Optimización heurística de un nuevo tipo de cercha pretensada

Acaban de publicarnos un artículo en Materials, revista indexada en el primer cuartil del JCR. En este caso se ha optimizado, mediante un algoritmo de optimización heurística, un nuevo tipo de cercha metálica pretensada. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. En este caso, se trata de una colaboración entre nuestro grupo de investigación e investigadores de Georgia.

Este artículo presenta nuevos enfoques para el cálculo, el diseño y la optimización de cerchas pretensadas con un elemento de unión. Los sistemas estructurales con grandes luces, como cerchas, vigas, pórticos, etc., están sometidos a un riesgo considerable de pérdida de capacidad de carga debido a los diferentes tipos de cargas utilizadas. Algunos métodos de diseño tradicionales definen los valores del pretensado en el elemento de unión y las fuerzas internas en los elementos de la celosía para evitar esta pérdida de capacidad de carga. Sin embargo, la precisión y los límites de la determinación de las fuerzas no son necesariamente conocidos. Los autores proponen un nuevo tipo de celosía pretensada y algunos nuevos enfoques en el proceso de diseño y cálculo para resolver estos inconvenientes. Los principales objetivos del estudio fueron diseñar una innovadora y nueva forma geométrica de celosía arqueada pretensada, que permite el desarrollo de una fuerza de pretensado de alto valor, para optimizar una nueva celosía para reducir el peso propio, aumentando la capacidad de carga en comparación con sus análogos. Durante el estudio se empleó el recocido simulado. Un nuevo avance en la optimización de la celosía arqueada pretensada sugerido por los autores reduce el peso propio y mejora la capacidad de carga de la celosía entre un 8 y un 17%, dependiendo de la luz.

Abstract:

This paper represents new approaches for calculating, designing, and optimizing prestressed arched trusses with a tie member. Structural systems with long spans, such as trusses, beams, frames, etc., are subjected to a considerable/substantial risk of losing load-carrying capacity because of the different types of loads used. Some traditional design methods define the values of prestressing force in the tie member and internal forces in the truss elements to avoid this load capacity loss. However, the accuracy and limits of the determination of the forces are not necessarily known. The authors offer a new type of prestressed arched truss and some new approaches in the design and calculation process to solve these disadvantages. The study’s main objectives were to design an innovative and new geometric form of prestressed arched truss, which allows the development of high-value prestressing force, to optimize a new truss for reducing self-weight, increasing load-carrying capacity compared to its analogs. The force, stiffness matrix, and simulated annealing methods were used during the study. A new advance to the optimization of prestressed arched truss suggested by the authors reduces the self-weight and improves the load capacity of the truss by 8–17%, depending on the span.

Keywords:

Prestressed truss; stiffness matrix method; tensile element; compressed element; optimization; simulated annealing.

Reference:

PARTSKHALADZE, G.; ALCALÁ, J.; MEDZMARIASHVILI, E.; CHAVLESHVILI, G.; SURGULADZE, B., I.; YEPES, V. (2022). Heuristic Optimization of a New Type Prestressed Arched Truss. Materials, 15(22): 8144. DOI:10.3390/ma15228144

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Programas de puntos de inspección del Código Estructural (Excel)

En una de las entradas de mi blog de las que hablaba del Programa de Puntos de Inspección del Código Estructural (PPIs), se decía que el Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana incluiría un enlace donde se puede acceder a unas tablas editables para la elaboración de los PPIs. Se trata de una tabla Excel editable donde aparecen las unidades de inspección y frecuencia de comprobación por lote de control de ejecución, tanto para el acero como para el hormigón. Ya los tenéis en el siguiente enlace:

Diseño óptimo de un puente mixto basado en un algoritmo de inteligencia de enjambre discreto

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Structural and Multidisciplinary Optimization (revista indexada en el JCR en el primer cuartil) sobre la optimización de puentes mixtos de hormigón y acero usando un algoritmo de inteligencia de enjambre discreto y funciones de transferencia. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

