STRUCTURAL OPTIMIZATION WITH GENETIC ALGORITHM IN FIRE SITUATIONS: INNOVATION AT THE SERVICE OF SUSTAINABILITY

Abstract

Objective: The objective of this study is to develop a computational interface to optimize the cross-section of ribbed slabs in normal and fire situations, with the aim of achieving maximum functionality and safety at minimum cost, following normative prescriptions. Theoretical Framework: Structural optimization techniques stand out as innovative tools that promote the rational use of materials, enabling the reduction of consumption of resources such as concrete and steel, which, in turn, results in a lower environmental impact and cost reduction. Method: The methodology adopted for this research was to implement a slab optimization program in MATLAB, using the Genetic Algorithms (GA) method. Comparing the consumption of concrete and steel in the design. Results and Discussion: The results obtained revealed [synthesize the main results of the research]. In the discussion section, these results are contextualized in light of the theoretical framework, highlighting the implications and relationships identified. Possible discrepancies and limitations of the study are also considered in this section. Research Implications: Genetic algorithm-based structural optimization is establishing itself as an innovation that promotes sustainability in structural engineering under fire conditions. The adopted approach contributes to the advancement of structural modeling aimed at reducing environmental impacts in civil construction. Originality/Value: The research stands out for integrating evolutionary methods into the design of structural elements with fire resistance requirements, promoting the achievement of more efficient solutions from a mechanical, economic and environmental point of view.

Alternate abstract:

Objetivo: O objetivo deste estudo é desenvolver uma interface computacional para otimizar a seção transversal de lajes nervuradas em situação normal e em situação de incêndio, com o intuito de atende à máxima funcionalidade e segurança com o mínimo custo, seguindo as prescrições normativas. Referencial Teórico: As técnicas de otimização estrutural destacam-se como ferramentas inovadoras que promovem o uso racional dos materiais, possibilitando a redução do consumo de recursos como concreto e aço, o que, por sua vez, resulta em menor impacto ambiental e redução de custos. Método: A metodologia adotada para esta pesquisa foi implementar no MATLAB um programa de otimização de lajes, utilizando o método dos Algoritmos Genéticos (AG). Comparando do consumo de concreto e aço no dimensionamento. Resultados e Discussão: Os resultados obtidos evidenciam que essa metodologia, além de apresentar facilidade de implementação e robustez, contribui para a obtenção de soluções otimizadas, economicamente viáveis e ambientalmente sustentáveis. Demonstra-se que o método tabular, não é econômico, portanto, indicada a utilização de métodos mais precisos. Implicações da Pesquisa: A otimização estrutural baseada em algoritmos genéticos consolida-se como uma inovação a serviço da sustentabilidade na engenharia de estruturas em situação de incêndio. A abordagem adotada contribui para o avanço da modelagem estrutural orientada a redução de impactos ambientais na construção civil. Originalidade/Valor: A pesquisa se destaca por integrar métodos evolutivos ao projeto de elementos estruturais com exigências de resistência ao fogo, promovendo a obtenção de soluções mais eficientes sob o ponto de vista mecânico, econômico e ambiental.

Alternate abstract:

Objetivo: El objetivo de este estudio es desarrollar una interfaz computacional para optimizar la sección transversal de losas nervadas en situaciones normales y de incendio, con el fin de conseguir la máxima funcionalidad y seguridad al mínimo coste, siguiendo prescripciones normativas. Marco Teórico: Las técnicas de optimización estructural se destacan como herramientas innovadoras que promueven el uso racional de los materiales, permitiendo la reducción del consumo de recursos como el concreto y el acero, lo que, a su vez, se traduce en un menor impacto ambiental y reducción de costos. Método: La metodología adoptada para esta investigación consistió en implementar un programa de optimización de losas en MATLAB, utilizando el método de Algoritmos Genéticos (AG). Se comparó el consumo de hormigón y acero en el diseño. Resultados y Discusión: The results show that this methodology, in addition to being easy to implement and robust, contributes to obtaining optimized, economically viable, and environmentally sustainable solutions. The tabular method is shown to be uneconomical, and therefore, the use of more precise methods is recommended. Implicaciones de la investigación: La optimización estructural basada en algoritmos genéticos se consolida como una innovación que promueve la sostenibilidad en la ingeniería estructural ante incendios. El enfoque adoptado contribuye al avance del modelado estructural, orientado a reducir el impacto ambiental en la construcción civil. Originalidad/Valor: La investigación destaca por integrar métodos evolutivos en el diseño de elementos estructurales con requerimientos de resistencia al fuego, promoviendo la consecución de soluciones más eficientes desde el punto de vista mecánico, económico y ambiental.