Diseño eficiente de forjados de losa postesa mediante optimización heurística basado en criterios económicos y de sostenibilidad

Abstract

[ES] Los forjados son probablemente en edificación los elementos estructurales más repetitivos y con mayor influencia en el resto de los elementos estructurales. Si algún elemento es susceptible de ser optimizado es aquel que más se repite. En concreto los forjados de losas postesa ya son en si mismos una optimización de los forjados convencionales, si su campo de aplicación es el adecuado. El objetivo de este trabajo ha sido aplicar técnicas de optimización estructural a este elemento. Para ello se han empleado técnicas metaherísticas 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 de hormigón. Seguidamente se ha elaborado un programa informático capaz de generar aleatoriamente forjados, comprobarlos, evaluar su coste ya sea económico o energético. Se han implementado tres algoritmos cristalización simulada (SA), aceptación por umbrales (TA) y algoritmo del solterón en dos variantes (OBA, OBA1). Todos algoritmos de mejora local. Se han calibrado para este problema. Los mejores resultados se han obtenido con el TA, en segundo lugar OBA1 si el número de iteraciones es bajo o el SA si es alto. Se han comparado los resultados obtenidos función del menor coste y del menor consumo energético con el de referencia facilitado por Guía de aplicación de la instrucción de hormigón estructural, encontrando soluciones hasta un 31.6% mas económicas atendiendo a criterios de precio y con un coste energético un 30.9% menor.

[EN] Floors are probably the most repetitive structural elements with greatest influence on the rest of the structure. If any item is likely to be optimized it is the one most repeated. Specifically post tensioned slabs which are an optimization of conventional floor structures, if the context is appropriate. The aim of this study was to apply structural optimization techniques to this element. To achieve this, ¿metaheuristic¿ techniques were employed to embrace the problem in all its complexity. Bibliography has been studied to learn the state of the art in the optimization of concrete structures. Subsequently a computer program has been developed capable of randomly generating slabs, testing them, evaluating their cost and energy efficiency. Three algorithms have been implemented, simulated annealing (SA), threshold accepting (TA) and old bachelor algorithm in two variants (OBA OBA1). All local search algorithms. They have been calibrated for this problem. The best results were obtained with the TA, second OBA1 if the number of iterations is low or if the SA is high. The results were compared according to the lowest cost and lowest energy consumption with reference, finding solutions of up to 31.6% more economical and energy savings 30.9% lower.