Aplicação de Algoritmos Genéticos e Redes Neuronais à Optimização e Fiabilidade Estrutural

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Centro de Investigação em Estruturas e Construção - UNIC Aplicação de Algoritmos Genéticos e Redes Neuronais à Optimização e Fiabilidade Estrutural João Rocha de Almeida João Cardoso Seminário no Âmbito do Projecto POCTI/ECM/36055/2000, Financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia FCT/UNL, Maio de 2004

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Aplicação de Algoritmos Genéticos e Redes Neuronais à Optimização e Fiabilidade Estrutural. Seminário no Âmbito do Projecto POCTI/ECM/36055/2000, Financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia. João Rocha de Almeida João Cardoso. FCT/UNL, Maio de 2004. Sumário. - PowerPoint PPT Presentation

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Aplicação de Algoritmos Genéticos e Redes Neuronais à Optimização e Fiabilidade Estrutural

João Rocha de AlmeidaJoão Cardoso

Seminário no Âmbito do Projecto POCTI/ECM/36055/2000,Financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia

FCT/UNL, Maio de 2004

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Sumário

- Optimização Estrutural

- Algoritmos Genéticos

- Fiabilidade Estrutural

- Método de Monte Carlo

- Redes Neuronais

- Exemplos

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Optimização Estrutural

Engloba um conjunto de teorias e métodos que procuram obter a estrutura que desempenha mais eficientemente as funções para as quais é projectada

Conheceu grande desenvolvimento na década de 70 quando se interligaram algoritmos de Programação Matemática (Simplex, SLP, SQP) e Programas de Elementos Finitos

Actualmente são muito utilizados Algoritmos Genéticos em vez de algoritmos de Programação Matemática

Elementos Finitos

Programação MatemáticaAlgoritmos Genéticos

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Minimizar F(X) Função Objectivo

verificando c(X) 0

onde X = {X1,X2,,XN} Vector das Variáveis de Projecto

Constrangimentos normalizados

e com Xmin X Xmax Limites Laterais das Variáveis

de Projecto

Formulação do problema de Optimização Estrutural

Função Objectivo Variáveis de Projecto Constrangimentos

Peso

Custo

Dimensões

Forma

Topologia

Deslocamentos

Tensões

Frequências

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L1 L2

Exemplo

Duas vigas formando uma grelha

Q= 175 kN/m

L1= 2,54 m , L2= 3,05 m

adm= 138 Mpa

= 77 kN/m3

Pretende-se minimizar o Peso da estrutura (Função Objectivo)

modificando as Áreas das secções transversais das vigas, X1 e X2 (Variáveis de Projecto)

considerando que a tensão nas vigas não pode ultrapassar a tensão admissível do material (Constrangimento)

e assumindo valores máximos e mínimos para X1 e X2 (Limites Laterais)

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Domínio do Problema

Soluções : X1= 151,0 cm2 X2= 46,0 cm2 Peso= 4035 N

X1= 35,2 cm2 X2= 164,4 cm2 Peso= 4556 N

X1= 84,0 cm2 X2= 121,8 cm2 Peso= 4505 N

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A necessidade de calcular gradientes exige a continuidade das funções utilizadas, o que é uma limitação em alguns problemas. Por outro lado, os métodos baseados em gradientes tem muita dificuldade em lidar com funções que apresentem mínimos locais

A maioria dos métodos desenvolvidos para resolver problemas de optimização procuram iterativamente no espaço das variáveis de projecto o ponto que minimiza a função objectivo verificando simultaneamente os constrangimentos. Essa pesquisa é feita com base no valor da função objectivo e dos constrangimentos e também dos seus gradientes em relação às variáveis de projecto

Um dos problemas em que não existe continuidade das funções corresponde ao problema de optimização com variáveis discretas

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Algoritmos Genéticos

Baseados no trabalho original de Holland, que utilizou representações binárias das possíveis soluções de um problema e transformações destinadas a aperfeiçoar essas soluções de forma a atingir a solução óptima

.

.

.

Variáveis de Projecto

X1

X2

Cromossoma

Genes

X1 X2

( 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, ...)

