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Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, ciclo de vida, estructuras, hormig贸n, investigaci贸n, optimizaci贸n, Puentes, sostenibilidad    

A punto de terminar el proyecto de investigaci贸n BRIDLIFE, a continuaci贸n se exponen algunas conclusiones de inter茅s fruto de dicho proyecto y de la tesis doctoral y publicaciones de la profesora Tatiana Garc铆a Segura. Son peque帽as “p铆ldoras” de conocimiento que pueden ser de inter茅s para proyectistas e investigadores relacionados con los puentes, el hormig贸n, la sostenibilidad y la optimizaci贸n. Son las siguientes:

  1. A pesar de la reducci贸n de durabilidad por carbonataci贸n y la menor captura de CO2, los cementos con adiciones resultan beneficiosos聽desde el punto de vista ambiental [1].
  2. Mientras el uso del hormig贸n reciclado como 谩rido afecta a las propiedades del hormig贸n y requiere en muchos casos un incremento en el contenido de cemento, la reutilizaci贸n del hormig贸n como material granular de relleno permite una completa carbonataci贸n del hormig贸n que reduce las emisiones de CO2 [1].
  3. Se puede mejorar la seguridad estructural de los puentes en caj贸n con un peque帽o incremento de coste siempre que se escojan las variables adecuadas [2]. Este incremento de coste no es constante para todos los niveles de seguridad. Se pueden establecer diferentes puntos, a partir de los cuales resulta m谩s caro mejorar la seguridad estructural [2].
  4. No se aconseja aumentar el espesor de la losa superior para mejorar la seguridad de los puentes en caj贸n, ya que ello conlleva un aumento de peso innecesario [2]. Sin embargo, el espesor de las alas en el arranque es un aspecto clave para mejorar la flexi贸n transversal [2].
  5. A pesar de que se ha considerado la inclinaci贸n del alma como variable de optimizaci贸n, su valor 贸ptimo apenas difiere para distintos valores de seguridad.聽 Esto se debe a que tanto el canto como el ancho de inclinaci贸n del alma aumentan en paralelo para mejorar la seguridad estructural [2].
  6. El uso de hormig贸n de alta resistencia en puentes no muestra ventajas econ贸micas a corto plazo, pues聽las restricciones de servicio y armadura m铆nima no permiten reducir el canto y la cantidad de armadura [2]. Sin embargo, el hormig贸n de alta resistencia retrasa el inicio de la corrosi贸n [3] y mejora el rendimiento estructural una vez se ha iniciado la corrosi贸n [4]. Si se dise帽an estructuras con hormigones de alta resistencia se consiguen mejores resultados durante el ciclo de vida que con dise帽os que tienen mayores recubrimientos, a pesar de tener el mismo inicio de corrosi贸n [4].
  7. Los dise帽os que tienen una mayor durabilidad tienen un mayor coste inicial pero un menor coste de ciclo de vida [4].
  8. Los resultados muestran que tanto la optimizaci贸n del coste como de las emisiones de CO2 reducen el consumo de material. Por tanto, la optimizaci贸n del coste es una buena estrategia para conseguir estructuras m谩s ecol贸gicas [2,5,6].
  9. Para gestionar el mantenimiento de las estructuras de forma sostenible se debe tener en cuenta tanto el coste y las emisiones de reparaci贸n, como el impacto que produce el desv铆o de tr谩fico sobre los usuarios de la v铆a [4].
  10. La optimizaci贸n del mantenimiento indica que no se debe optimizar cada superficie por separado, sino que se debe coordinar el mantenimiento de todas las superficies para reducir el coste y las emisiones que ocasiona el desv铆o del tr谩fico [4].

Referencias:

[1]聽聽聽聽聽聽聽聽聽 T. Garc铆a-Segura, V. Yepes, J. Alcal谩, Life cycle greenhouse gas emissions of blended cement concrete including carbonation and durability, Int. J. Life Cycle Assess. 19 (2014) 3鈥12. doi:10.1007/s11367-013-0614-0.

[2]聽聽聽聽聽聽聽聽 T. Garc铆a-Segura, V. Yepes, Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety, Eng. Struct. 125 (2016) 325鈥336. doi:10.1016/j.engstruct.2016.07.012.