La optimización de puentes puede ser compleja debido al gran número de variables que intervienen en el problema. En este trabajo se ha ejecutado dos optimizaciones de puentes mixtos de sección en cajón, considerando el coste y las emisiones de CO₂ como funciones objetivo. Tomar las emisiones de CO₂ como función objetivo permite añadir criterios de sostenibilidad para comparar los resultados con el coste. Se han aplicado las metaheurísticas SAMO2, SCA y Jaya para alcanzar este objetivo. Se implementaron funciones de transferencia para adaptar SCA y Jaya a la naturaleza discontinua del problema de optimización del puente. Además, se ha llevado a cabo un Diseño de Experimentos para afinar el algoritmo y establecer sus parámetros. En consecuencia, se ha observado que SCA muestra valores similares para la función objetivo de coste que SAMO2, pero mejora el tiempo computacional en un 18% a la vez que obtiene valores más bajos para la desviación del resultado de la función objetivo. A partir de un análisis de optimización de costes y CO₂, se observa una reducción de 2,51 kg de CO₂ por cada euro reducido utilizando técnicas metaheurísticas. Además, para ambos objetivos de optimización, se comprueba que la adición de celdas a las secciones de los puentes mejora no solo el comportamiento de la sección, sino también los resultados de la optimización. Por último, los resultados muestran que el diseño propuesto de doble acción mixta en los apoyos permite eliminar los rigidizadores longitudinales continuos dispuestos en el ala inferior en este estudio.

Abstract:

Bridge optimization can be complex because of the large number of variables involved in the problem. In this paper, two box-girder steel–concrete composite bridge single objective optimizations have been carried out considering cost and CO₂ emissions as objective functions. Taking CO₂ emissions as an objective function allows adding sustainable criteria to compare the results with cost. SAMO2, SCA, and Jaya metaheuristics have been applied to reach this goal. Transfer functions have been implemented to fit SCA and Jaya to the discontinuous nature of the bridge optimization problem. Furthermore, a Design of Experiments has been conducted to tune the algorithm and set its parameters. Consequently, it has been observed that SCA shows similar values for objective cost function as SAMO2 but improves computational time by 18% while also getting lower values for the objective function result deviation. From a cost and CO₂ optimization analysis, it has been observed that a reduction of 2.51 kg CO₂ is obtained by each euro reduced using metaheuristic techniques. Moreover, for both optimization objectives, it is observed that adding cells to bridge cross-sections improves not only the section behavior but also the optimization results. Finally, it is observed that the proposed design of double composite action in the supports allows this study to remove continuous longitudinal stiffeners in the bottom flange.

Keywords:

Swarm intelligence; Steel–concrete composite structures; Bridges; Optimization; Metaheuristics; Sustainability

Reference:

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; GARCÍA, J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2022). Optimal design of steel-concrete composite bridge based on a transfer function discrete swarm intelligence algorithm. Structural and Multidisciplinary Optimization, 65:312. DOI:10.1007/s00158-022-03393-9

El artículo está publicado en abierto, por lo que podéis realizar su descarga gratuita en este enlace: https://link.springer.com/article/10.1007/s00158-022-03393-9

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Estudio de soluciones para el proyecto de una pasarela basado en un proceso analítico jerárquico

Durante los días 5-8 de julio de 2022 se celebró en Terrasa (Spain) el 26th International Congress on Project Management and Engineering AEIPRO 2022. Fue una buena oportunidad para debatir y conocer propuestas sobre dirección e ingeniería de proyectos. Nuestro grupo de investigación, dentro del proyecto de investigación HYDELIFE, presentó varias comunicaciones.

A continuación os paso una relacionada con el estudio de soluciones para el proyecto de una pasarela basado en un proceso analítico jerárquico (AHP).

Referencia:

YEPES-BELLVER, V.J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2022). Study of solutions for the design of a footbridge based on a hierarchical analytical process. 26th International Congress on Project Management and Engineering, AEIPRO, 5-8 de julio, Terrassa (Spain), pp. 512-524.

Os dejo un vídeo de la presentación realizada y la comunicación completa. Espero que os sean de interés.

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La Evaluación Técnica Europea (ETE) de productos de construcción (antiguo DITE)

https://www.adaptasg.com/obtencion-del-marcado-ce-via-evaluacion-tecnica-europea/

La Evaluación Técnica EuropeaETE, (European Technical Assessment – ETA), es un documento que proporciona información de la evaluación de las prestaciones de un producto de construcción con arreglo a su correspondiente Documento de Evaluación Europeo. Anteriormente, recibía el nombre de Documento de Idoneidad Técnica Europeo – DITE. El Reglamento de productos de la construcción n.º 305/2011 (CPR) establece la posibilidad de un marcado CE voluntario, vía Evaluación Técnica Europea (ETA), para aquellos productos de construcción innovadores no cubiertos por ninguna norma armonizada o, que se desvíen significativamente de ellas. Hoy día, una mayoría de productos de construcción cuentan con una norma armonizada de producto con la que realizar el marcado CE necesario para exportar y comercializar en la Unión Europea y otros países.

