Advances in computational tools for the design and analysis of tensile structures: dynamic relaxation and parametric modeling (2025)
- Authors:
- Autor USP: SOUZA, MÁRCIO SARTORELLI VENÂNCIO DE - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PEF
- Subjects: TENSOESTRUTURAS; COMPUTAÇÃO APLICADA
- Language: Inglês
- Abstract: Estruturas tensionadas (ou tensoestruturas) são uma solução elegante na engenharia civil e na arquitetura modernas, consistindo em sistemas leves compostos por membranas flexíveis tensionadas e cabos de aço apoiados por sistemas mais rígidos como mastros, pórticos e treliças. O projeto e a análise desses sistemas estruturais podem ser tarefas desafiadoras devido às geometrias complexas e à natureza iterativa dos processos que envolvem o Design Assistido por Computador (CAD) e Engenharia Assistida por Computador (CAE). Esta tese tem como objetivo criar um ambiente computacional para o design paramétrico, permitindo a integração fluida entre o projeto e a análise estrutural de estruturas tensionadas. O resultado desse esforço foi o desenvolvimento do BATS (Basic Analysis of Tensile Structures), uma ferramenta computacional projetada para otimizar o fluxo de trabalho do design de estruturas tensionadas. O BATS apresenta um novo processo para definir um fluxo de trabalho paramétrico que automatiza e integra as etapas principais do projeto estrutural: busca da forma (form-finding), padronagem (patterning), planificação (flattening) e análise estrutural não-linear. Para a solução do equilíbrio não-linear, considerando grandes deslocamentos e rotações, foi apresentada uma nova metodologia do Método de Relaxação Dinâmica, permitindo análises integradas rápidas e confiáveis de elementos de cabos, membranas e vigas sob diversas condições de carga. Esse método utiliza uma abordagem chamada ajuste de massa (mass-tuning), que calcula automaticamente massas artificiais em nível de elemento. Além disso, foi introduzida uma extensão do método que considera tanto a inércia translacional quanto a rotacional, aplicável a elementos de vigas em qualquer interpolação polinomial de elementos finitos.Adicionalmente, foi desenvolvido um modelo simplificado de enrugamento para reproduzir o comportamento não linear em membranas de tecido. Os resultados da tese são apresentados em quatro artigos publicados, nos quais foram realizados benchmarks para avaliar a robustez dos métodos propostos. Por fim, o autor enfatiza a contribuição dos desenvolvimentos realizados para um sistema computacional para o desenvolvimento de todo o ciclo de design paramétrico de estruturas tensionadas.
- Imprenta:
- Data da defesa: 22.04.2025
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ABNT
SOUZA, Márcio Sartorelli Venâncio de. Advances in computational tools for the design and analysis of tensile structures: dynamic relaxation and parametric modeling. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-21072025-085835/pt-br.php. Acesso em: 26 fev. 2026. -
APA
Souza, M. S. V. de. (2025). Advances in computational tools for the design and analysis of tensile structures: dynamic relaxation and parametric modeling (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-21072025-085835/pt-br.php -
NLM
Souza MSV de. Advances in computational tools for the design and analysis of tensile structures: dynamic relaxation and parametric modeling [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 26 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-21072025-085835/pt-br.php -
Vancouver
Souza MSV de. Advances in computational tools for the design and analysis of tensile structures: dynamic relaxation and parametric modeling [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 26 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3144/tde-21072025-085835/pt-br.php
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