[3]聽聽聽聽聽聽聽聽 T. Garc铆a-Segura, V. Yepes, D.M. Frangopol, Multi-objective design of post-tensioned concrete road bridges using artificial neural networks, Struct. Multidiscip. Optim. 56 (2017) 139鈥150. doi:10.1007/s00158-017-1653-0.

[4]聽聽聽聽聽聽聽聽 T. Garc铆a-Segura, V. Yepes, D.M. Frangopol, D.Y. Yang, Lifetime reliability-based optimization of post-tensioned box-girder bridges, Eng. Struct. 145 (2017) 381鈥391. doi:10.1016/j.engstruct.2017.05.013.

[5]聽聽聽聽聽聽聽聽 T. Garc铆a-Segura, V. Yepes, J. Alcal谩, E. P茅rez-L贸pez, Hybrid harmony search for sustainable design of post-tensioned concrete box-girder pedestrian bridges, Eng. Struct. 92 (2015) 112鈥122. doi:10.1016/j.engstruct.2015.03.015.

[6]聽聽聽聽聽聽聽聽 J.V. Mart铆, T. Garc铆a-Segura, V. Yepes, Structural design of precast-prestressed concrete U-beam road bridges based on embodied energy, J. Clean. Prod. 120 (2016) 231鈥240. doi:10.1016/j.jclepro.2016.02.024.

5 Junio, 2017
 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, ciclo de vida, estructuras, hormig贸n, investigaci贸n, optimizaci贸n, Puentes, sostenibilidad    

Fuente: http://www.freyssinet.es/wp/?cat=3

Os presentamos un art铆culo, que se ha editado en formato abierto, donde se ha realizado la optimizaci贸n a lo largo de su ciclo de vida de un puente en caj贸n postesado bas谩ndose en fiabilidad. Para ilustrar la metodolog铆a, se ha utilizado como ejemplo un puente situado en una zona costera y, por tanto, sometido a la corrosi贸n por ambiente marino. Se ha optimizado el puente con m煤ltiples objetivos simult谩neos: el coste, las emisiones totales de CO2 (incluyendo la recarbonataci贸n), el inicio de la propagaci贸n de la corrosi贸n y la seguridad. Primero se ha construido una frontera de Pareto con todas las soluciones 贸ptimas con los m煤ltiples objetivos y luego se ha estudiado el mantenimiento del puente, optimizando este mantenimiento atendiendo a criterios econ贸micos, sociales y ambientales. Este art铆culo se enmarca dentro del proyecto de investigaci贸n BRIDLIFE. Espero que os sea de inter茅s el art铆culo, que lo pod茅is descargar gratuitamente y compartir sin problemas (open-access).

Referencia:

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; FRANGOPOL, D.M.; YANG, D.Y. (2017).聽Lifetime Reliability-Based Optimization of Post-Tensioned Box-Girder Bridges. Engineering Structures,聽145:381-391. DOI:10.1016/j.engstruct.2017.05.013

 

Descargar (PDF, 1.23MB)

 

26 Mayo, 2017
 

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

Acaban de publicarnos un art铆culo donde se utilizan cuatro algoritmos heur铆sticos: Descent Local Search, Threshold Accepting Algorithm with Mutation Operation, Genetic Algorithm y Memetic Algorithm para el dise帽o autom谩tico de puentes pretensados.

Se puede descargar gratuitamente este art铆culo hasta el 10 de junio de 2017 en el siguiente enlace:聽https://authors.elsevier.com/a/1UwC15s1QSxbmc

Referencia:聽

YEPES, V.; MART脥, J.V.; GARC脥A-SEGURA, T.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2017).聽Heuristics in optimal detailed design of precast road bridges. Archives聽of Civil and Mechanical Engineering, 17(4):738-749. DOI:聽10.1016/j.acme.2017.02.006

Abstract:

This paper deals with the cost optimization of road bridges consisting of concrete slabs prepared in situ and two precast-prestressed U-shaped beams of self-compacting concrete. It shows the efficiency of four heuristic algorithms applied to a problem of 59 discrete variables. The four algorithms are the Descent Local Search (DLS), a threshold accepting algorithm with mutation operation (TAMO), the Genetic Algorithm (GA), and the Memetic Algorithm (MA). The heuristic optimization algorithms are applied to a bridge with a span length of 35 m and a width of 12 m. A performance analysis is run for the different heuristics, based on a study of Pareto optimal solutions between execution time and efficiency. The best results were obtained with TAMO for a minimum cost of 104184 euros. Among the key findings of the study, the practical use of these heuristics in real cases stands out. Furthermore, the knowledge gained from the investigation of the algorithms allows a range of values for the design optimization of such structures and pre-dimensioning of the variables to be recommended.

