En este trabajo se describe un método para el análisis y el diseño de puentes de carretera prefabricados de hormigón pretensado, con sección transversal en doble U y vanos isostáticos. El procedimiento utilizado para resolver este problema combinatorio es una variante del algoritmo del recocido simulado, que emplea como movimiento un operador de mutación de los algoritmos genéticos (SAMO). El algoritmo se aplica al coste de estas estructuras a lo largo de las distintas etapas de su fabricación, transporte y construcción. El problema implica 59 variables de diseño discretas para definir la geometría de la viga y de la losa, los materiales de ambos elementos y la armadura activa y pasiva. Del estudio paramétrico se concluye una buena correlación entre el coste, las características geométricas, el armado y la luz del puente, lo cual resulta de gran interés para el predimensionamiento de estos puentes prefabricados. También se realizó un análisis de sensibilidad al cambio de costes, comprobándose que si aumenta en un 20% el coste del acero, se incrementa en un 11,82 % el coste total. Sin embargo, un aumento del 20 % en el coste del hormigón produce únicamente un incremento del 4,20 % en el coste total, 2,8 veces menos. Este análisis también mostró que las características de los puentes optimizados dependen de los escenarios económicos considerados para los precios del acero y del hormigón. Indicar, por último, que existe un incremento del volumen necesario de hormigón cuando se eleva el coste del acero; pero sorprendentemente, la variación en el volumen de hormigón es casi insensible a su encarecimiento.
Resultados interesantes:
- El coste del puente se duplica cuando la luz aumenta de 20 a 40 m.
- La resistencia característica del hormigón en la viga oscila entre 40 y 50 MPa para los rangos entre 20 y 40 m de luz, mientras que en la losa se encuentra entre 35 y 40 MPa.
- El canto de la viga presenta una esbeltez que no baja de L/18.
- El espesor de las almas es de 10 cm en todos los casos. El resto de las variables se relacionan con la luz y permiten el predimensionamiento de la estructura.
- El estudio de sensibilidad de precios indica que un incremento del 20% en el coste del acero supone un aumento del 11,82% en el coste total. Sin embargo, el incremento es del 20% en el hormigón; el coste total solo sube un 4,20 %. La subida del acero conduce a estructuras con menos cuantías de acero, pero existe una variación significativa en el volumen del hormigón cuando este aumenta en un 20%.
Referencia:
MARTÍ, J.V.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCALÁ, J. (2013). Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing. Engineering Structures, 48:342-352. DOI:10.1016/j.engstruct.2012.09.014. ISSN: 0141-0296.(link)
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