Optimización heuristica de pórticos de edificación de hormigón armado

Abstract

El objetivo de esta Tesis es el diseño de algoritmos robustos y flexibles que permitan automatizar el diseño óptimo de los pórticos de hormigón armado habitualmente empleados en edificación y extraer conclusiones generales sobre las estructuras optimizadas. El trabajo define un esquema general para la optimización monoobjetivo (coste económico) y multiobjetivo de estas estructuras que es aplicado a pórticos planos con un máximo de 153 variables. Entre ellas figuran seis calidades diferentes de hormigón.

Para minimizar el coste económico se prueban cinco métodos heurísticos: una Estrategia de Saltos Múltiples Aleatorios (RW), el Gradiente First Best (FB), la Cristalización Simulada (SA), la Aceptación por Umbrales (TA) y los Algoritmos Genéticos (GA). Estas técnicas se utilizan en una primera fase para optimizar un pórtico de dos vanos y cuatro plantas sometido a acciones verticales y horizontables. La versión desarrollada de SA proporciona el diseño de mayor calidad, cuyo coste es de 3473.06 . Los mejores proyectos obtenidos mediante las variantes creadas de TA, FB, GA y RW tienen costes mínimos superiores en un 0.52%, 5.74%, 8.69% y un 124.6% respectivamente. Por estos motivos se elige SA para, en una segunda fase, optimizar económicamente otros pórticos de dos vanos y dos, seis y ocho plantas.

Los resultados obtenidos permiten proponer reglas para el predimensionamiento de las estructuras optimizadas y automatizar la elección de los parámetros del algoritmo SA, lo que evita largos procesos de ensayo y error. Se comprueba que los estados límites habitualmente empleados en el diseño de esta tipología estructural son también suficientes para comprobar la seguridad de las estructuras optimizadas.

Asimismo se investiga la repercusión económica del empleo de un único tipo de hormigón (un HA-25 con resistencia de proyecto a compresión igual a 25 MPa) y de la utilización de vigas planas en lugar de descolgadas. En el caso del pórtico de ocho plantas, el uso exclusivo