Desenvolvimento de uma ferramenta para otimização de vigas de concreto armado com seções retangulares submetidas à flexão normal simples

Abstract

Vigas de concreto armado são elementos lineares formados por concreto e aço em que a flexão é preponderante, devendo ser dimensionadas para resistir os esforços a que são submetidas. Entretanto, sabendo que para cada consideração feita no início do dimensionamento da viga, como as dimensões da sua seção transversal e as bitolas das armaduras, existe um custo asso-ciado à sua confecção, nem sempre consegue-se obter o dimensionamento mais econômico possível, pois, durante esse processo, essas escolhas são realizadas baseando-se na experiência prática do projetista ou em limitações arquitetônicas e, mesmo com a alteração dessas variáveis ao longo do procedimento de cálculo estrutural, geralmente não se leva em consideração o preço dos insumos para a confecção da viga na escolha dessas dimensões, o que pode resultar em um custo total elevado para as vigas. Dessa forma, o presente estudo tem como objetivo a criação de uma ferramenta que possa auxiliar nessa etapa do dimensionamento, incluindo o preço dos materiais utilizados na confecção de vigas no processo de escolha da viga cujas dimensões resultam em um menor custo. Assim, utilizando a linguagem de programação Python, desen-volveu-se uma ferramenta capaz de relacionar o custo total das vigas com as variáveis utilizadas no seu dimensionamento, procurando obter a classe de resistência do concreto, a largura, a al-tura e as bitolas das armaduras que resultam em um menor custo total para as vigas. Por meio de processos iterativos, o programa foi capaz de determinar o custo de vigas biapoiadas, alte-rando os valores dessas variáveis e obtendo resultados para carregamentos de 10 kN/m, 20 kN/m e 30 kN/m atuantes em vigas de 2 m, 3 m, 4 m e 5 m de comprimento. Através dos resultados, foi possível correlacionar as áreas de aço da armadura positiva e a altura das vigas, obtendo gráficos que facilitam a escolha da altura da viga pelo projetista, com base na quanti-dade aproximada de aço que será utilizado. Os resultados fornecidos pelo programa para a altura ótima de vigas biapoiadas são por volta de 10% do comprimento do vão, assim como recomenda a literatura. No entanto, em alguns casos, o programa forneceu vigas com alturas de até 7% do comprimento do vão, podendo gerar uma economia na confecção das vigas. Além disso, foi possível observar que as formas apresentam o maior percentual no custo final em relação aos outros itens da composição da viga, chegando a mais de 50% em alguns casos, fazendo com que pequenas mudanças nas dimensões da seção transversal resultem em grandes variações no custo total das vigas. Portanto, é possível concluir que aplicação de processos iterativos auto-matizados por meio da ferramenta criada com o uso da linguagem de programação Python é bastante eficiente no estudo dos custos de vigas de concreto armado, conseguindo otimizar as suas dimensões para gerar economia nas obras.