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Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, estructuras, hormig贸n, log铆stica, modelo matem谩tico, optimizaci贸n, ordenadores, Polimedia, transporte    

En algunos posts anteriores hemos comentado lo que es un modelo matem谩tico de optimizaci贸n, qu茅 son las metaheur铆sticas, o c贸mo poder optimizar las estructuras de hormig贸n. A continuaci贸n os presentamos un Polimedia donde se explica brevemente c贸mo podemos optimizar siguiendo la t茅cnica de optimizaci贸n heur铆stica mediante aceptaci贸n por umbrales. Podr茅is comprobar c贸mo se trata de un caso similar a la famosa t茅cnica de la cristalizaci贸n simulada. Espero que os sea 煤til. (En el caso de que no funcione el v铆deo, el enlace es el siguiente:聽https://www.youtube.com/watch?v=ha5fiRsVPZM)

Pod茅is consultar, a modo de ejemplo, algunos art铆culos cient铆ficos que hemos escrito a ese respecto en las siguientes publicaciones:

  • CARBONELL, A.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V. (2011). Heuristic optimization of reinforced concrete road vault underpasses. Advances in Engineering Software, 42(4): 151-159. ISSN: 0965-9978.聽 (link)
  • MART脥NEZ, F.J.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A.; YEPES, V. (2010). Heuristic Optimization of RC Bridge Piers with Rectangular Hollow Sections. Computers & Structures, 88: 375-386. ISSN: 0045-7949.聽 (link)
  • YEPES, V.; MEDINA, J.R. (2006). Economic Heuristic Optimization for Heterogeneous Fleet VRPHESTW. Journal of Transportation Engineering, ASCE, 132(4): 303-311. (link)

 

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16 noviembre, 2017
 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, estructuras, modelo matem谩tico, optimizaci贸n    

Logo OptimizacionA continuaci贸n os dejo un cap铆tulo de un libro de Simulated Annealing, escrito en abierto para su libre difusi贸n, donde explicamos varias aplicaciones del algoritmo de Cristalizaci贸n Simulada aplicada a estructuras de hormig贸n armado. En particular: muros m茅nsula, p贸rticos de carreteras, marcos de carreteras y p贸rticos de edificaci贸n. Su referencia es:

GONZ脕LEZ-VIDOSA-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCAL脕, J.; CARRERA, M.; PEREA, C.; PAY脕-ZAFORTEZA, I. (2008) Optimization of Reinforced Concrete Structures by Simulated Annealing. TAN, C.M. (ed): Simulated Annealing. I-Tech Education and Publishing, Vienna, pp. 307-320. (link)

10 noviembre, 2017
 

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, Docencia, investigaci贸n operativa, optimizaci贸n, ordenadores, Polimedia, programaci贸n    

La cristalizaci贸n simulada (tambi茅n llamado recocido simulado)聽 鈥Simulated Annealing, SA鈥 constituye una de las estrategias a las que se recurre en la resoluci贸n de los problemas de optimizaci贸n combinatoria. Kirkpatrick, Gelatt y Vecchi la propusieron por primera vez en 1983 y Cerny en 1985 de forma independiente. Estos autores se inspiraron en los trabajos sobre Mec谩nica Estad铆stica de Metr贸polis et al. (1953). La metaheur铆stica despliega una estructura que se inserta c贸modamente en la programaci贸n, mostrando adem谩s una considerable habilidad para escapar de los 贸ptimos locales. Fue una t茅cnica que experiment贸 un auge considerable en la d茅cada de los 80 para resolver los modelos matem谩ticos de optimizaci贸n.

