Projeto ótimo de vigas pré-fabricadas e protendidas com foco na redução da emissão de CO₂

Resumo

Entre os principais responsáveis pelas emissões de CO₂ na camada de ozônio, a indústria da construção civil contribui com uma parcela significativa. Esta emissão é gerada em grande parte pela aplicação de sistemas de construção em concreto e suas variações. Portanto, é importante o uso de ferramentas que permitam o desenvolvimento de projetos que mitiguem os efeitos das emissões de gases nocivos para a atmosfera. Desse modo, este estudo aplicou um algoritmo de otimização chamado Firefly Algorithm (FA) para projetar vigas retangulares pré-fabricadas e protendidas com foco na redução da emissão de CO₂ na fase de projeto estrutural. A Função Objetiva (FO) foi definida como o peso total de CO₂ emitido em cada fase de construção (produção, transporte e montagem) e as restrições de projeto estrutural são baseadas nos critérios de projeto estabelecidos na ABNT NBR 6118. As variáveis do problema de otimização tratam de propriedades geométricas e condições mecânicas da viga, onde foram consideradas variáveis de projeto a altura da viga, espessura da viga, a proporção de altura que gera excentricidade de protensão, e a proporção da força de protensão. Foram analisadas dez vigas, com diferentes carregamentos, onde cada uma dessas vigas foi submetida ao processo de otimização trinta vezes. Para as condições propostas, as dez vigas apresentaram uma emissão de CO₂ médio de 3282.59 kg, emissão de carbono máximo e mínimo de 3630.52 kg e 2910.67 kg, respectivamente. O estudo resultou em uma taxa de factibilidade superior à 90%, mostrando que a ferramenta de otimização foi eficiente na fase de projeto estrutural com foco na sustentabilidade. Em relação a emissão de carbono, é possível verificar uma relação entre o aumento da emissão e o carregamento visto que peças com maior inércia tendem a emitir uma maior quantidade de CO₂. Ainda foi possível determinar uma regressão entre a emissão de carbono e o carregamento da viga.

Palavras-chave:
sustentabilidade; emissão de CO₂; otimização; concreto pré-fabricado; concreto protendido