Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, estructuras, hormig贸n, optimizaci贸n, prefabricaci贸n, Puentes    

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Nos han publicado聽un art铆culo cient铆fico en la prestigiosa revista Journal of Structural Engineering, del ASCE (American Society of Civil Engineers). Esta聽investigaci贸n se enmarca dentro del proyecto HORSOST que est谩 desarrollando nuestro equipo de investigaci贸n, y he pensado que puede ser de inter茅s comentarla brevemente en el blog.

En este trabajo se describe la influencia de las fibras de acero en el dise帽o de coste m铆nimo de puentes de carretera de vigas prefabricadas con secci贸n transversal en doble U pretensadas y vanos isost谩ticos. Para ello se utiliza un algoritmo mem茅tico con una b煤squeda en entornos variable (MA-VDNS) para optimizar el coste de estas estructuras contando las fases de fabricaci贸n, transporte y construcci贸n del puente. El problema implica 41 variables de dise帽o discretas que definen la geometr铆a de la viga y de la losa, los materiales en ambos elementos, las armaduras pasiva y activa y la resistencia residual a tracci贸n de las fibras. El uso de las fibras disminuye el peso medio de la viga en un 1,72% y reduce el n煤mero medio de tendones en un 3,59%; sin embargo, incrementa un 8,71% de media la armadura pasiva necesaria. Por 煤ltimo, y a pesar del mayor coste del hormig贸n con fibras, se comprueba que su uso es econ贸micamente viable, pues se consigue una diferencia relativa media de coste respecto al hormig贸n sin fibras, inferior al 0,19%.

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Resultados interesantes:

  • A pesar del mayor coste econ贸mico del hormig贸n con fibras y de que el estado de decompresi贸n del hormig贸n no ocurre en ninguna fibra de la secci贸n de la viga por el pretensado, el hormig贸n con fibras es competitivo econ贸micamente respecto al no uso de fibras, puesto que la diferencia relativa es inferior al 5,36% en el peor de los casos.
  • El estudio param茅trico realizado indica una buena correlaci贸n del coste, canto y peso de la viga y n煤mero de tendones respecto a la luz del puente. Esto permite un predimensionamiento ajustado.
  • Se ha comprobado que las fibras reducen de media un 3,59% el n煤mero de tendones necesarios, lo cual significa que su uso puede compensar parte del pretensado necesario.
  • Sorprende comprobar que el uso de fibras incrementa de media un 8,71% la armadura necesaria por unidad de superficie de losa. Esto se puede explicar debido a que la carest铆a del hormig贸n con fibras hace que el algoritmo intente disminuir su volumen, lo cual se compensa con el incremento de armadura pasiva.
  • En el caso de las estructuras 贸ptimas, se ha encontrado una reducci贸n del 6% del peso de las vigas realizadas con fibras, lo cual puede ser relevante para el transporte e izado de los elementos.

Referencia:

MART脥, J.V.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2015). A memetic algorithm approach to designing of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement. Journal of Structural Engineering ASCE, 141(2):聽04014114. DOI:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001058聽, 04014114.

Abstract

This paper describes the influence of steel fiber-reinforcement on the design of cost-optimized, prestressed concrete, precast road bridges, with a double U-shaped cross-section and isostatic spans. A memetic algorithm with variable-depth neighborhood search (MA-VDNS) is applied to the economic cost of these structures at different stages of manufacturing, transportation and construction. The problem involved 41 discrete design variables for the geometry of the beam and the slab, materials in the two elements, active and passive reinforcement, as well as residual flexural tensile strength corresponding to the fibers. The use of fibers decreases the mean weight of the beam by 1.72%, reduces the number of strands an average of 3.59%, but it increases the passive reinforcement by 8.71% on average, respectively. Finally, despite the higher cost of the fibers, their use is economically feasible since the average relative difference in cost is less than 0.19%.

Keywords: Heuristic optimization; precast beam; prestressed concrete bridge; steel fiber; structural design.

Link:http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29ST.1943-541X.0001058

5 septiembre, 2016