La energ铆a de un sistema termodin谩mico se compara con la funci贸n de coste evaluada para una soluci贸n admisible de un problema de optimizaci贸n combinatoria. En ambos casos se trata de evolucionar de un estado a otro de menor energ铆a o coste. El acceso de un estado metaestable a otro se alcanza introduciendo 鈥渞uido鈥 con un par谩metro de control al que se denomina temperatura. Su reducci贸n adecuada permite, con una elevada probabilidad, que un sistema termodin谩mico adquiera un m铆nimo global de energ铆a. Conceptualmente es un algoritmo de b煤squeda por entornos, que selecciona candidatos de forma aleatoria. La alternativa se aprueba si perfecciona la soluci贸n actual (D menor o igual que cero); en caso contrario, ser谩 aceptada con una probabilidad聽 (e(-D/T) si D>0, donde T es el par谩metro temperatura) decreciente con el aumento de la diferencia entre los costes de la soluci贸n candidata y la actual. El proceso se repite cuando la propuesta no es admitida. La selecci贸n aleatoria de soluciones degradadas permite eludir los m铆nimos locales. La cristalizaci贸n simulada聽se codifica f谩cilmente, incluso en problemas complejos y con funciones objetivo arbitrarias. Adem谩s, con independencia de la soluci贸n inicial, el algoritmo converge estad铆sticamente a la soluci贸n 贸ptima (Lundy y Mees, 1986). En cualquier caso, SA proporciona generalmente soluciones valiosas, aunque no informa si ha llegado al 贸ptimo absoluto. Por contra, al ser un procedimiento general, en ocasiones no resulta competitivo, aunque s铆 comparable, ante otros espec铆ficos que aprovechan informaci贸n adicional del problema. El algoritmo es lento, especialmente si la funci贸n objetivo es costosa en su tiempo de computaci贸n. Adem谩s, la cristalizaci贸n simulada聽pierde terreno frente a otros m茅todos m谩s simples y r谩pidos como el descenso local cuando el espacio de las soluciones es poco abrupto o escasean los m铆nimos locales.

Os dejo un v铆deo explicativo:聽https://www.youtube.com/watch?v=wtw_B_3lrjE

Referencias

CERNY, V. (1985). Thermodynamical approach to the traveling salesman problem: an efficient simulated algorithm. Journal of Optimization Theory and Applications, 45: 41-51.

KIRKPATRICHK, S.; GELATT, C.D.; VECCHI, M.P. (1983). Optimization by simulated annealing. Science, 220(4598): 671-680.

LUNDY, M.; MEES, A. (1986). Convergence of an Annealing Algorithm. Mathematical programming, 34:111-124.

METROPOLIS, N.; ROSENBLUTH, A.W.; ROSENBLUTH, M.N.; TELLER, A.H.; TELER, E. (1953). Equation of State Calculation by Fast Computing Machines. Journal of Chemical Physics, 21:1087-1092.

GONZ脕LEZ-VIDOSA-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCAL脕, J.; CARRERA, M.; PEREA, C.; PAY脕-ZAFORTEZA, I. (2008)聽Optimization of Reinforced Concrete Structures by Simulated Annealing. TAN, C.M. (ed):聽Simulated Annealing. I-Tech Education and Publishing, Vienna, pp. 307-320.聽(link)

Publicada By  V铆ctor Yepes Piqueras - algoritmo, costes, Docencia, estructuras, hormig贸n, ingenier铆a civil, investigaci贸n, modelo matem谩tico, optimizaci贸n, ordenadores, Polimedia, programaci贸n    

Es m谩s, 驴es posible que un ordenador sea capaz de dise帽ar de forma autom谩tica estructuras 贸ptimas sin darle ninguna pista o informaci贸n previa? Estoy convencido que a la vuelta de un par de a帽os, todos los programas comerciales tendr谩n paquetes de optimizaci贸n estructural que permitir谩n reducciones de coste en torno al 5-15% respecto a los programas actuales. Ya os adelanto que esta nueva tecnolog铆a va a traer consigo nuevas patolog铆as en las estructuras de hormig贸n, que con la optimizaci贸n se parecen m谩s a las estructuras met谩licas. Con el tiempo habr谩 que introducir cap铆tulos o restricciones en las futuras versiones de la EHE o de los Euroc贸digos. En este post vamos a continuar comentando aspectos relacionados con la modelizaci贸n matem谩tica, la optimizaci贸n combinatoria, las metaheur铆sticas y los algoritmos.

