Resumo Esse trabalho apresenta uma nova alternativa para a obtenção de Modelos de Bielas e Tirantes para estruturas de Concreto Armado através do Método de Otimização Topológica Híbrida, já proposto na literatura técnica, sendo aqui refinado para utilizar elementos finitos poligonais e acelerar a solução do problema da não linearidade material. Nesse método, o concreto é aproximado como meio contínuo, utilizando elementos finitos bidimensionais poligonais, e as barras de aço como elementos de treliça, utilizando elementos finitos unidimensionais com dois nós. Para uma representação mais próxima da realidade, implementou-se um modelo constitutivo ortotrópico para o concreto, considerando rigidezes distintas para a compressão e tração, sendo uma das vantagens do modelo. O método híbrido também limita a disposição final das barras de aço, gerando estruturas melhores do ponto de vista construtivo, enquanto permite uma maior liberdade para a forma e a inclinação das bielas de concreto. Como desvantagem, o método é mais complexo, aumentando o custo computacional, que porém foi substancialmente reduzido através da implementação de um procedimento. Os resultados obtidos para alguns domínios se aproximaram bastante dos resultados de outras metodologias, mas pequenas diferenças são notadas que podem ser relevantes para o resultado final. Outros domínios apresentaram resultados com maiores diferenças mudando de forma significativa o modelo de bielas e tirantes final, apresentando, assim, uma nova alternativa de dimensionamento. Híbrida técnica material contínuo treliça nós realidade implementouse implementou tração construtivo desvantagem complexo computacional procedimento metodologias apresentando assim dimensionamento
Abstract This work introduces a new alternative to obtain strut-and-tie models using the hybrid topology optimization method, which is already proposed in the technical literature and is refined here to use polygonal finite elements and accelerate the solution of the material nonlinearity problem. In this method, concrete is approached as a continuum, using polygonal two-dimensional finite elements, and steel bars as truss elements, using one-dimensional finite elements with two nodes. For a closer representation of reality, an orthotropic constitutive model for concrete was implemented considering different compression and tensile stiffness values, which is one of the advantages of the model. Further, the hybrid method limits the final layout of steel bars, thereby generating better structures from a constructive point of view, while allowing greater freedom for the shape and concrete strut slope. However, this method is more complex, and it increases the computational cost, which was substantially minimized through the implementation of an algorithm. Results obtained for some domains were very close to the results of other methodologies; however, small differences were noted that may be relevant to the final result. Other domains showed results with greater differences, thereby significantly changing the final strut-and-tie model and presenting a new structural design alternative. strutandtie tie problem continuum twodimensional dimensional onedimensional nodes reality values Further view slope However complex cost algorithm methodologies however result