Keywords:

Optimization; Metaheuristics; Bridges; Overpasses; Structural design

 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, Docencia, gesti贸n, obras, procedimientos de construcci贸n, programaci贸n    

Toda actividad necesita recursos para ejecutarse. La programaci贸n de los recursos disponibles constituye un tema crucial para lograr que la obra est茅 finalizada en los plazos y costes establecidos. Consiste en asociar los recursos a sus tareas respectivas y ver c贸mo se ensamblan en el conjunto de la obra. Se emplea para ello una representaci贸n gr谩fica de los recursos necesarios a lo largo del tiempo; recibe el nombre de diagrama de carga. Estos histogramas proporcionan un medio gr谩fico eficaz para observar su evoluci贸n temporal y para analizar los per铆odos de carencia previsibles por superposici贸n con los diagramas de recursos disponibles (v茅ase la figura).

La limitaci贸n de recursos en la realizaci贸n de una obra provoca conflictos que pueden resolverse mediante m茅todos de nivelaci贸n y de asignaci贸n. Los primeros laminan el diagrama de cargas sin producir retrasos en el plazo programado. Los m茅todos de asignaci贸n, por otra parte, pretenden que los recursos necesarios no superen los disponibles, pero con la condici贸n de que el retraso provocado sea el m铆nimo posible. Con ayuda de las diversas t茅cnicas de redes, se habr谩 establecido un camino cr铆tico y unas holguras para cada una de las actividades. La prioridad en la asignaci贸n de los recursos ser谩 mayor cuanto menor sea la holgura disponible para cada una de las actividades.

Dada la dificultad de resolver estos problemas, se suelen utilizar m茅todos heur铆sticos que proporcionan soluciones suficientemente buenas con tiempos de c谩lculo razonables. El m茅todo de Burgess-Killebrew para la nivelaci贸n, o el m茅todo de Wiest-Levy para la asignaci贸n de recursos constituyen algunos ejemplos de heur铆sticas.

El algoritmo de Burgess-Killebrew es uno de los algoritmos pioneros en este campo; est谩 considerado tambi茅n como uno de los m谩s eficientes. El diagrama de carga del recurso busca la actividad no cr铆tica que tenga la fecha temprana de finalizaci贸n m谩s avanzada. Esta actividad retrasa su finalizaci贸n unidad a unidad de tiempo hasta agotar su holgura. Se elige como fecha m谩s temprana de finalizaci贸n de la actividad la que haga m铆nima la suma de los cuadrados de las cargas. Se repite esta pauta con todas las tareas no cr铆ticas, teniendo prioridad aquella actividad que posea mayor holgura, en caso de que la fecha temprana de finalizaci贸n m谩s avanzada de dos tareas coincida. Una vez realizado con todas, se vuelve a iniciar un nuevo ciclo de iteraciones hasta que finalizada una iteraci贸n no resulte posible disminuir la suma de los cuadrados de las cargas.

El algoritmo de Wiest-Levy se sustenta en la programaci贸n de las actividades que puedan realizarse con los recursos disponibles. No obstante esta programaci贸n puede ser revisada en posteriores iteraciones. Cuando la carga es superior a las disponibilidades, se recurre a retrasar alguna actividad, eligiendo entre las no cr铆ticas, la que resuelva el problema con el menor retraso. Si existen dos actividades que re煤nen las mismas condiciones, se retrasa primero la de mayor holgura, con lo que las actividades cr铆ticas se retrasan cuando no hay otra opci贸n.

Referencias:

PELLICER, E.; YEPES, V. (2007). Gesti贸n de recursos, en Mart铆nez, G.; Pellicer, E. (ed.): Organizaci贸n y gesti贸n de proyectos y obras. Ed. McGraw-Hill. Madrid, pp. 13-44. ISBN: 978-84-481-5641-1.

PELLICER, E.; YEPES, V.; TEIXEIRA, J.C.; MOURA, H.P.; CATAL脕, J. (2014).聽Construction Management. Wiley Blackwell, 316 pp. ISBN: 978-1-118-53957-6.

