridging the gap between mathematical optimization and structural engineering: Design, experiments and numerical simulation of optimized concrete girders. Structural Concrete, v. 4, p. 5314-5330, 2023.
ZHANG, W. et al. Machine-learning assisted topology optimization for architectural design with artistic flavor. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, v. 413, p. 116041, 2023.
PLEVRIS, V. et al. Advancing sustainability through structural optimization: Innovations in material efficiency and environmental impact reduction. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON NET-ZERO CIVIL INFRASTRUCTURES: INNOVATIONS IN MATERIALS, STRUCTURES, AND MANAGEMENT PRACTICES (NTZR), 2024, Cham. Anais do evento. Cham: Springer Nature Switzerland, 2024, p. 1611-1623.
WANG, C. et al. A comprehensive review of educational articles on structural and multidisciplinary optimization. Structural and Multidisciplinary Optimization, v. 64, n. 5, p. 2827-2880, 2021.
ELLEN MACARTHUR FOUNDATION. Circular economy in construction. Cowes: EMF, 2022.
WU, L.; SUN, Z.; CAO, Y. Modification of recycled aggregate and conservation and application of recycled aggregate concrete: A review. Construction and Building Materials, v. 431, p. 136567, 2024.
GURSEL, A. P. et al. Life-cycle inventory analysis of concrete production: A critical review. Cement and Concrete Composites, v. 51, p. 38-48, 2014.
AHMED, G. H. A review of “3D concrete printing”: Materials and process characterization, economic considerations and environmental sustainability. Journal of Building Engineering, v. 66, p. 105863, 2023.
SINGH, H. Steel fiber reinforced concrete: Behavior, modelling and design. Singapura: Springer, 2017.
BENTUR, A.; MINDESS, S. Fibre reinforced cementitious composites. 2. ed. Reino Unido: Taylor and Francis, 2007.
JAISHANKAR, P. et al. Study of topology optimized hammerhead pier beam made with novel preplaced aggregate fibrous concrete. Periodica Polytechnica Civil Engineering, v. 65, n. 1, p. 287-298, 2021.
GAGANELIS, G.; MARK, P.; FORMAN, P. Optimization aided design: Reinforced concrete. Alemanha: John Wiley & Sons, 2022.
BENDSØE, M. P.; KIKUCHI, N. Generating optimal topologies in structural design using a homogenization method. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, v. 71, n. 2, p. 197-224, 1988.
WU, J.; SIGMUND, O.; GROEN, J. P. Topology optimization of multi-scale structures: A review. Structural and Multidisciplinary Optimization, v. 63, p. 1455-1480, 2021.
CEDRIM, M. B. M. Fundamentos para o projeto de vigas de concreto reforçado com fibras de aço com suporte de técnicas de otimização topológica. Tese de doutorado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Alagoas, Alagoas, Brasil, 2024.
Publicado
Edição
Seção
Licença
AUTORIZAÇÃO PARA PUBLICAÇÃO DE ARTIGO ou MATÉRIA JORNALÍSTICA |
|
|
|
|
|
LICENÇA PARA UTILIZAÇÃO DE OBRA INTELECTUAL (Autor)
Clausula 1 – Por este instrumento particular, o LICENCIANTE abaixo assinado autoriza ao IBRACON a utilização de obra de sua autoria, bem como dos elementos constantes nela, sem caráter de exclusividade, em publicação impressa, com prazo de vigência ilimitado, a contar da data de sua assinatura.
Clausula 2 – Esta licença é concedida a título gratuito, onde o LICENCIANTE autoriza também a LICENCIADA a incluir na publicação publicidade de terceiros que sejam compatíveis com o assunto da obra ora licenciada.
Clausula 3 – O LICENCIANTE garante não ter cedido a terceiros os direitos patrimoniais da obra ora licenciada, bem como dos elementos constantes nela.
Clausula 4 – Em caso de coautoria, o LICENCIANTE assina como um dos autores e concorda em informar aos demais da licença concedida.
|
|
|
Licenciante (nome completo em letra de forma):
|
|
|
Identificação(s) do(s) Artigo(s) ou da(s) Matéria(s) Jornalística(s):
|
|
|
CoAutores [nome(s) completo(s) em letra de fôrma]:
|
|
|
Endereço:
|
|
|
Sócio IBRACON nº |
Categoria: azul ouro diamante |
|
|
|
|
|
|
---------------------------------------------------------------------------------------
Licenciante
, de de 2021
|
Solicitamos a gentileza de preencher este formulário de LICENÇA PARA UTILIZAÇÃO DE OBRA INTELECTUAL. Por favor, encaminhar uma cópia assinada para o tel/fax 55 11 3733-2190, ou via e-mail (imprescindível assinatura, use scanner) para fabio@ibracon.org.br |