Codificação

Procuram reproduzir no computador o processo de selecção natural das espécies e utilizam a terminologia da Genética

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O conjunto de cromossomas constituindo a população de uma determinada geração é combinada através de operadores para dar origem à população da geração seguinte, que contém indivíduos melhor adaptados, de acordo com uma função de mérito

A aplicação de um algoritmo genético envolve :

1- Codificação das variáveis de projecto

2- Definição da função de mérito

3- Definição de operadores que alterem o conteudo dos cromossomas :

Selecção - escolhe os índividuos de uma geração que deverão fazer parte da geração seguinte

Cruzamento - combina os genes de dois cromossomas pais para dar origem a dois cromossomas filhos distintos dos progenitores

Mutação - altera de forma aleatória os genes de um cromossoma

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ExemploPórtico plano

Forças verticais em todos os nós de 444,8 kN

Forças horizontais indicadas

adm= 5,08 cm

E= 200 GPa

8 grupos de elementos

21 3

54 6

87 9

1110 12

1413 15

1716 18

2019 21

2322 24

8 x 3.048 m

3.048 m

8.473 kN

7.264 kN

6.054 kN

4.839 kN

3.630 kN

2.420 kN

1.210 kN

15

1

15

1

26

2

26

2

37

3

37

3

48

4

48

4

Pretende-se minimizar o peso da estruturaescolhendo os perfis mais adequados numa tabela com 16 perfis W

(Optimização discreta)

considerando que o deslocamento horizontal no topo deve ser inferior a adm

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W21x44

W21x44

W21x44

W21x44

W18x35

W18x35

W18x35

W18x35

W16x26

W16x26

W16x26

W16x26

W12x16

W12x16 W12x16

W12x16

W14x26

W14x26

W18x35

W18x35

W16x26

W16x26

W16x26

W16x26

Peso : 31,72 kN

Tabela de perfisW27X84

W24X68

W21X62

W21X44

W18X46

W18X35

W16X31

W16X26

W14X38

W14X26

W12X40

W12X16

W10X39

W10X33

W8X31

W8X18

Cromossoma

( 4, 6, 8, 12, 10, 6, 8, 8 )

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Trabalho Desenvolvido - I

Problema :

Dada uma estrutura constituída por um conjunto N de componentes, descobrir qual a solução óptima que corresponderá a usar um número K de perfis normalizados na sua construção, a escolher entre um número M de perfis disponíveis

Solução :

Cromossoma composto. Os primeiros K genes constituem índices na tabela de perfis disponíveis. Os restantes N ( 1 por cada grupo de componentes ) referem-se a um dos K genes iniciais. Cada cromossoma define uma solução para o problema

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Tabela de perfisW27X84

W24X68

W21X62

W21X44

W18X46

W18X35

W16X31

W16X26

W14X38

W14X26

W12X40

W12X16

W10X39

W10X33

W8X31

W8X18

( 6, 7, 8, | 1, 2, 3, 3, 1, 1, 3, 3 )

Cromossoma

K= 3 Peso : 31,96 kN

W18x35

W18x35W18x35

W18x35W18x35

W18x35

W18x35

W18x35W16x31

W16x31

W16x31

W16x31

W16x26

W16x26

W16x26

W16x26

W16x26

W16x26

W16x26

W16x26

W16x26

W16x26

W16x26

W16x26

Exemplo pórtico plano

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Pórtico de 8 andares

0,40

0,41

0,42

0,43

0,44

0,45

0,46

0,47

0,48

0,49

0,50

1 2 3 5

Nº Secções diferentes

Vol

ume

(m3)

K Solução p1 Solução p2 Volume (m3) Peso (kN)

1 6 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6, 6 0.4860 37,43

2 6, 8 6, 6, 8, 8, 6, 6, 8, 8 0.4242 32,67

3 6, 7, 8 6, 7, 8, 8, 6, 6, 8, 8 0.4150 31,96

5 4, 6, 8, 10, 12 4, 6, 8, 12, 10, 6, 8, 8 0.4119 31,72

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Trabalho Desenvolvido - II

Problema : Obter vários mínimos globais ou um mínimo global e vários mínimos locais, quando estes ocorram na função a optimizar

Solução :

Partição regular do domínio em sub-domínios, cada qual contendo uma sub-população

Evolução isolada de cada sub-população para o óptimo que ocorre no sub-domínio

Processo de adaptação automática da partição do domínio às características do problema que se pretende resolver

Processo de transferência de elementos entre sub-populações, permitindo enriquecer as regiões de elevado potencial onde é mais provável que existam óptimos, em detrimento das regiões sem interesse

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Função Branin RCOS (BRC)

397887.0,

)475.2,425.9(),275.2,(),275.12,(),(

:3150,105:

