Diseño eficiente de pasarelas mixtas, basado en criterios sostenibles

Abstract

[EN] The pedestrian walkways are a structural element widely used in urban areas for safe crossing transport infrastructure (roads, highways, railways) by pedestrians. Specifically mixed pedestrian walkways and are themselves an optimization of the metal bridges, replacing part of the steel by concrete compressed area, thereby optimizing its performance, i.e. working concrete compression and tensile steel. The aim of this study was applying structural optimization techniques to a mixed pedestrian walkway two supports. For this metaheuristic techniques were used to allow understanding of the issue in all its complexity required. There has been a literature review allowed to know the state of the art in optimizing composite structures. Subsequently he has developed a computer program capable of generating random fortran gateways, test them and evaluate their cost either economic or sustainability (CO2 emissions). We have implemented the following algorithms: A Randon Walk in two variants (RW1 and RW2), an Descent Local Search (DLS), an Simulated Annealing (SA) and Glowworms Swarm Optimization in two variants (GSO1 and GSO2). The best results were obtained with the second GSO2 and the SA, the difference between both very small in terms of the improvement achieved with respect to the reference solution. However, if there is a big difference, in terms of calculation time, the duration of GSO2 the order of three times that of SA. We compared the results obtained using the lowest cost and lower CO2 emissions with the reference solution used, finding solutions to a 25'40% cheaper according to criteria of price and CO2 emissions 25'44% minors. Finally, we studied the sensitivity of prices and a brief parametric study based on the walkway length

[ES] Las pasarelas peatonales son un elemento estructural muy utilizado en las zonas urbanas, para el cruce seguro de infraestructuras de transporte (autopistas, autovías, líneas férreas) por parte de los viandantes. En concreto las pasarelas mixtas peatonales ya son en si mismas una optimización de las pasarelas metálicas, sustituyendo parte del acero de la zona comprimida por hormigón, para optimizar así su funcionamiento, es decir, el hormigón trabajando a compresión y el acero a tracción. El objetivo de este trabajo ha sido aplicar técnicas de optimización estructural a una pasarela mixta peatonal biapoyada. Para ello se han empleado técnicas metaheurísticas que permiten abarcar el problema con toda su complejidad requerida. Se ha realizado una revisión bibliográfica que ha permitido conocer el estado del arte en la optimización de estructuras mixtas. Seguidamente se ha elaborado un programa informático en fortran capaz de generar aleatoriamente pasarelas, comprobarlas y evaluar su coste ya sea económico o su sostenibilidad (emisiones de CO2). Se han implementado los siguientes algoritmos: un Randon Walk en dos variantes (RW1 y RW2), un Descent Local Search (DLS), un Simulated Annealing (SA) y un Glowworms Swarm Optimization en dos variantes (GSO1 y GSO2). Los mejores resultados se han obtenido con el GSO2 y en segundo lugar el SA, siendo la diferencia entre ambos muy pequeña en cuanto a la mejora conseguida respecto a la solución de referencia. Sin embargo, si que existe una gran diferencia, en cuanto al tiempo de cálculo empleado, siendo la duración del GSO2 del orden de tres veces superior a la del SA. Se han comparado los resultados obtenidos función del menor coste y de la menor emisión de CO2 con la solución de referencia empleada, encontrando soluciones hasta un 25’40% más económicas atendiendo a criterios de precio y con unas emisiones de CO2 del 25’44% menores. Finalmente, hemos realizado un estudio de sensibilidad de precios y un breve estudio paramétrico en función de la luz de la pasarela.