Una vez que se ha emitido la ETE, el fabricante debe desarrollar el DoP (Declaración de Prestaciones) e iniciar el proceso de obtención del marcado CE con un organismo de certificación. La Evaluación Técnica Europea (ETE) recoge las prestaciones a declarar por el fabricante en el marcado CE del producto de construcción para el uso previsto, así como los detalles técnicos necesarios para la aplicación del Sistema de Evaluación y Verificación de la Constancia de las Prestaciones (EVCP).

A modo de ejemplo, el actual Código Estructural, en su artículo 67.1 dedicado al control del tesado de las armaduras activas, indica textualmente lo siguiente: “Se verificará que, siempre que sea posible, se hayan enfilado los cordones antes del hormigonado. Así mismo deberán respetarse las sobrelongitudes mínimas de los tendones establecidas en la Evaluación Técnica Europea (ETE), para cada tipo de anclaje, al objeto de permitir su agarre en el arrastre del cilindro de tesado“.

Miguel Mateos, responsable de la elaboración de Evaluaciones Técnicas Europeas en TECNALIA nos explica en este vídeo qué es una Evaluación Técnica Europea (ETE) y cuáles son los beneficios para la empresa que obtiene este certificado de producto.

Os dejo algún vídeo explicativo más del ETE. Por cierto, a ver si detectáis un error en el siguiente vídeo.

Conferencia en el JSAEE 2022: Diseño y mantenimiento sostenible de estructuras y puentes considerando su ciclo de vida

Con motivo de la celebración del XXXIX Congreso Sudamericano de Ingeniería Estructural JSAEE 2022, fui invitado a impartir una conferencia denominada “Diseño y mantenimiento sostenible de estructuras y puentes considerando su ciclo de vida“. En esta conferencia explico lo que está realizando nuestro grupo de investigación con proyectos como DIMALIFEHYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Espero que os sea de interés.

Optimización ambiental de grandes puentes basándose en el acoplamiento de múltiples restricciones

Nos acaban de publicar en la revista Environmental Impact Assessment Review (primer cuartil del JCR) un artículo relacionado con la optimización ambiental de grandes puentes basándose en el acoplamiento de múltiples restricciones. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Para reducir la huella de carbono de los puentes al medio ambiente, se debe investigar con mayor profundidad su diseño. Los ingenieros actuales prestan más atención a los requisitos financieros y persiguen la maximización de los beneficios económicos. Este trabajo, por tanto, comienza estableciendo un modelo teórico de la robustez del puente bajo cargas muertas y dinámicas: la aplicación de un modelo de elementos finitos sólido tridimensional (3D), un algoritmo de optimización de inteligencia de enjambre y un modelo matemático de aproximación de interpolación cuadrática para resolver los problemas de cargas múltiples, datos discretos y convergencia. Se completa la investigación y el análisis del modelo de puente de topología óptima, y se obtiene el tamaño óptimo de la estructura. Las emisiones de carbono de la optimización del puente se redujeron en 2242,92 toneladas, lo que supone el 25% de las emisiones totales. Estos datos son significativos, permitiendo recordar a los inversores y a los gobiernos que deben prestar más atención a la construcción y el desarrollo sostenibles de la industria de la construcción y lograr acercarse al objetivo de cero emisiones de carbono en la industria de la construcción lo antes posible.

El artículo se puede descargar de forma gratuita hasta el 10 de noviembre de 2022 en el siguiente enlace: https://authors.elsevier.com/c/1fnuMiZ5t92~H

Abstract:

To reduce the pollution emissions of bridges to the environment, researchers need to conduct more in-depth research and design the structure. Today’s architectural, structural, and mechanical engineers pay more attention to funders’ requirements and pursue the maximization of economic benefits. The research begins with establishing a theoretical model of the bridge’s robustness under dead and dynamic loads: applying a Three-Dimensional (3D) solid finite element model, swarm intelligence optimization algorithm, and mathematical model of quadratic interpolation approximation solves the problems of multiple loads, discrete data, and convergence. Based on the establishment and analysis data of the research model, the research and analysis of the optimal topology bridge model are completed, and the optimal structure size is obtained. The carbon emissions from the bridge optimization decreased by 2242.92 t, accounting for 25% of the total emissions. This data is shocking, and it also gives investors and governments a painful reminder that they must pay more attention to the sustainable construction and development of the construction industry and achieve the goal of zero carbon emissions in the construction industry as soon as possible.

