dc.contributor.author | Trentini, Eduardo Vicente Wolf | |
dc.date.accessioned | 2023-06-19T12:47:35Z | |
dc.date.available | 2023-06-19T12:47:35Z | |
dc.date.issued | 2023-06-14 | |
dc.identifier.citation | TRENTINI, Eduardo Vicente Wolf. Otimização de projeto de viadutos de múltiplas longarinas considerando critérios ambientais e econômicos. 2023. Tese (Doutorado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18157. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/18157 | |
dc.description.abstract | Brazil lacks investments in road infrastructure, as it is responsible for more than half of the volume of cargo transportation in the country. When addressing the topic of road infrastructure, one of the main variables is the construction and maintenance of viaducts. The design of such structures is traditionally carried out through a trial-and-error process that is no longer justified given the available computational resources and optimization methodologies. Traditionally, the main objective of structural design has been to minimize construction costs while ensuring structural efficiency. However, concerns about building a more sustainable future have shifted societal priorities, making sustainability a fundamental aspect as well. Ecological and durable structures are increasingly demanded. From this perspective, heuristic optimization methods provide an alternative to experience-based pre-dimensioning. The development of new construction materials, design techniques, and sustainable criteria motivates the need for a methodology that can automatically and accurately consider all these aspects. This research proposes a methodology for the efficient design of viaducts composed of pre-stressed and precast I-girder, rectangular cross beams, circular columns, and deep foundations using caisson-type piles, considering both structural efficiency and sustainability criteria. This research integrates cost, environmental impact, and durability in viaduct design. The proposed methodology provides a set of multi-objective compromise solutions among the involved variables, returning the best geometry, concrete type, and prestressing level. The performance of the MOPSO (Multiple Objective Particle Swarm Optimization), NSGA-2 (Nondominated Sorting Genetic Algorithm II), and SPEA2 (Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2) metaheuristics was tested, and MOPSO proved to be the most effective in addressing the nature of the problem at hand. The parameters of MOPSO were calibrated using the Taguchi method, resulting in an average hypervolume increase from 2.211⋅10^9 to 2.222⋅10^9 in a proposed problem. By applying the developed method to two case studies, improvements were achieved compared to the original design, including up to a 23.2% reduction in construction costs, a 23.5% decrease in CO2 emissions, and a 540.7% increase in project lifespan when evaluating the individual performance of each objective function. This methodology has been implemented in a computer program available at https://www.optimusviaduto.ufscar.br, along with its source code. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/ | * |
dc.subject | Ponte | por |
dc.subject | Viaduto | por |
dc.subject | Otimização multiobjetivo inspirada em enxame de partículas | por |
dc.subject | Algoritmo genético de procura não dominada II | por |
dc.subject | Algoritmo evolutivo de força de pareto 2 | por |
dc.subject | Bridge | eng |
dc.subject | Viaduct | eng |
dc.subject | Multiple objective particle swarm optimization | eng |
dc.subject | Nondominated sorting genetic algorithm II | eng |
dc.subject | Strength pareto evolutionary algorithm 2 | eng |
dc.title | Otimização de projeto de viadutos de múltiplas longarinas considerando critérios ambientais e econômicos | por |
dc.title.alternative | Optimization of multiple girders viaducts considering environmental and economic criteria | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Parsekian, Guilherme Aris | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7798651726059215 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Bittencourt, Túlio Nogueira | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3548554171023581 | por |
dc.description.resumo | O Brasil carece de investimentos em infraestrutura rodoviária, uma vez que essa é responsável por mais da metade do volume de cargas transportado no território nacional. Quando se aborda o tema de infraestrutura rodoviária, uma das variáveis principais é a construção e a manutenção de viadutos. O projeto desse tipo de estrutura é realizado por um processo de tentativa e erro que não mais se justifica frente os recursos computacionais e metodologias de otimização disponíveis. Tradicionalmente, o objetivo principal do projeto de estruturas tem sido minimizar os custos de construção, garantindo a eficiência estrutural. No entanto, as preocupações com a construção de um futuro mais sustentável mudaram as prioridades da sociedade, sendo esse quesito também fundamental. Estruturas ecológicas e duráveis são cada vez mais exigidas. Sob esta perspectiva, os métodos de otimização heurística fornecem uma alternativa aos pré-dimensionamentos com base na experiência. O desenvolvimento de novos materiais de construção, técnicas de projeto e critérios sustentáveis motivam a necessidade de criação de uma metodologia para projeto automático e preciso que considere todos estes aspectos. Esta pesquisa propõe uma metodologia para projeto eficiente de viadutos compostos por longarinas I, pós-tensionadas e pré-moldadas, vigas travessas retangulares, pilares circulares e fundação profunda do tipo tubulão, considerando critérios de eficiência estrutural e sustentabilidade. Esta pesquisa integra custo, impacto ambiental e durabilidade no projeto de viadutos. A metodologia proposta fornece um conjunto de soluções de compromisso múltiplo entre as variáveis envolvidas, retornando a melhor geometria, tipo de concreto e nível de protensão. Como meta-heurística foi testado o desempenho do MOPSO (Multiple Objective Particle Swarm Optimization), NSGA-2 (Nondominated Sorting Genetic Algorithm II) e SPEA2 (Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2) sendo que o MOPSO se adequou de forma mais eficaz a natureza do problema em questão. Os parâmetros do MOPSO foram calibrados, utilizando método de Taguchi, aumentando o hipervolume médio, em um problema proposto, de 2.211⋅10^9 para 2.222⋅10^9. Aplicando o método aqui desenvolvido em dois estudos de caso foram obtidas melhorias, em relação ao projeto original, de até 23,2% no custo de construção, 23,5% na emissão de CO2 e de 540,7% na vida útil de projeto, quando avaliado o desempenho individual de cada função objetivo. Essa metodologia foi implementada em um programa computacional disponível em https://www.optimusviaduto.ufscar.br, bem como o seu código fonte. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil - PPGECiv | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS | por |
dc.description.sponsorshipId | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de Financiamento 001 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | https://lattes.cnpq.br/5168968106542689 | por |
dc.contributor.authororcid | https://orcid.org/0000-0001-8500-2723 | por |
dc.contributor.advisor1orcid | https://orcid.org/0000-0002-5939-2032 | por |
dc.contributor.advisor-co1orcid | https://orcid.org/0000-0001-6523-2687 | por |