Resumo: Este artigo apresenta a aplicação do método de Otimização por Enxame de Partículas com Múltiplos Objetivos (Multiple Objective Particle Swarm Optimization, MOPSO), aprimorado com parâmetros especificamente ajustados pelo método de Taguchi, para a otimização de projetos de pontes e viadutos. Diferente das abordagens convencionais, a otimização neste estudo engloba toda a estrutura, em vez de se concentrar apenas no tabuleiro. Essa abordagem é ilustrada por meio de estudos de caso em dois viadutos localizados em Atalaia e Mandaguaçu ao longo da rodovia BR-376 no Paraná, Brasil. Em Atalaia, as soluções otimizadas alcançaram reduções nos custos de construção de 10,5% a 22,7%, emissões de CO2 de 8,9% a 21,2%, e estenderam a vida útil do projeto de 24,0% a 540,7%. De forma similar, em Mandaguaçu, as otimizações resultaram em reduções de custo de 9,1% a 23,2%, diminuição das emissões de CO2 de 12,7% a 23,5%, e aumentos na vida útil do projeto de até 540,7%. O estudo também revelou padrões consistentes entre os graus de liberdade e as funções objetivas; especificamente, dimensões transversais maiores tendiam a reduzir custos, enquanto dimensões menores estavam associadas a reduções nas emissões de CO2. Esses achados ilustram as melhorias de desempenho no mundo real proporcionadas pelo processo de otimização, que não apenas reduz o custo global por ano de serviço em comparação com os projetos originais, mas também aprimora o desempenho econômico e ambiental, demonstrando assim a eficácia do MOPSO na otimização estrutural para o desenvolvimento de infraestruturas mais sustentáveis.

Disponível em: https://doi.org/10.1590/S1983-41952025000800004

Abstract: This article focuses on multiobjective optimization in the design of bridges and viaducts. The problem is characterized as a multi-objective optimization, with the objective functions being the construction cost, the environmental impact (CO2 emissions) and the design service life. For optimization, three commonly used metaheuristics in structural optimization problems were tested: Multiple Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO), Nondominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) and Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2 (SPEA2). The results showed that MOPSO outperformed the other methods, achieving the highest hypervolume and Pure Diversity values. Once the best performing metaheuristic was defined, the calibration of the MOPSO parameters was then developed to improve the quality of the solutions found, reduce the execution time and increase the robustness of the algorithm. Using the Taguchi method with an orthogonal matrix consisting of 54 experiments, five parameters were evaluated at three different levels, totaling 270 analyses. The results indicated that parameter calibration led to an increase in the average hypervolume compared to the results before calibration. Moreover, the coverage of two sets revealed the superior performance of the calibrated set, demonstrating better trade-offs among the objective functions.

Disponível em: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2024.118252

Resumo: Elementos compostos são estruturas de concreto, ou outros materiais, executados em moldagens distintas que atuam de maneira conjunta sob ações externas. Esses elementos são utilizados quando se pretende aliar as vantagens construtivas de estruturas pré-moldadas ao comportamento monolítico de estruturas moldadas no local. Em situações comuns na engenharia civil, como a construção de uma ponte ou viaduto, a seção pré-moldada é utilizada como cimbramento para a moldagem no local da laje. Esse processo proporciona deformações prévias ao estado-limite último e descontínuas na seção transversal composta. Este trabalho propõem uma metodologia para dimensionamento de seções compostas, em duas etapas de concretagem, avaliando as deformações proporcionadas pelo processo construtivo que pode ser facilmente implementada em rotinas computacionais precisas. Aplicando a metodologia em um exemplo numérico, é observado que a seção concretada em duas etapas apresenta um momento resistente menor que uma seção idêntica concretada em etapa única. Porém são necessárias mais investigações para avaliar a amplitude desta divergência em outros elementos.

Disponível em: https://doi.org/10.1590/S1983-41952022000400010