UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGEBNIERIADEPARTAMENTO ACADEMICO DE ESTRUCTURASPUENTES Y OBRAS DE ARTE

Diseo ptimo de Viga-I pos tensada usando el algoritmo de optimizacin global

SECCION T

1. ESTADO DEL ARTE DE OPTIMIZACIN DEL PUENTE DE SECCIN TRANSVERSAL PRE-FABRICADO TEl estado del arte viene a ser el estado actual de toda la investigacin sobre algn tema en especfico que es compartida a nivel mundial por entidades dedicadas a la investigacin en el presente trabajo revisaremos el estado del arte de la OPTIMIZACION DE PUENTES DE SECCION TRANSVERSAL PRE- FABRICADO T el cual fue sacado de los diferentes papers referidos a nuestro tema de investigacin realizada en el presente trabajo escalonado: Optimizacin de estructuras tridimensionales, (Adeli y Sarma 2006). Optimizacin estructural minimizacin del peso de la estructura (Vanderplaats 1984; Arora 1989; Adeli y Kamal 1993; Adeli 1994; Cohn y Dinovitzer 1994; Adeli y Sarma 2006). Optimizacin de costos del hormign estructural presentado por Sarma y Adeli (1998). Diseo de costos de puentes de hormign pretensado con el mtodo lineal de programacin, Cohn y MacRae (1984a, b) Diseo del mnimo costo de la caja PC sistema de puente-vigas. Lounis y Cohn (1993) Sirca y Adeli (2005) presenta un mtodo de optimizacin para minimizar el costo total del sistema de puente de viga en I PC pretensado considerando el rea de hormign, cubierta de losa (recubrimiento), el refuerzo, rea de encofrado, y el nmero de vigas como variables de diseo.

2. RESUMEN TECNICO DEL PAPEREste artculo presenta un enfoque de optimizacin para el diseo de vigas simplemente apoyadas, en puentes pos tensados de concreto de seccin I. El objetivo es reducir al mnimo el costo total de la estructura, teniendo en cuenta el costo de los materiales, la fabricacin y la instalacin. Para una determinada luz y ancho de la viga, las variables de diseo considerados para la minimizacin de los costos del sistema de puente son el espaciamiento de la viga, diversas dimensiones de seccin transversal de la viga, el nmero de hebras por tendn, el nmero de tendones, la disposicin y configuracin del tendn, espesor de la losa, barras de refuerzo de la losa, y barras de refuerzo de corte para la viga. Limitaciones explcitas sobre las variables de diseo se desarrollan sobre la base de los requisitos geomtricos, condiciones prcticas para la construccin, y las restricciones de cdigo. Limitaciones implcitas para el diseo se formulan segn las especificaciones estndar de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO). El problema de optimizacin se caracteriza por tener una combinacin de variables discretas y continuas, conjuntos enteros de variables de diseo y mnimos locales mltiple. Un algoritmo de optimizacin, evolutionary operation (EVOP), que se utiliza es capaz de localizar directamente con alta probabilidad el mnimo global sin requerir informacin sobre gradiente o subgradiente de la funcin objetivo. El actual enfoque de optimizacin se utiliza para un proyecto de puente en la vida real, lo que lleva a un diseo viable y aceptable que resulta en alrededor de 35% de ahorro en el costo por metro cuadrado de la superficie de cubierta. El tiempo computacional requerido para la optimizacin del problema actual est a slo unos segundos. Debido a que los parmetros de diseo constantes tienen influencia en el diseo ptimo, se realiza este procedimiento de minimizacin de costos para una serie de parmetros.

3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONESEl diseo ms econmico de un sistema de puentes de concreto pos tensado tipo viga-I simplemente apoyado es analizado mediante el algoritmo de optimizacin global, EVOP, se utiliza en este estudio. Es capaz de localizar directamente con alta probabilidad el mnimo global de una funcin objetivo de varias variables y de complejidad arbitraria, sujeto a restricciones explcitas e implcitas. Se desarroll un programa de ordenador digital que puede ser til para los diseadores y los contratistas interesados en la optimizacin del costo del sistema de puentes tipo viga-I. Se estudia la influencia de los parmetros de diseo constantes, como los costos unitarios de los materiales y de la resistencia del concreto en el diseo ptimo. El enfoque de diseo ptimo de costo propuesto se aplica a un proyecto de la vida real y muestra un considerable (35%) de ahorros en el costo,. Las conclusiones de este estudio se enumeran posteriormente.

Para todos los casos estudiados, el espaciamiento ptimo de vigas sigue siendo idntico a 3 m para un puente de 3 carriles y 3,2 m para un puente de 4 carriles. El peralte ptimo de la viga aumenta con el aumento en el costo del acero. El ancho ptimo de la brida superior est controlado por la losa de luz suficiente y efectos de estabilidad laterales de la viga. ptimo espesor del ala superior y espesor de transicin superior del ala son iguales a sus lmites ms bajos. El ptimo ancho del ala inferior se mantiene cercano al lmite inferior. Ancho de banda ptimo se mantiene casi constante, independientemente de la duracin de la viga y de la resistencia del concreto. El nmero ptimo de hebras por tendn es 8 o 9 para 40 y 50 MPa resistencias del hormign. Con el aumento en el costo del acero, el espesor de la losa no aumenta y sigue siendo comparativamente dentro de 210-220 mm.

La diferencia de costo relativo de los materiales influye en el diseo ptimo del puente. Por ejemplo, result un nuevo diseo ptimo cuando es un costo relativo diferente de materiales ahorramos 4 a 10% ms del costo global del puente que el diseo original. El costo ptimo del puente por metro cuadrado de la cubierta casi sigue siendo el mismo, independientemente del nmero de los carriles.

Es difcil resolver el problema actual de optimizacin global limitada de 14 nmeros enteros mixtos, discretos y diseo de las variables continuas, y un gran nmero de restricciones implcitas mediante el uso de tcnicas de gradiente. Un problema de este tipo puede, sin embargo, puede ser fcilmente usando el EVOP, con un nmero pequeo de evaluaciones de la funcin.

La conclusin de este trabajo es que en el mundo altamente competitivo de hoy, la diligencia no es simplemente lo suficientemente bueno para el diseo; uno tiene que ser inteligente a travs de la optimizacin.

4. CRTICAS AL PAPERSe debera complementar este mtodo de optimizacin de diseo bastante innovador, mediante el anlisis completo de la superestructura y la subestructura, y de esta manera crear un sistema de ecuaciones no lineales relacionadas entre s, con esto buscar ms relaciones entre las variables para encontrar opciones adicionales de solucin ptima al diseo de este tipo de puentes.

Se recomienda que el estudio de optimizacin se ample para un sistema de puentes continuos de tipo viga-I u otros tipos de sistemas de puentes considerando tanto la superestructura y la subestructura y tambin para altas resistencias de concreto (HSC).

Tambin ser interesante llevar a cabo tales estudios para materiales sintticos modernos, tales como compuestos de plstico. Los materiales inteligentes que poco a poco van apareciendo en escena. La aplicabilidad y economa de tales materiales avanzados para la construccin de puentes pueden tambin ser investigadas. Hasta ahora, hemos hablado de la optimizacin de un solo objetivo, el costo del puente. Es necesario ampliar este trabajo para cubrir mltiples funciones objetivo.