Keywords:

Construction industry; Structure model; Topology optimization; Load; Sustainable; Design

Reference:

ZHOU, Z.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2022). Research on the optimized environment of large bridges based on multi-constraint coupling. Environmental Impact Assessment Review, 97:106914. DOI:10.1016/j.eiar.2022.106914

Optimización sostenible de puentes losa postesados usando metamodelos

Durante los días 12 a 14 de septiembre de 2022 tuvo lugar en las Palmas de Gran Canaria el Congreso de Métodos Numéricos en Ingeniería CMN 2022. El objetivo de este congreso es actuar como un foro en que se recopilen los trabajos científicos y técnicos más relevantes en el área de los métodos numéricos y la mecánica computacional, así como sus aplicaciones prácticas.  CMN 2022 está organizado conjuntamente por las sociedades de métodos numéricos española (SEMNI), portuguesa (APMTAC) y por el Instituto Universitario de Sistemas Inteligentes y Aplicaciones Numéricas en Ingeniería (SIANI) de la Universidad de Las Palmas de Gran Canaria (ULPGC).

Dentro de este congreso tuve la ocasión de actuar como presidente, junto con el profesor David Greiner, de la sesión paralela denominada “Optimization, metaheuristics and evolutionary algorithms in civil engineering“. Además, nuestro grupo de investigación presentó un trabajo de investigación sobre la optimización de puentes mediante metamodelos Kriging. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Os dejo la comunicación en español por si os resultara de interés.

Referencia:

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2022). Sustainable optimization of post-tensioned cast-in-place concrete slab road bridges using metamodels. Congress on Numerical Methods in Engineering CMN2022, 12-14 September 2022, Las Palmas de Gran Canaria, Spain, pp. 166-185. ISBN: 978-84-123222-9-3

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Curso de control de calidad del hormigón en obras de edificación

El control de calidad del hormigón durante la ejecución de la obra ha sido, y es, uno de los aspectos más significativos de la obra, en lo que a gestión de calidad de estructura se refiere.

Con la entrada en vigor del nuevo Código Estructural el pasado 10 de noviembre de 2021, y la derogación de la Instrucción de Hormigón Estructural EHE-08 y de la instrucción de Acero Estructural AEA, ha surgido la necesidad de formar al colectivo en la normativa vigente.

Aprovechando el cambio normativo, el curso se centrará en la gestión de calidad del proyecto y los productos en estructuras de hormigón, centrándose especialmente en la gestión de calidad de la ejecución de estructuras de hormigón.

El curso, organizado por el Colegio Oficial de la Arquitectura Técnica de Araba/Álava, será mediante videoconferencia, con un total de 8 horas lectivas. Se desarrollará de 16:00 h a 20:00 h los días 28 y 29 de septiembre. La fecha límite para la inscripción será el 27 de septiembre, a las 13:00 horas. El precio de inscripción para los colegiados es de 10 € y de 30 € para los no colegiados.

Toda la información la tenéis en el siguiente enlace: https://coataraba.eus/formacion-2/?postid=28009

PROGRAMA:

  1. Bases generales para la gestión de la calidad de las estructuras.
  • Criterios generales para la gestión de la calidad de las estructuras
  • Garantía de la conformidad de productos y procesos de ejecución, distintivos de calidad
  • Plan y programa de control
  • Control de la conformidad del proyecto
  • Control de la conformidad de los productos
  • Control de la conformidad de los procesos de ejecución
  • Control de la comprobación de la conformidad de la estructura terminada
  1. Gestión de la calidad del proyecto de estructuras de hormigón
  • Criterios específicos para el desarrollo del control de proyecto en las estructuras de hormigón: niveles de control de proyecto, documentación del control de proyecto
  1. Gestión de la calidad de los productos en estructuras de hormigón
  • Criterios específicos para el control de los productos
  • Control del hormigón, del acero y de elementos prefabricados
  1. Gestión de la calidad de la ejecución de estructuras de hormigón
  • Programación del control de ejecución de las estructuras de hormigón: lotes de ejecución y unidades de inspección
  • Comprobaciones previas al comienzo de la ejecución
  • Control de los procesos de ejecución previos a la colocación de la armadura
  • Control del proceso de montaje de las armaduras pasivas
  • Control de las operaciones de pretensado
  • Control de los procesos de hormigonado
  • Control de los procesos posteriores al hormigonado
  • Control del montaje y uniones de elementos prefabricados
  • Control del elemento construido
  • Controles de la estructura mediante ensayos de información complementaria: pruebas de carga y ensayos no destructivos
  • Control de aspectos medioambientales

Os paso el folleto del curso:

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