YEPES, V.; PELLICER, E. (2008). Resources Management, in Pellicer, E. et al.: Construction Management. Construction Managers鈥 Library Leonardo da Vinci: PL/06/B/F/PP/174014. Ed. Warsaw University of Technology, pp. 165-188. ISBN: 83-89780-48-8.

 

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Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, carreteras, costes, investigaci贸n, optimizaci贸n, sostenibilidad    

Foto: laseda.accionistas.es

驴Es posible un mantenimiento sostenible de las carreteras cuando apenas existen presupuestos para ello? A continuaci贸n os dejo el enlace a un art铆culo cient铆fico que nos acaban de publicar donde se muestra la posibilidad de utilizar t茅cnicas de optimizaci贸n heur铆stica para conseguirlo.

La editorial Elsevier permite que te descargues gratuitamente este art铆culo hasta el d铆a 29 de marzo de 2017. Para ello tienes que acceder al siguiente enlace:

https://authors.elsevier.com/a/1UWKw3QCo9NAoM

 

 

 

Referencia:聽

TORRES-MACHI, C.; PELLICER, E.; YEPES, V.; CHAMORRO, A. (2017). Towards a sustainable optimization of pavement maintenance programs under budgetary restrictions.Journal of Cleaner Production, 148:90-102.聽http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0959652617301142

Abstract:

Transport sector constitutes the second largest source of global greenhouse gas (GHG) emissions, being the road transportation the main contributor of these emissions. Efforts in the road sector have traditionally focused on vehicle emissions and infrastructure is typically not included in the emissions account. Road environmental impact is estimated to increase by 10% if the stages of road design, construction, and operation were considered. Previous literature has widely study sustainable practices in pavement design and construction, with little attention paid to maintenance. Current state of practice reveals that pavement managers barely consider environmental performance and their evaluations solely rely on technical and economic criteria. This situation creates the need to incorporate, in an integrated manner, technical, economic, and environmental aspects in the design of maintenance programs. The main objective of this research is to develop a tool for the optimal design of sustainable maintenance programs. Given a maintenance budget, the tool aims to maximize the long-term effectiveness of the network while minimizing GHG emissions derived from the application of maintenance treatments. The capability of the proposed tool is analyzed in a case study dealing with an urban pavement network. In comparison to the traditional maintenance policy, the proposed tool designs maintenance programs that increase the average network condition by up to 22% and reduces GHG emissions by 12%. This application also analyzes the effect of different budgetary scenarios in the technical and environmental performance of the network. This application helps pavement managers in the trade-off between budget and network performance.

Keywords:

  • Greenhouse gas emissions;
  • Long-term effectiveness;
  • Optimization;
  • Sustainability;
  • Pavement management;
  • Sensitivity analysis

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, innovaci贸n, investigaci贸n, toma de decisiones    

Parece que hoy d铆a, al igual que hace algunos milenios, la profesi贸n de “or谩culo” es una de las m谩s demandadas, especialmente cuando se afrontan tiempos dif铆ciles y el ser humano pretende predecir qu茅 va a pasar para tomar la decisi贸n correcta. Una de las profesiones de m谩s futuro, seg煤n algunos, es la relacionada con “Big Data“. Pues bien, este post trata de introducir, de forma muy somera, una herramienta que es extraordinariamente potente para predecir relaciones fuertemente no lineales de grandes vol煤menes de datos. Tambi茅n es una herramienta que, mal empleada, nos enga帽a. Todo empez贸 cuando nuestro Premio Nobel Santiago Ram贸n y Cajal empez贸 a describir nuestro sistema nervioso.
Las redes de neuronas artificiales (denominadas habitualmente como RNA o en ingl茅s como: “ANN”) son un paradigma de aprendizaje y procesamiento autom谩tico inspirado en la forma en que funciona el sistema nervioso de los animales. Se trata de un sistema de interconexi贸n de neuronas que colaboran entre s铆 para producir un est铆mulo de salida. En inteligencia artificial es frecuente referirse a ellas como redes de neuronas o redes neuronales. Forman parte de los denominados “Sistemas Inteligentes“, dentro de la rama de la Inteligencia Artificial.

