Metaheurística da evolução diferencial para a otimização estrutural no projeto de torres de linhas de transmissão de energia elétrica

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo o estudo e implementação de um algoritmo metaheurístico de Evolução Diferencial (Differential Evolution Algorithm) para a otimização estrutural no projeto de torres de linhas de transmissão de energia elétrica. A implementação do algoritmo é verificada e comparada em termos da acurácia da solução utilizando-se exemplos simples e de referências presente na literatura, como por exemplo, treliças espaciais. O algoritmo é brevemente revisado e os critérios para a escolha dos parâmetros heurísticos são apresentados. Por fim, um exemplo mais realista da otimização de um projeto de uma torre de linha de transmissão de energia elétrica autoportante é apresentado com o objetivo de obter massa mínima. Perfis comerciais discretos são levados em conta assim como carregamentos oriundos do peso próprio, da ação do vento na estrutura e cabos assim como critérios de projeto para combinações de carregamentos, comportamento modal e flambagem presentes nas Normas NBR8800, NBR5422, NBR6123, NBR8449 e NBR 8681. Utilizando-se o algoritmo desenvolvido obtiveram-se reduções da massa estrutura em torno de 226% em relação ao projeto inicial onde todas as restrições de estado limite último e de serviço estabelecidas previamente foram atendidas.

The present work aims at studying and implementing a metaheuristic Differential Evolution algorithm for the structural optimization in the design of Power Transmission Lines. The implementation of the algorithm is verified and compared in terms of the accuracy of the solution using simple examples available in the literature, like space trusses. The algorithm is briefly reviewed and the criteria for the choice of heuristic parameters are presented. Finally, a more realistic example that optimizes the design of a Power Transmission Line is presented focusing on the minimum mass. Commercial discrete profiles are taken into account as well as loadings originating from dead weight, the action of the wind on the structure, cables and design criteria for load combinations as well as modal (frequencies) and buckling behaviour defined at the NBR8800, NBR5422, NBR6123, NBR8449 and NBR8681 standards. The use of the developed algorithm yielded mass reduction of about 226% in relation to the initial design, where all the proposed constraints (ultimate and serviceability limit state functions) were met.