10)cos(**811*10

6*5**45),(

*21

*21

21

1

2

1212221

xxBRC

xx

globaisóptimosxxDomínio

x

xxxxxBRC

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0,00

3,75

7,50

11,25

15,00

-5,00 -1,25 2,50 6,25 10,00

x1

x2

geração 0 geração 5 geração 20 geração 40 geração 60

Função Branin RCOS (BRC)

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L1 L2

0,05

7,54

15,03

22,51

30,00

0,05 7,54 15,03 22,51 30,00

x1

0,05

10,03

20,02

30,00

0,05 10,03 20,02 30,00

x1

Exemplo : duas vigas formando uma grelha

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Fiabilidade Estrutural

A verificação da segurança de uma estrutura implica: S < R, onde S representa a acção e R a resistência

Tanto S como R dependem de diversas variáveis aleatórias, X1,...,Xn

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nnXXX

XXXg

ncdxdxdxxxxfXXXgPP

n

n

.........

...

2121,,,

0),,,(

21),,,(...0),,,(

21

21

A violação do estado limite é definida pela condição g( X1, X2, ..., Xn) 0 e a probabilidade de colapso, Pc , pode ser formalmente expressa pela equação:

),,,(21,,,

21nXXX

xxxfn

......

onde (x1, x2, ..., xn) são ocorrências das variáveis aleatórias e

é a função conjunta de densidade de probabilidade

Função de estado limite: g(X1,...,Xn) = R – S

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A fiabilidade de uma estrutura pode também ser medida pelo índice de fiabilidade, , que representa a distância do ponto de rotura mais provável à origem, no espaço (R, S) de coordenadas normalizadas

Pc

onde é a função distribuição normal padrão

Conhecendo a probabilidade de colapso é dada por:

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Método de Monte Carlo

onde ),,...,( 21 nXXXI é uma função definida por

0),,,( se 0

0),,,( se 1),,,(

21

2121

n

nn XXXg

XXXgXXXI

...

......

Permite obter uma estimativa da probabilidade de colapso,

N

inc XXXI

NP

121 ),,,(

1... (1)

de acordo com a equação (1), N amostras independentes de valores das variáveis aleatórias são obtidas com base nas distribuições de probabilidade dessas variáveis e a função de estado limite é calculada para cada amostra. Designando por NH o número de casos em que ocorreu o colapso, a probabilidade de colapso da estrutura é aproximada por :

N

NP H

c

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A aplicação do método de Monte Carlo apresenta as seguintes

Vantagens :

Método probabilístico exacto, ou de nível 3 (cf. Eurocódigo 1), onde a probabilidade de colapso é avaliada a partir da distribuição conjunta de probabilidade das variáveis associadas às acções e às resistências

Permite avaliar a probabilidade de colapso de um sistema em que se consideram simultaneamente várias funções de estado limite

Desvantagens :

Requer um modelo estatístico de todas as variáveis aleatórias envolvidas

Tempo de cálculo muito elevado

Para estados limites últimos ( 104 PC 106 ) é necessário avaliar g(X) entre 105 e 107 vezes para obter resultados com uma aproximação aceitável

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Redes Neuronais

Técnica de inteligência artificial inspirada no funcionamento dos neurónios biológicos

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O uso de redes neuronais tem vindo a generalizar-se em vários domínios, entre os quais a mecânica estrutural e em particular a fiabilidade de estruturas

Neurónio artificial introduzido por McCulloch e Pitts (1943)

x1 wm1

wm2

wm3

wmL

f ()

bm

x2

x3

xL

.

.

.

sm

m

L

kkmkm bxwa

1

mamm eafs

1

1)(

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w242

f()

f()

f()

f()

f()

f()

f()

w111

w121

w131 b1

1

w211

w221

w231

b21

w311

w321

b31

w431

w421

w411

b41

w331

w342

b32

b22

b12

w312

w322

w332

w212

w222

w232

w142 w13

2

w122

w112

s12

s22

s32

x1

x2

x3

=

=

=

Rede neuronal multicamada ( 3 x 4 x 3 )

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03

02

01

0

xxx

x

14

13

12

11

03

02

01

14

143

142

141

13

133

132

131

12

123

122

121

11

113

112

111

1

1 ssss

xxx

bwwwbwwwbwwwbwww

s

23

22

21

14

13

12

11

23

234

233

232

231

22

224

223

222

221

21

214

213

212

211

2

1sss

ssss

bwwwwbwwwwbwwww

s

w242

f()

f()

f()

f()

f()

f()

f()

w111

w121

w131 b1

1

w211

w221

w231

b21

w311

w321

b31

w431

w421

w411

b41

w331

w342

b32

b22

b12

w312

w322

w332

w212

w222

w232

w142 w13

2

w122

w112

s12

s22

s32

x1

x2

x3

=

=

=

O tempo necessário para calcular o valor das funções que uma rede neuronal multicamada aprendeu é muito reduzido