Toda esta aventura la empezamos en el a帽o 2002, con el primer curso de doctorado sobre optimizaci贸n heur铆stica en la ingenier铆a civil, que luego hemos ido ampliando y mejorando en el actual M谩ster Oficial en Ingenier铆a del Hormig贸n. Ya tenemos varias tesis doctorales y art铆culos cient铆ficos al respecto para aquellos de vosotros curiosos o interesados en el tema. Para aquellos que quer谩is ver algunas aplicaciones concretas, os recomiendo el siguiente cap铆tulo de libro que escribimos sobre la optimizaci贸n de distintas estructuras con un algoritmo tan simple como la cristalizaci贸n simulada. Para aquellos otros que teng谩is m谩s curiosidad, os dejos algunas publicaciones de nuestro grupo de investigaci贸n en el apartado de referencias.

Os paso, para abrir boca, una forma sencilla de optimizar a trav茅s de este Polimedia. Espero que os guste.

Referencias:

  • MOLINA-MORENO, F.; MART脥, J.V.; YEPES, V. (2017).聽Carbon embodied optimization for buttressed earth-retaining walls: implications for low-carbon conceptual designs.Journal of Cleaner Production, 164:872-884.聽https://authors.elsevier.com/a/1VLOP3QCo9NDzg聽
  • 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聽OPEN ACCESS
  • 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, 56(1):139-150. doi: 10.1007/s00158-017-1653-0
  • 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
  • MOLINA-MORENO, F.; GARC脥A-SEGURA;聽MART脥, J.V.; YEPES, V. (2017).聽Optimization of Buttressed Earth-Retaining Walls using Hybrid Harmony Search Algorithms.Engineering Structures,聽134:205-216. DOI:聽10.1016/j.engstruct.2016.12.042
  • GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V. (2016). Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety. Engineering Structures, 125:325-336.聽DOI: 10.1016/j.engstruct.2016.07.012.
  • MART脥, J.V.; GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V. (2016). Structural design of precast-prestressed concrete U-beam road聽bridges based on embodied energy. Journal of Cleaner Production, 120:231-240. DOI:聽10.1016/j.jclepro.2016.02.024
  • GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; ALCAL脕, J.; P脡REZ-L脫PEZ, E. (2015). Hybrid harmony search for sustainable design of post-tensioned concrete box-girder pedestrian bridges. Engineering Structures, 92:112-122. DOI:聽10.1016/j.engstruct.2015.03.015 (link)
  • LUZ, A.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; MART脥, J.V. (2015). Dise帽o de estribos abiertos en puentes de carretera obtenidos mediante optimizaci贸n h铆brida de escalada estoc谩stica. Informes de la Construcci贸n, 67(540), e114. DOI:聽10.3989/ic.14.089
  • MART脥, J.V.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2015). Memetic algorithm approach to designing of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement. Journal of Structural Engineering ASCE, 141(2):聽04014114.聽DOI:10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001058(descargar versi贸n autor)
  • YEPES, V.; GARC脥A-SEGURA, T.; MORENO-JIM脡NEZ, J.M. (2015). A cognitive approach for the multi-objective optimization of RC structural problems. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 15(4):1024-1036.聽doi:10.1016/j.acme.2015.05.001
  • YEPES, V.; MART脥, J.V.; GARC脥A-SEGURA, T. (2015). Cost and CO2 emission optimization of precast-prestressed concrete U-beam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction, 49:123-134.聽DOI:聽10.1016/j.autcon.2014.10.013 (link)
  • GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V.; MART脥, J.V.; ALCAL脕, J. (2014). Optimization of concrete I-beams using a new hybrid glowworm swarm algorithm. Latin American Journal of Solids and Structures, 聽11(7):1190 鈥 1205. ISSN: 1679-7817. (link)
  • MART脥, J.V.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; LUZ, A. (2013).聽Dise帽o autom谩tico de tableros 贸ptimos de puentes de carretera de vigas artesa prefabricadas mediante algoritmos mem茅ticos h铆bridos.Revista Internacional de M茅todos Num茅ricos para C谩lculo y Dise帽o en Ingenier铆a,聽DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rimni.2013.04.010.
  • TORRES-MACH脥, C.; YEPES, V.; ALCALA, J.; PELLICER, E. (2013).聽Optimization of high-performance concrete structures by variable neighborhood search.International Journal of Civil Engineering, 11(2):90-99 . ISSN: 1735-0522.聽(link)
  • MART脥NEZ-MART脥N, F.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A.; YEPES, V. (2013).聽A parametric study of optimum tall piers for railway bridge viaducts.Structural Engineering and Mechanics,聽45(6): 723-740.聽(link)
