Optimización heurística de vigas parteluces de acero para el refuerzo de forjados con viguetas de madera y revoltones de ladrillo. Aplicación a un edificio en la ciudad de València.

Abstract

[ES] Los forjados con viguetas de madera y revoltones de ladrillo son comunes en los edificios históricos de España, pero carecen de protección especial y a menudo son demolidos. Para reforzar estos forjados, es común el empleo de vigas parteluces perpendiculares a las viguetas existentes que reducen esfuerzos y deformaciones. Sin embargo, el diseño tradicional de estas vigas no es estructuralmente eficiente, estéticamente agradable ni medio-ambientalmente óptimo. En este TFM se ha creado una herramienta informática que optimiza el diseño de las vigas parteluces. Los métodos de optimización heurística utilizados han sido el Gradient First Best (GFB) y la Cristalización Simulada (SA). La función objetivo ha sido la reducción del peso. Así mismo, se han implementado comprobaciones de esfuerzos y de flechas. Los resultados del programa de cálculo proporcionan diversas gráficas, en las cuales se puede ver el cumplimiento de las comprobaciones, la evolución del peso de la solución optimizada y las dimensiones de las secciones. El programa se ha empleado para diseñar una viga parte-luz para con una luz de 7.3 m para reforzar un forjado tipo de una vivienda. La viga resultante tiene un canto variable entre 0,058 y 0,504 m. y supone una reducción del peso del 76 % respecto a una solución con un perfil tipo IPE de canto constante.

[EN] Floor slabs with timber joists and brick revolts are common in historic buildings in Spain, but they lack special protection and are often demolished. To reinforce these floors, it is common to use strengthening beams perpendicular to the existing joists to reduce stresses and deformations. However, the traditional design of these beams is neither structurally efficient, aesthetically pleasing nor environmentally optimal. In this TFM, a computer tool has been developed to optimize the design of strengthening beams. The heuristic optimization methods used were Gradient First Best (GFB) and Simulated Crystallization (SA). The objective function has been weight reduction. Stress and deflection checks have also been implemented. The results of the calculation program provide several graphs, in which the compliance with the checks, the weight evolution of the optimized solution and the dimensions of the cross-sections can be seen. The program has been used to design a part-span beam with a span of 7.3 m to reinforce a typical slab of a house. The resulting beam has a variable depth between 0.058 and 0.504 m and represents a weight reduction of 76 % compared to a solution with a constant depth IPE type profile.