Desarrollo de una aplicación informática de apoyo al cálculo del proceso constructivo de cimbrado/descimbrado de edificios en altura hormigonados in situ. Optimización del proceso aplicando técnicas de optimización heurística

Abstract

[EN] Mainly, to economize the construction process of building structures and slabs using successive levels of shoring, two strategies are adopted. On the one hand, it tries to reduce the time spent in each of the construction operations. On the other hand, it attempts to recover most of the components used as soon as possible. So these components can be used on the construction of upper floors. Through these two strategies, more efficient buildings construction processes are achieved. To achieve the desired efficiency, it is necessary to have a calculation method to evaluate different options. Thus, in this work it has gotten a software application which calculates and verifies building construction processes through the new simplified procedure by Calderon et al (2011) and other verified hypotheses. This software is able to consider the three construction system types available (Shoring/Striking, Shoring/Reshoring/Striking and Shoring/Clearing/Striking) for slabs, waffle slabs and girderless hollow floor slabs. It also takes into account the different possible boundary conditions. In addition, software application is able to consider different values of the number of successive levels of shoring, from a plant to four successive levels. The second objective of this work was to obtain optimal building construction processes. Different solutions were established from the different variables that form a building construction process. All options define the solutions field. From here, it can be choose full assessment of the solutions field or evaluate only a part through heuristic optimization. It has been shown that in very few cases is feasible to apply full assessment of the solutions field (only up to 3-storey buildings). Thus, in this work it has been developed different heuristic optimization strategies implemented in the software application. Three strategies are tested in order to minimise the economic cost: Random Walk (RW), First Best Gradient (FB) and Simulated Annealing (SA). After applying different strategies to a real case, it has been obtained that the most efficient strategy is simulated annealing (SA), which proceed to the most intelligent search of the optimal solution in this work. This strategy has achieved cost savings about 68 % of the shoring system material cost respect to the real process associated with the building construction taken into account in the second part of this work

[ES] Principalmente, para racionalizar los procesos constructivos de edificios en altura de hormigón in situ se adoptan dos estrategias. Por un lado, se intenta reducir el tiempo empleado en cada una de las operaciones constructivas. Por otro, se intenta recuperar el material empleado para el cimbrado de cada uno de los forjados lo antes posible, de forma que pueda ser utilizado en el cimbrado de forjados superiores. A través de estas dos estrategias se consiguen procesos de cimbrado/descimbrado de edificios más económicos. Para conseguir la eficiencia buscada, es necesario en parte disponer de un método de cálculo para poder evaluar todas las opciones que se propongan. De esta forma, en este trabajo se ha conseguido una aplicación informática que calcula y comprueba los procesos de cimbrado/descimbrado a través del nuevo procedimiento simplificado por Calderón et al (2011) y de otras hipótesis contrastadas. Esta aplicación informática es capaz de considerar los tres tipos de sistemas (Cimbrado/Descimbrado, Cimbrado/Clareado/Descimbrado y Cimbrado/Recimbrado/Descimbrado) para los forjados tipo losa, reticulares de casetón perdido y reticular de casetón recuperable. Además, también se consideran distintas condiciones de contorno de los vanos evaluados, sean de esquina, de medianera o interiores. Como posibles valores del número de plantas consecutivas cimbradas, la aplicación informática es capaz de considerar desde una planta hasta 4 plantas consecutivas. Una vez desarrollado el módulo de cálculo y comprobación, se ha conseguido cumplir con el siguiente objetivo de este trabajo. Este objetivo consiste en obtener procesos de cimbrado/descimbrado óptimos a partir de evaluar todo o parte del campo de soluciones. Las distintas soluciones se establecen a partir de las distintas variables que forman un proceso de cimbrado/descimbrado. Se ha demostrado que en muy pocos casos es factible aplicar la evaluación completa del campo de soluciones (solo hasta 3 plantas). Por lo tanto se han desarrollado en este trabajo distintas estrategias de optimización heurística que incorpora la aplicación informática. Estas estrategias se corresponden con la de saltos múltiples aleatorios, búsqueda local por gradiente y búsqueda por entornos aplicando cristalización simulada. Tras la aplicación de las distintas estrategias a un caso real, se ha obtenido que la estrategia más eficiente se corresponde con la de búsqueda por entornos aplicando cristalización simulada. Con esta estrategia se ha llegado a determinar un ahorro económico próximo al 68 % del coste material del sistema de apuntalamiento asociado a la construcción del edificio considerado, respecto al proceso de cimbrado/descimbrado real.