  • MARTINEZ-MARTIN, F.J.; GONZALEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A.; YEPES, V. (2012). Multi-objective optimization design of bridge piers with hybrid heuristic algorithms. Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering, 13(6):420-432. DOI: 10.1631/jzus.A1100304. ISSN 1673-565X (Print); ISSN 1862-1775 (Online).聽 (link)
  • MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCAL脕, J. (2013).聽Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing.Engineering Structures,聽48:342-352. DOI:10.1016/j.engstruct.2012.09.014. ISSN: 0141-0296.(link)
  • YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; ALCAL脕, J.; VILLALBA, P. (2012). CO2-Optimization Design of Reinforced Concrete Retaining Walls based on a VNS-Threshold Acceptance Strategy. Journal of Computing in Civil Engineering ASCE, 26 (3):378-386. DOI: 10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000140. ISNN: 0887-3801.聽(link)
  • CARBONELL, A.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2011). B煤squeda exhaustiva por entornos aplicada al dise帽o econ贸mico de b贸vedas de hormig贸n armado. Revista Internacional de M茅todos Num茅ricos para C谩lculo y Dise帽o en Ingenier铆a, 27(3):227-235.聽 (link) [Global best local search applied to the economic design of reinforced concrete vauls]
  • CARBONELL, A.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V. (2011). Heuristic optimization of reinforced concrete road vault underpasses. Advances in Engineering Software, 42(4): 151-159. ISSN: 0965-9978.聽 (link)
  • MART脥NEZ, F.J.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A. (2011). Estudio param茅trico de pilas para viaductos de carretera. Revista Internacional de M茅todos Num茅ricos para C谩lculo y Dise帽o en Ingenier铆a, 27(3):236-250. (link)
  • MART脥NEZ, F.J.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A.; ALCAL脕, J. (2011). Design of tall bridge piers by ant colony optimization. Engineering Structures, 33:2320-2329.
  • PEREA, C.; YEPES, V.; ALCAL脕, J.; HOSPITALER, A.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2010). A parametric study of optimum road frame bridges by threshold acceptance. Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, 17(6):427-437. ISSN: 0971-4588.聽 (link)
  • PAY脕-ZAFORTEZA, I.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A. (2010). On the Weibull cost estimation of building frames designed by simulated annealing. Meccanica, 45(5): 693-704. DOI 10.1007/s11012-010-9285-0. ISSN: 0025-6455.聽 (link)
  • MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2010). Design of prestressed concrete precast pedestrian bridges by heuristic optimization. Advances in Engineering Software, 41(7-8): 916-922. http://dx.doi.org/10.1016/j.advengsoft.2010.05.003
  • MART脥NEZ, F.J.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A.; YEPES, V. (2010). Heuristic Optimization of RC Bridge Piers with Rectangular Hollow Sections. Computers & Structures, 88: 375-386. ISSN: 0045-7949.聽 (link)
  • PAY脕, I.; YEPES, V.; HOSPITALER, A.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2009). CO2-Efficient Design of Reinforced Concrete Building Frames. Engineering Structures, 31: 1501-1508. ISSN: 0141-0296. (link)
  • YEPES, V.; ALCAL脕, J.; PEREA, C.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2008). A Parametric Study of Optimum Earth Retaining Walls by Simulated Annealing. Engineering Structures, 30(3): 821-830. ISSN: 0141-0296.聽 (link)
  • PEREA, C.; ALCAL脕, J.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A. (2008). Design of Reinforced Concrete Bridge Frames by Heuristic Optimization. Advances in Engineering Software, 39(8): 676-688. ISSN: 0965-9978.聽 (link)
  • PAY脕, I.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; HOSPITALER, A. (2008). Multiobjective Optimization of Reinforced Concrete Building Frames by Simulated Annealing. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, 23(8): 596-610. ISSN: 1093-9687.聽 (link)
  • PAY脕, I.; YEPES, V.; CLEMENTE, J.J.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F. (2006). Optimizaci贸n heur铆stica de p贸rticos de edificaci贸n de hormig贸n armado. Revista Internacional de M茅todos Num茅ricos para C谩lculo y Dise帽o en Ingenier铆a, 22(3): 241-259. [Heuristic optimization of reinforced concrete building frames]. (link)
26 julio, 2017
 