Nuestro grupo de investigaci贸n ha publicado algunos art铆culos empleando esta herramienta en el 谩mbito del hormig贸n:

  • GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; FRANGOPOL, D.M. (2017).聽Multi-Objective Design of Post-Tensioned Concrete Road Bridges Using Artificial Neural Networks.Structural and Multidisciplinary Optimization, (accepted, in press).
  • MART脥-VARGAS, J.R.; FERRI, F.J.; YEPES, V. (2013). Prediction of the transfer length of prestressing strands with neural networks. Computers and Concrete, 12(2):187-209. DOI: http://dx.doi.org/10.12989/cac.2013.12.2.187.

Un tutorial muy interesante sobre este tema es: http://www.gc.ssr.upm.es/inves/neural/ann2/anntutorial.html , as铆 como el siguiente: http://sabia.tic.udc.es/mgestal/cv/RNAtutorial/index.html

驴Quer茅is usar una red neural on-line? Os paso el siguiente enlace:聽http://playground.tensorflow.org/

Os dejo tambi茅n unos cuantos v铆deos que os pueden ampliar informaci贸n sobre el tema. Espero que os gusten.

Este programa de Redes creo que puede ampliar algo m谩s la filosof铆a subyacente del aprendizaje y la inteligencia:

Tambi茅n dejo una presentaci贸n de clase sobre el tema:

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

Viaducto St. Cloud, Francia 鈥 2000. http://vslmex.com.mx/

En estos momentos es posible automatizar completamente el dise帽o 贸ptimo de puentes usando algoritmos heur铆sticos. A continuaci贸n os dejo, en abierto, un cap铆tulo de libro en el que se explica tanto la optimizaci贸n de un puente de vigas artesas prefabricado como otro construido “in situ” como losa de hormig贸n postesado. Se trata de un trabajo incluido dentro del proyecto de investigaci贸n BRIDLIFE. Este tipo de t茅cnicas acabar谩n imponi茅ndose en unos a帽os en los paquetes inform谩ticos de c谩lculo. Sin embargo, resulta muy importante resaltar que el proyectista es el que tiene la 煤ltima palabra en el dise帽o.

Referencia:

Mart铆, J.V.; Alcal谩, J.; Garc铆a-Segura, T.; Yepes, V. (2016).聽Heuristic design of a precast-prestressed concrete U-beam and post-tensioned cast-in-place concrete slab road bridges. In: Hern谩ndez, S.; Brebbia, C.A.; de Wilde, W.P. (eds.), High Performance and Optimum Design of Structures and Materials II. WIT Transactions on The Built Environment, Vol. 166. WIT Press, pp. 17-28. ISBN:聽978-1-78466-143-4.

Descargar (PDF, 337KB)

 

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

http://www.tierra-armada.com/

http://www.tierra-armada.com/

Recientemente hemos publicado un art铆culo donde hemos empleado un algoritmo evolutivo h铆brido para optimizar tanto el coste como las emisiones de聽CO2 de puentes en viga artesa, con la particularidad de usar hormigones con fibras de acero. Se trata de un problema combinatorio complejo, con 41 variables de dise帽o, que se aplic贸 a un puente de 30 m de luz y una anchura de calzada de 12 m. Os dejo a continuaci贸n el art铆culo completo.

Abstract:聽

In this paper, the influence of steel fiber-reinforcement when designing precast-prestressed concrete (PPC) road bridges with a double U-shape cross-section is studied through heuristic optimization. A hybrid evolutionary algorithm (EA) combining a genetic algorithm (GA) with variable-depth neighborhood search (VDNS) is formulated to minimize the economic cost and CO2 emissions, while imposing constraints on all the relevant limit states. The case study proposed is a 30-m span-length with a deck width of 12 m. The problem involved 41 discrete design variables. The algorithm requires the initial calibration. Moreover, the heuristic is run nine times so as to obtain statistical information about the minimum, average and deviation of the results. The evolution of the objective function during the optimization procedure is highlighted. Findings show that heuristic optimization is a forthcoming option for the design of real-life prestressed structures. This paper provides useful knowledge that could offer a better understanding of the steel fiber-reinforcement in U-beam road bridges.

Keywords: hybrid evolutionary algorithm, precast-prestressed concrete, steel fiber-reinforcement, U-shape cross-section.

Reference:

YEPES, V.; MART脥, J.V.; GARC脥A-SEGURA, T. (2017). Design optimization of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement by a hybrid evolutionary algorithm. International Journal of Computational Methods and Experimental Measurements, 5(2):179-189.

