Optimização de topologia de estruturas aplicada a guardas de segurança rodoviária

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Mecânica

A presente dissertação tem como objectivo a obtenção de um novo perfil para as guardas de segurança rodoviária cuja distribuição de material proporcione a maior rigidez possível para uma dada quantidade de material disponível e carregamento aplicado. Para o conseguir, começa-se por construir um modelo em elementos finitos da guarda de segurança mais utilizada actualmente em Portugal, perfil em W. Leva-se em consideração a rigidez do solo e efectua-se a análise para determinar a resposta da guarda de segurança à aplicação de um carregamento equivalente ao provocado pelo impacto de um veículo de 2000 kg a 100 km/h de forma a estar de acordo com o documento NCHRP 350. De forma a simplificar a análise, o carregamento foi considerado como sendo estaticamente aplicado. Uma vez concluída esta fase, procede-se à adaptação de um código de optimização topológica escrito em FORTRAN que minimiza a flexibilidade (compliance) de estruturas tridimensionais sujeitas a um constrangimento de volume para que este produza perfis de secção transversal constante ao longo do comprimento. O código modificado é então usado para resolver um problema de distribuição de material dentro de um domínio de projecto prismático recto com dimensões exteriores e carregamento aplicado idênticos aos usados previamente na análise da guarda de segurança em W. De forma a diminuir o custo computacional da análise considera-se o encastramento dos prumos ao solo. Finalmente, o perfil optimizado é comparado a nível do comportamento estrutural com um perfil em W possuindo a mesma fracção volúmica.