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

Nos acaban de publicar en la revista de Elsevier del primer decil, Journal of Cleaner Production, un art铆culo donde se estudia el dise帽o de los muros de contrafuertes optimizados para reducir sus emisiones de CO2. Este art铆culo forma parte de nuestra l铆nea de investigaci贸n BRIDLIFE en la que se pretenden optimizar estructuras atendiendo no s贸lo a su coste, sino al impacto ambiental que generan a lo largo de su ciclo de vida. El art铆culo lo pod茅is descargar GRATUITAMENTE hasta el 27 de agosto de 2017 en el siguiente enlace:

https://authors.elsevier.com/a/1VLOP3QCo9NDzg

Abstract:

This paper shows the differences between the design of a reinforced concrete structure considering two objectives to minimize; economic cost and CO2 emissions. Both objectives depend on the amount of two high carbon intensive materials: cement in the concrete and steel; therefore, these objectives are related. As the balance between steel and cement per m3 of concrete depends on several factors such as the type of structure, this study focuses on buttressed earth-retaining walls. Another factor that determines the balance between steel and concrete is the height of the wall. Thus, the methodology considers a parametric study for optimal designs of buttressed earth-retaining walls, where one of the parameters is the wall height. One of the objectives is to show the variation in cost when CO2 is minimized, respectful of minimizing the economic cost. The findings show that wall elements under bending-compressive strains (i.e. the stem of the buttressed retaining wall) perform differently depending on the target function. On one hand, the study reveals an upward trend of steel per unit volume of concrete in emission-optimized earth-retaining buttressed walls, compared to the cost-optimized. On the other hand, it is checked that unlike the cost-optimized walls, emission-optimized walls opt for a higher concrete class than the minimum class available. These findings indicate that emission-optimized walls penalize not only concrete volume, but also the cement content, to the extent that a higher concrete class outperforms in reduced emissions. Additionally, the paper outlines how and to what extent the design of this typology varies for the two analyzed objectives in terms of geometry and amount of materials. Some relevant differences influencing the geometry of design strategies are found.

Keywords:

Cargon emission; CO2; earth-retaining wall; reinforced concrete; Harmony search; Threshold accepting

Reference:

MOLINA-MORENO, F.; MART脥, J.V.; YEPES, V. (2017).聽Carbon embodied optimization for buttressed earth-retaining walls: implications for low-carbon conceptual designs.Journal of Cleaner Production, 164:872-884.

10 julio, 2017
 

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

 

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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

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