Descargar (PDF, 199KB)

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, estructuras, hormig贸n, investigaci贸n, optimizaci贸n, Puentes, sostenibilidad, toma de decisiones    

tatiana_jpg-1024x748Hoy 30 de septiembre de 2016 ha tenido lugar la defensa de la tesis doctoral de D陋 Tatiana Garc铆a Segura denominada “Efficient design of post-tensioned concrete box-girder road bridges based on sustainable multi-objective criteria”, dirigida por V铆ctor Yepes Piqueras. La tesis recibi贸 la calificaci贸n de “Sobresaliente Cum Laude” por unanimidad, con menci贸n internacional. Presentamos a continuaci贸n un peque帽o resumen de la misma.

Resumen:

Los puentes, como parte importante de una infraestructura, se espera que re煤nan todos los requisitos de una sociedad moderna. Tradicionalmente, el objetivo principal en el dise帽o de puentes ha sido lograr el menor coste mientras se garantiza la eficiencia estructural. Sin embargo, la preocupaci贸n por construir un futuro m谩s sostenible ha provocado un cambio en las prioridades de la sociedad. Estructuras m谩s ecol贸gicas y duraderas son cada vez m谩s demandadas. Bajo estas premisas, los m茅todos de optimizaci贸n heur铆stica proporcionan una alternativa eficaz a los dise帽os estructurales basados en la experiencia. La aparici贸n de nuevos materiales, dise帽os estructurales y criterios sostenibles motivan la necesidad de crear una metodolog铆a para el dise帽o autom谩tico y preciso de un puente real de hormig贸n postesado que considere todos estos aspectos. Por primera vez, esta tesis estudia el dise帽o eficiente de puentes de hormig贸n postesado con secci贸n en caj贸n desde un punto de vista sostenible. Esta investigaci贸n integra criterios ambientales, de seguridad estructural y durabilidad en el dise帽o 贸ptimo del puente. La metodolog铆a propuesta proporciona m煤ltiples soluciones que apenas encarecen el coste y mejoran la seguridad y durabilidad. Al mismo tiempo, se cuantifica el enfoque sostenible en t茅rminos econ贸micos, y se eval煤a el efecto que tienen dichos criterios en el valor 贸ptimo de las variables.

2016-09-30-19_21_29En este contexto, se formula una optimizaci贸n multiobjetivo que proporciona soluciones eficientes y de compromiso entre los criterios econ贸micos, ecol贸gicos y sociales. Un programa de optimizaci贸n del dise帽o selecciona la mejor combinaci贸n聽de geometr铆a, tipo de hormig贸n, armadura y postesado que cumpla con los objetivos seleccionados. Se ha escogido como caso de estudio un puente continuo en caj贸n de tres vanos situado en la costa. Este m茅todo proporciona un mayor conocimiento sobre esta tipolog铆a de puentes desde un punto de vista sostenible. Se ha estudiado el ciclo de vida a trav茅s de la evaluaci贸n del deterioro estructural del puente debido al ataque por cloruros. Se examina el impacto econ贸mico, ambiental y social que produce el mantenimiento necesario para extender la vida 煤til del puente. Por lo tanto, los objetivos propuestos para un dise帽o eficiente han sido trasladados desde la etapa inicial hasta la consideraci贸n del ciclo de vida.

Para solucionar el problema del elevado tiempo de c谩lculo debido a la optimizaci贸n multiobjetivo y el an谩lisis por elementos finitos, se han integrado redes neuronales en la metodolog铆a propuesta. Las redes neuronales son entrenadas para predecir la respuesta estructural a partir de las variables de dise帽o, sin la necesidad de analizar el puente. El problema de optimizaci贸n multiobjetivo se traduce en un conjunto de soluciones de compromiso que representan objetivos contrapuestos. La selecci贸n final de las soluciones preferidas se simplifica mediante una t茅cnica de toma de decisiones. Una t茅cnica estructurada convierte los juicios basados en comparaciones por pares de elementos con un grado de incertidumbre en valores num茅ricos que garantizan la consistencia de dichos juicios. Esta tesis proporciona una gu铆a que extiende y mejora las recomendaciones sobre el dise帽o de estructuras de hormig贸n dentro del contexto de desarrollo sostenible. El uso de la metodolog铆a propuesta lleva a dise帽os con menor coste y emisiones del ciclo de vida, comparado con dise帽os que siguen metodolog铆as generales. Los resultados demuestran que mediante una correcta elecci贸n del valor de las variables se puede mejorar la seguridad y durabilidad del puente con un peque帽o incremento del coste. Adem谩s, esta metodolog铆a es aplicable a cualquier tipo de estructura y material.