O cálculo corresponde apenas a algumas operações matriciais

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O processo de obter os coeficientes wmk e bm de forma que a rede neuronal possa representar uma função designa-se por treino da rede

O treino mais comum, treino supervisionado, consiste em arbitrar valores iniciais para os coeficientes e em seguida ajustar esses valores de forma a minimizar o erro entre as saídas obtidas pela rede e o resultado exacto da função

Para proceder assim, é necessário construir um conjunto de treino, com valores das variáveis de entrada e os correspondentes valores da função. Após o treino, a rede deve ser testada com um conjunto de teste

Neste trabalho utilizou-se um algoritmo misto, minimizando-se inicialmente o erro com um algoritmo genético e em seguida com um algoritmo de gradientes conjugados

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0.4

0.6

0.8

Z

3.5

4

4.5

5

5.5

X

2

2.5

3

3.5

4

Y

Y

Z

X

Exemplo

F(X,Y) = 0,3 + ( 2 Sin( X ) Cos ( Y ) + Sin ( X Y ) ) / 6

com X [3.5 , 5.5] e Y [2.0 , 4.0]

Função analítica

Conjunto de treino com

14 x 14 = 196 pontos

Conjunto de teste com

32 x 32 = 1024 pontos

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0.4

0.6

0.8

Z

3.5

4

4.5

5

5.5

X

2

2.5

3

3.5

4

Y

Y

Z

X

0.4

0.6

0.8

Z

3.5

4

4.5

5

5.5

X

2

2.5

3

3.5

4

Y

Y

Z

X

0.4

0.6

0.8

Z

3.5

4

4.5

5

5.5

X

2

2.5

3

3.5

4

Y

Y

Z

X

0.4

0.6

0.8

Z

3.5

4

4.5

5

5.5

X

2

2.5

3

3.5

4

Y

Y

Z

X

s1 = 1 s1 = 6

s1 = 12 s1 = 18

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t

i

r

jijij os

rtE

1 1

2)(11

i

ii

oosMAX )( máx

s1 Erro treino,E máx (%) médio (%) t (h:m:s)

1 1,5510-2 114 21 00:00:01

6 7,1510-4 32 3,9 00:02:30

12 9,2210-5 26 1,1 00:29:11

18 5,4910-6 2,5 0,38 02:09:32

24 1,7910-6 1,9 0,35 06:36:48

30 1,1910-6 1,5 0,23 18:32:06

36 1,9710-7 0,93 0,095 41:02:08

)(1médio 1

t

i i

ii

oos

t

Medidas do erro

Resultados do treino

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Trabalho Desenvolvido - III Utilização da rede neuronal para aprender o comportamento da estrutura

L1= 10 m

L2= 4 m

A

B C

D

Pórtico intermédio de uma nave industrial com 20x10x4 m

Espaçamento de 5 m entre pórticos semelhantes

Definição das acções segundo o Eurocódigo 1, considerando-se os seguintes valores característicos :

Cargas permanentes – 0,5 kN/m2 correspondente ao peso próprio da estrutura acrescido do revestimento da cobertura e da fachada

Sobrecarga – 2 kN/m2, correspondente a uma utilização normal

Vento – considera-se uma pressão dinâmica do vento igual a 0,456 kN/m2

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,

min ,

1,51

/1,1 /1,1y SdSd

y pl y y

MNAf W f

,

,

1,51

/1,1 /1,1y SdSd

z y LT pl y y

MNAf W f

Função Descrição

H L2/150 Deslocamento horizontal máximo do pilar

V L1/300 Deslocamento vertical máximo da viga

Resistência à flexão compostacom compressão do pilar

Resistência à flexão composta com compressão da viga considerando a possibilidade de encurvadura lateral

Funções de estado limite

Um pórtico com pilares HEA 260 e uma viga HEA 300 verifica a segurança aos estados limites. Os deslocamentos e esforços de dimensionamento são :

H = 1,32 mm ; V = 16,8 mm

NSd(Pilar) = 98,6 kN (topo do pilar direito – secção C)

My,Sd(Pilar) = 122,5 kNm (topo do pilar direito – secção C)

NSd(Viga) = 46,7 kN (extremidade direita – secção C)

