Problemas inversos na análise de estruturas de madeira-betão

Abstract

Neste trabalho, utiliza-se uma abordagem determinística num problema inverso com o objetivo de determinar parâmetros de rigidez num caso prático de uma laje mista madeira-betão onde são aplicadas cargas estáticas. Este objetivo surge no âmbito dos processos indiretos de identificação paramétrica a usar, por exemplo, em avaliações estruturais. A resolução deste tipo de problemas requer uma minimização da diferença entre resultados numéricos e medições experimentais em função da variação dos parâmetros. A modelação numérica da estrutura foi feita com recurso a um programa comercial de elementos finitos. Os dados experimentais usados forma obtidos de ensaios laboratoriais, obtidos de um outro trabalho. Para minimizar as diferenças, aplicou-se um algoritmo quasi-Newton, com recurso a um programa de análise numérica computacional. O objetivo foi descobrir os valores dos módulos de elasticidade dos materiais e a rigidez das ligações entre madeira e betão. Numa primeira abordagem não se utilizaram restrições na minimização, o que levou a valores absurdos. A utilização de restrições na variabilidade dos parâmetros no processo de minimização permitiu melhorar a solução. Os resultados sem sentido devem-se principalmente aos erros na modelação numérica e nos testes experimentais. Estudou-se as fontes desses erros. Alguns exemplos são os erros de medição experimental, erros provocados por simplificações e hipóteses no modelo numérico ou provenientes da variabilidade das propriedades dos materiais. Produziu-se um estudo da influência que esse erro tem no processo de identificação paramétrica.

In this work a determinist approach to an inverse problem is used with the objective of estimate the stiffness parameters in a practical application of a timber-concrete slab type structure with static loads applied. The scope of this objective lies in indirect parametric estimation processes used, for instance, in structural evaluations. The resolution of this kind of problems requires a minimizations of the difference between numerical results and experimental measurements with respect to the variation of parameters. The numerical model was made using a finite element commercial software. The experimental data was obtained from laboratorial tests performed in a previous work. To minimize the differences, a quasi-Newton algorithm was applied using a numerical calculation computational software. The objective was to determine the values of the materials modulus of elasticity and the wood-concrete connections stiffness. In a first approach, an unconstrained minimization resulted in absurd values of the parameters. The use of constraints in the variation of parameters allowed to improve the solution. The meaningless results were mainly due to the errors in the numerical model and the experimental test. A study on the source of those errors was made. Some examples are the errors from experimental measurements, from simplifications and hypothesis taken in the numerical model or due to the variability of material properties. A study of its influence in the parametric identification was made