30 Septiembre, 2016
 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, costes, estructuras, hormig贸n, investigaci贸n, modelo matem谩tico, optimizaci贸n, Puentes, sostenibilidad    

200x250_hpsm16Los d铆as 19, 20 y 21 de septiembre de 2016 se celebra en Siena (Italia)聽uno de los congresos m谩s importantes sobre optimizaci贸n de estructuras: “The 2016 International Conference on High Performance and Optimum Design of Structures and Materials HPSM/OPTI 2016“. Participo en dicho congreso tanto en su Comit茅 Cient铆fico como la aportaci贸n de tres comunicaciones. A continuaci贸n os paso los res煤menes de dichas comunicaciones.

MART脥, J.V.; ALCAL脕, J.; GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V. 聽(2016). Heuristic design of precast-prestressed concrete U-beam and post-tensioned cast-in-place concrete slab road bridges.

Abstract: This paper proposes simulated annealing and threshold accepting procedures for the automatic design of two different bridge types. Both cases are prestressed concrete road bridge decks typically used in public road construction. Simulated annealing is first applied to a precast beam of 30-30 meters of longitudinal spans and 12.00 m of width. The beam has a double U-shape cross-section and a beam spacing of 6 m. This problem involves 59 discrete design variables for the geometry of the beam and the slab, concrete grade, reinforcing steel and prestressing steel. The simulated annealing method indicates savings of about 5% with respect to a traditional design. The second bridge case is a 20-36-20 m post-tensioned cast-in-place concrete slab road bridge deck. This example needs 33 discrete variables to define the complete structure. The threshold accepting method is used for the optimization. Our findings indicate savings of about 7.5% with respect to the design based on experience. Finally, the results show that heuristic optimization provides other options to reduce the design costs of real prestressed bridge decks.

Keywords:聽 precast-prestressed concrete, post-tensioned cast-in-place, U-shape cross-section, slab deck, heuristic optimization

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCAL脕, J. 聽(2016). Computer-Support Tool for Automatically Optimize Bridges.

Abstract: 聽In bridge design, many variables like material grades, cross-sectional dimensions, passive and pre-stressing steel need to be modeled to evaluate the structural performance. Efficiency gains are intended while satisfying the serviceability and ultimate limit states imposed by the structural code. In this paper, a computer-support tool is presented to analyze continuous post-tensioned concrete (PSC) box-girder road bridges, to minimize the cost, and to provide the optimum design variables. The program encompasses six modules to perform the optimization process, the finite-element analysis and the limit states verification. The methodology is defined and applied to a case study. A harmony search algorithm optimizes 32 variables that define a three-span PSC box-girder bridge located in a coastal region. However, the same procedure could be implemented to optimize any structure. This tool enables one to define the fixed parameters and the variables that are optimized by the heuristic algorithm. Moreover, the output provides useful rules to guide engineers in designing PSC box-girder road bridges.

Keywords:聽 post-tensioned concrete; computer-support tool; box-girder bridges; harmony search

YEPES, V.; MART脥, J.V.; GARC脥A-SEGURA, T. (2016). Design optimization of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement by a hybrid evolutionary algorithm.

Abstract:聽In this paper, the influence of steel fiber-reinforcement when designing precast-prestressed concrete road bridges with a double U-shape cross-section is studied through heuristic optimization. A hybrid evolutionary algorithm (EA) combining a genetic algorithm (GA) with variable-depth neighborhood search (VDNS) is formulated to minimize the economic cost and CO2 emissions, while imposing constraints on all the relevant limit states. The case study proposed is a 30-m span-length with a deck width of 12 m. The problem involved 41 discrete design variables. The algorithm requires the initial calibration. Moreover, the heuristic is run nine times so as to obtain statistical information about the minimum, average and deviation of the results. The evolution of the objective function during the optimization procedure is highlighted. Findings show that heuristic optimization is a forthcoming option for the design of real-life prestressed structures. This paper provides useful knowledge that could offer a better understanding of the steel fiber-reinforcement in U-beam road bridges.

Keywords:聽 steel fiber-reinforcement, precast-prestressed concrete, U-shape cross-section, hybrid evolutionary algorithm

 

16 Septiembre, 2016
 
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