My,Sd(Viga) = 122,5 kNm (extremidade direita – secção C)

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Variável Distribuição Média Desvio Padrão

Coefic.Variação

Valor Característico

Módulo de Young (GPa) Normal 210 10,5 0,05 210

Carga permanente (kN/m2) Normal 0,50 0,05 0,10 0,50

Sobrecarga (kN/m2) LogNormal 1,06 0,366 0,35 2,0

Pressão do vento (kN/m2) LogNormal 0,241 0,084 0,35 0,456

Tensão de cedência (MPa)

LogNormal 280 28 0,10 235

Distribuição probabilística

Numa análise preliminar, verificou-se que os valores dos deslocamentos H e V são muito inferiores aos admissíveis, pelo que a probabilidade de colapso associada aos estados limites de utilização é desprezável. Como os esforços na estrutura não dependem do módulo de Young, esta variável foi retirada do modelo probabilístico

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s1 - número de neurónios da camada

intermédia

Erro obtido com o conjunto de treino

Erro obtido com o conjunto de teste

4 6,2810-6 2,9710-6

6 3,8510-7 3,4410-7

8 1,0110-7 8,2710-8

10 3,2010-9 2,2010-9

12 1,7710-9 1,5310-9

t

i

r

jijij os

rtE

1 1

2)(11

Rede neuronal com 3 x s1 x 3 neurónios

Resultados do treino – Erro quadrático médio

Considerou-se um conjunto de treino com 6 x 6 x 6 = 216 pontos e um conjunto de teste com 12 x 12 x 12 = 1728 pontos.

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s1 - número de neurónios

da camada intermédia

máx(%)

N (pilar) N (viga) M (pilar e viga)

4 1,42 2,14 1,11

6 0,771 1,11 0,711

8 0,545 0,516 0,503

10 0,105 0,107 0,071

12 0,067 0,069 0,067

Resultados do treino – Erro relativo máximoi

ii

oosMAX )( máx

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Número de amostras Probabilidade de colapso Tempo de cálculo (segundos)

106 1,43105 22

107 1,39105 189

108 1,28105 1865

Função de Estado Limite

Monte Carloc/ rede neuronal

Monte Carlodirecto

FORM( COMREL-TI)

SORM(COMREL-TI)

Resistência à flexão composta

com compressão do pilar

Pc = 1,277 105

= 4,21

Pc = 1,255 105

= 4,21

Pc = 1,229 105

= 4,22

Pc = 1,285 105

= 4,21

Resistência à flexão composta

com compressão da viga, considerando a possibilidade de

encurvadura lateral

Pc = 8,630 106

= 4,30

Pc = 8,607 106

= 4,30

Pc = 8,275 106

= 4,31

Pc = 8,650 106

= 4,30

Resultados da análise de fiabilidade

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Trabalho Desenvolvido - IV Utilização da rede neuronal para aprender a função de estado limite g(X)

HEB220

HEB220

HEB220

31.7 kN/m

0

10.2 kN

49.1 kN/m20.4 kN

20.4 kN

20.4 kN

20.4 kN

20.4 kN

49.1 kN/m

49.1 kN/m

49.1 kN/m

49.1 kN/m

2 x 6.00 m

6 x 3.75 m

E = 205 GPa

fy = 235 MPa

0 = 1/450

0 0IPE400

IPE360

IPE240

IPE300

IPE300

IPE330

HEB220

HEB180

HEB180

HEB200

HEB200

HEB240

HEB240

HEB260

HEB260

HEB180

HEB180

HEB220

HEB220

HEB220

HEB220

Pórtico metálico com 6 andares

Dimensões : 12 x 22,5 m

As cargas verticais, horizontais e a tensão de cedência do aço foram consideradas variáveis aleatórias

Comportamento geometricamente e fisicamente não-linear

Análises elasto-plásticas considerando a formação de zonas plásticas

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Considerou-se uma única função de estado limite, associada ao colapso elasto-plástico do pórtico.

Distribuição probabilística (*: valores para último piso)

variável média

desvio padrão

coeficiente variação

valor característico

carga vertical (kN/m) 33.3 (21.5*)

6.66 (4.30*) 0.20 49.1 (31.7*)

carga horizontal (kN) 10.76 (5.38*) 3.76 (1.88*) 0.35 20.4 (10.2*)

tensão de cedência (MPa) 280 28 0.10 235

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Considerou-se um conjunto de treino com 8 x 8 x 8 = 512 pontos e um conjunto de teste com 7 x 7 x 7 = 343 pontos.

