Otimização estrutural de roda-gigante acessível por algoritmos genéticos com avaliação baseada em desempenho
| dc.contributor.advisor-co1 | Del Prado, Zenón José Guzmán | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7703344458057759 | |
| dc.contributor.advisor1 | Gino Bertollucci Colherinhas, Gino Bertollucci | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5558413006972726 | |
| dc.contributor.referee1 | Colherinhas, Gino Bertollucci | |
| dc.contributor.referee2 | Fagundes Neto, Marlipe Garcia | |
| dc.contributor.referee3 | Morais, Marcus Vinicius Girão de | |
| dc.creator | Santos, Eduardo Coelho dos | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/1301312772901649 | |
| dc.date.accessioned | 2026-02-25T15:34:52Z | |
| dc.date.available | 2026-02-25T15:34:52Z | |
| dc.date.issued | 2026-01-30 | |
| dc.description.abstract | The development of accessible Ferris wheels with adequate structural performance and competitive cost remains a significant challenge in the Brazilian context, characterized by a scarcity of applied technical literature and reliance on imported equipment. This dissertation proposes an integrated computational methodology for the design, modeling, and structural optimization of an accessible ferris wheel, combining the finite element method with genetic algorithms in a Python environment. A parametric finite element model was implemented and coupled to the ANSYS solver through the PyMAPDL library, enabling automated geometry generation, meshing, loading application, and post-processing. In an initial deterministic stage, a proprietary genetic algorithm was adapted for discrete optimization of commercial sections, investigating genetic operators and execution parameters with the objective of minimizing structural mass while satisfying safety and integrity requirements. Complementarily, a performance-based probabilistic approach was adopted, in which uncertainties associated with wind, occupancy, and structural parameters were propagated via Monte Carlo simulations, structured according to intensity measures and system parameters and evaluated using probabilistic metrics. From the constrained optimization implemented in the genetic algorithm, a deterministic design with 14 cabins was obtained, approaching operational limits of peak displacement and comfort. As a contribution, this work delivers an automated, reproducible, and extensible workflow for the optimization and performance assessment of Ferris wheels, providing guidelines for lighter, safer designs aligned with normative and operational criteria, with the potential to support the national development of accessible recreational structures. In addition, the study advances the state of the art by integrating genetic algorithms and the finite element method in an automated manner, offering a replicable model for future applications in large-scale structures. | eng |
| dc.description.resumo | O desenvolvimento de rodas-gigantes acessíveis, com desempenho estrutural adequado e custo competitivo, permanece um desafio relevante no contexto brasileiro, marcado por escassez de literatura técnica aplicada e dependência de equipamentos importados. Esta dissertação propõe uma metodologia computacional integrada para projeto, modelagem e otimização estrutural de uma roda-gigante acessível, combinando o método dos elementos finitos com algoritmos genéticos em ambiente python. Um modelo paramétrico em método dos elementos finitos foi implementado e acoplado ao solver ANSYS por meio da biblioteca PyMAPDL, viabilizando a automação de geração de geometria, malha, carregamentos e pós-processamento. Em uma primeira etapa determinística, um algoritmo genético próprio foi adaptado para otimização discreta de seções comerciais, investigando operadores genéticos e parâmetros de execução com foco na minimização da massa estrutural sob requisitos de segurança e integridade. Complementarmente, adotou-se uma abordagem probabilística orientada a desempenho, em que incertezas associadas ao vento, à ocupação e a parâmetros estruturais foram propagadas via simulações de Monte Carlo, estruturadas segundo medidas de intensidade e parâmetros do sistema, e avaliadas por métricas probabilísticas. A partir da otimização com restrições implementada no algoritmo genético, foi obtido um projeto determinístico, com 14 gôndolas, aproxima-se de limites operacionais de deslocamento de pico e conforto Como contribuição, o trabalho entrega um fluxo automatizado, reproduzível e extensível para otimização e avaliação de desempenho de rodas-gigantes, fornecendo diretrizes para projetos mais leves, seguros e alinhados a critérios normativos e operacionais, com potencial de apoiar o desenvolvimento nacional de estruturas recreativas acessíveis. Além disso, o estudo avança o estado da arte ao integrar algoritmo genético e método dos elementos finitos de forma automatizada, oferecendo um modelo replicável para aplicações futuras em estruturas de grande porte. | |
| dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/15098 | |
| dc.language | Português | por |
| dc.publisher | Universidade Federal de Goiás | por |
| dc.publisher.country | Brasil | por |
| dc.publisher.department | Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RMG) | |
| dc.publisher.initials | UFG | por |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica | |
| dc.relation.references | SANTOS, E. C. Otimização estrutural de roda-gigante acessível por algoritmos genéticos com avaliação baseada em desempenho. 2026. 99 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2026. | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Otimização por algoritmos genéticos | por |
| dc.subject | Modelagem por elementos finitos | por |
| dc.subject | Probabilidade de vento | por |
| dc.subject | Roda gigante | por |
| dc.subject | Monte Carlo | por |
| dc.subject | Genetic algorithm optimization | eng |
| dc.subject | Finite element modeling | eng |
| dc.subject | Wind probability | eng |
| dc.subject | Ferris wheel | eng |
| dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA | |
| dc.title | Otimização estrutural de roda-gigante acessível por algoritmos genéticos com avaliação baseada em desempenho | |
| dc.title.alternative | Structural optimization of accessible ferris wheels using genetic algorithms with performance-based assessment | eng |
| dc.type | Dissertação |