Rede neuronal com 3 x s1 x 1 neurónios

nº neurónios - s1 Erro treino,E Respostas erradas no treino

Respostas erradas no teste

tempo treino (s)

4 4.036103 2 1 506

8 2.763103 0 1 5830

12 1.867103 0 0 23517

Resultados do treino

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A análise de fiabilidade foi realizada pelo método de Monte Carlo com 107 amostras.

nº neurónios - s1 pf (média) pf (desvio p.) (média) tempo simulação (s)

4 2.726104 3.326106 3.46 81

8 2.489104 7.062106 3.48 113

12 2.426104 3.910106 3.49 141

Resultados da análise de fiabilidade

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Trabalho Desenvolvido - V Optimização com constrangimentos de fiabilidade

Na optimização com constrangimentos de fiabilidade, pelo menos um dos constrangimentos c(X) está relacionado com a fiabilidade da estrutura

A metodologia normalmente empregue para resolver este tipo de problema recorre a algoritmos baseados em gradientes e aos métodos FORM ou SORM, baseados na determinação do índice de fiabilidade, .

Optou-se por considerar uma estratégia combinando um algoritmo genético, o método de Monte Carlo e uma rede neuronal

Esta estratégia implica a utilização do método de Monte Carlo para todos os elementos da população considerados pelo algoritmo genético

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ny

nx

P

1 2

3 4

1

2

3

4

5

6

Função objectivo :

- Massa da treliça

Variáveis de projecto :

- Àrea da secção das barras, A.

- Coordenada X e Y do nó 4, nX

Exemplo

Treliça plana com 6 barras

Na configuração inicial

indicada, nX = nY = 3 m

E = 206 GPa

Massa específica, = 7,8 x 103 kg/m3

(Burton & Hajela, 2003)

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Variáveis aleatórias :

- Carga concentrada P aplicada no nó 3

- Tensão de cedência do aço utilizado, C

Distribuição probabilística

Variável Distribuição Média Desvio padrão

Coefic.variação

Carga concentrada, P (kN) Normal 30 3 0,10

Tensão de cedência, C (MPa) Normal 172 8,6 0,05

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Verificou-se que as barras 3, 4 e 5 eram as mais solicitadas, e definiram-se três funções de estado limite

g1 = C 3

g2 = C 4

g3 = C 5

Considerou-se que o colapso da estrutura ocorre quando em pelo menos uma das barras se atinge C Sistema em série sendo a respectiva probabilidade de colapso, Pc, calculada pelo método de Monte Carlo

Definiu-se um único constrangimento :

0max

max

P

PPcc

impondo-se Pmax = 0,001 , a que corresponde = 3,090

Constrangimento :

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Considerou-se um conjunto de treino com 6 x 6 x 6 = 216 pontos e um conjunto de teste com 5 x 5 x 5 = 125 pontos.

Rede neuronal com 3 x s1 x 4 neurónios

Resultados do treino – Erro quadrático médio

Nº neurónios - s1 Erro obtido com o conjunto de treino

Erro obtido com o conjunto de teste

6 1,296710-3 7,829510-4

12 1,921810-5 1,835210-5

24 1,600510-6 2,060810-6

Nº neurónios – s1 máx(%)

M 3 4 5

6 1,167 2,240 2,949 2,949

12 0,238 0,529 0,399 0,399

24 0,0775 0,199 0,148 0,148

Resultados do treino – Erro relativo máximo

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Variável / Função

objectivo

Algoritmo genético +

Rede neuronal

Burton & Hajela Diferença (%)

A (m2) 2,359 2,366 0,28

nx (m) 1,563104 1,557104 0,36

Massa (kg) 22,512 22,450 0,28

Algoritmo genético

Cromossomas com 40 genes binários (20 por variável), populações com 40 indivíduos e um total de 60 gerações.

A probabilidade de colapso da estrutura foi estimada com 105 amostras

Resultados da optimização

Tempo total de cálculo durante a optimização : 6394 s ( 1 H 47 m )

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Conclusões

Demonstrou-se a viabilidade da aplicação das metodologias desenvolvidas :

Algoritmos Genéticos para optimização de estruturas com secções normalizadas

Método de Monte Carlo + Redes Neuronais para análise de fiabilidade

Algoritmos Genéticos + Método de Monte Carlo + Redes Neuronais para optimização de estruturas com constrangimentos de fiabilidade

Algoritmos genéticos para optimização de funções com vários mínimos globais e/ou locais