Categoría: investigación

Optimización del coste energético de puentes losa postesados mediante un Kriging en dos fases

Acaban de publicarnos un artículo en la revista Materials, revista indexada en el JCR. El objetivo del estudio es optimizar la energía empleada en la construcción de pasos elevados de carreteras aligeradas mediante la identificación de las principales variables de diseño y el desarrollo de una metodología que utilice el muestreo latino de hipercubos y la optimización basada en el método Kriging. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

  • El artículo establece una metodología para optimizar la energía incorporada en la construcción de pasos elevados de carreteras aligeradas mediante la identificación de las principales variables de diseño y el uso del hipercubo latino y la optimización basada en el método Kriging.
  • El estudio recomienda emplear índices de esbeltez elevados, minimizar el uso de hormigón y armaduras activas y aumentar la cantidad de armaduras pasivas para mejorar la eficiencia energética.
  • El artículo utiliza una técnica estadística llamada muestreo de hipercubo latino para muestrear variables y crear una superficie de respuesta, que luego se ajusta con precisión mediante un metamodelo Krixing.
  • La metodología desarrollada en el trabajo reduce el coste energético de la construcción de puentes de losas aligeradas.
  • El estudio contribuye al campo de la optimización energética en la construcción al proporcionar una metodología específica para los puentes de losas de hormigón pretensado aligerado, especialmente en los pasos elevados de carreteras postesadas.

Abstract:

This study aims to establish a methodology for optimizing embodied energy while constructing lightened road flyovers. A cross-sectional analysis is conducted to determine design parameters through an exhaustive literature review. Based on this analysis, key design variables that can enhance the energy efficiency of the slab are identified. The methodology is divided into two phases: a statistical technique known as Latin Hypercube Sampling is initially employed to sample deck variables and create a response surface; subsequently, the response surface is fine-tuned through a Kriging-based optimization model. Consequently, a methodology has been developed that reduces the energy cost of constructing lightened slab bridge decks. Recommendations to improve energy efficiency include employing high slenderness ratios (approximately 1/28), minimizing concrete and active reinforcement usage, and increasing the amount of passive reinforcement.

Keywords:

Optimization; embodied energy; bridges; surrogate model; Kriging; prestressed concrete; sustainability

Reference:

YEPES-BELLVER, L.; BRUN-IZQUIERDO, A.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2023). Embodied energy optimization of prestressed concrete road flyovers by a two-phase Kriging surrogate model. Materials, 16(20); 6767. DOI:10.3390/ma16206767

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Cuatro nominaciones a los Premios de Investigación UPV 2023

Anuncio con satisfacción haber sido seleccionado en cuatro candidaturas a los Premios de Investigación UPV 2023. Este es el segundo año consecutivo que me nominan al Premio a la Trayectoria Excelente en Investigación. Sin embargo, también hemos sido seleccionados al Premio a la Publicación Excelente de Investigación en la categoría Ingeniería – Engineering Civil and Structural junto con los profesores de nuestro grupo de investigación Ignacio J. Navarro y José V. Martí.

Otro de los premios a los que he sido seleccionado, en el ámbito de la Ingeniería Civil, es el Premio al Impacto Excelente en Investigación, siendo el único candidato en la categoría Engineering, dentro de la disciplina Arquitecture/Building and Construction/Civil and Structural Engineering. Por último, también me han seleccionado al Premio a la Divulgación Científica.

El esfuerzo ha sido enorme durante estos últimos años, y nada de esto hubiera sido posible sin el equipo de investigación que ha trabajado conmigo en la realización de sus respectivas tesis doctorales. No hay mayor satisfacción que ver cómo muchas carreras académicas y profesionales han salido de nuestro pequeño grupo. A diferencia de otros grupos, el nuestro realiza investigación “artesanal”, muy cuidada y con medios muy ajustados a nuestro trabajo.

Teniendo en cuenta que la Universitat Politècnica de València cuenta con casi 2.500 profesores e investigadores, el hecho de estar nominado es un logro que agradezco mucho, pues se tratan de unos premios donde no hay que presentar una candidatura, sino que se analizan los méritos alcanzados por cada uno de los profesores que integran la universidad.

Además, con la clasificación actualizada de los investigadores españoles con mayor índice de impacto en el ámbito de la Ingeniería Civil, según la Web of Science, estoy en la tercera posición, siendo el único profesor de la Universitat Politècnica de València entre los 13 primeros de este ranking.

Os dejo la resolución por la que se publica la relación de candidaturas admitidas a estos premios.

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Conferencia inaugural de las VI Jornadas Internacionales sobre Innovación Docente en las Titulaciones Técnicas

Es un placer anunciar la invitación cursada desde por las VI Jornadas Internacionales sobre Innovación Docente en las Titulaciones Técnicas para impartir la conferencia inaugural el jueves 26 de octubre de 2023 en Granada.

Se trata de un foro donde el personal docente e investigador de universidad pueda compartir experiencias y continuar avanzando en la mejora de la docencia de la mano de la innovación y la tecnología.

Una de las cosas positivas que ha traído la crisis de la pandemia es la aparición de nuevos enfoques metodológicos cuyo éxito nos anima a incorporarlos de forma definitiva en las aulas.  Estos enfoques, junto con otros estudios y prácticas innovadoras de interés para la mejora de la calidad de la docencia, son el objetivo de esta nueva edición de las jornadas que estarán organizadas sobre los siguientes ejes:

  • Metodologías docentes y de evaluación, tutorización y seguimiento.
  • Trabajos fin de título en ingeniería.
  • Formación en competencias transversales.
  • Otros temas de interés relacionados con la innovación y buenas prácticas docentes en las enseñanzas técnicas.

Las Jornadas tendrán lugar en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos de la Universidad de Granada, un centro líder en la formación en Ingeniería Civil y en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos.

La conferencia inaugural de INDOTEC 2023, presentada por Víctor Yepes, aborda la crucial necesidad de innovación en las titulaciones técnicas en el contexto de un mundo en constante cambio. La presentación justifica esta necesidad, propone criterios para seleccionar innovaciones docentes y analiza la gestión del conocimiento en el ámbito universitario. Se explora el concepto de «cliente» de la universidad, el objetivo de las titulaciones técnicas, y el cambio de paradigma en el proceso de aprendizaje, pasando de un modelo tradicional centrado en el profesor a uno centrado en el estudiante y el aprendizaje activo. Se identifican los cambios necesarios en profesores, estudiantes y universidades para adaptarse a este nuevo paradigma. Se discuten las características de las técnicas de innovación docente, incluyendo el miedo al cambio y la confusión entre tecnología e innovación. Finalmente, se aborda la «Economía del Conocimiento» en la docencia y se presentan ejemplos prácticos de técnicas utilizadas por el ponente.

Os dejo la presentación que voy a realizar en este conferencia inaugural.

Glosario de términos clave

  • Innovación docente: Introducción de novedades o mejoras en las prácticas de enseñanza y aprendizaje para aumentar la efectividad y relevancia educativa.
  • Titulaciones técnicas: Programas académicos universitarios orientados a preparar a los estudiantes con conocimientos, habilidades y competencias específicas para campos profesionales que requieren formación técnica, científica o tecnológica (ingenierías, arquitectura, etc.).
  • Cambio de paradigma en el proceso de aprendizaje: Transformación fundamental de un modelo de enseñanza centrado en el profesor y la transmisión unidireccional de información a un enfoque centrado en el estudiante, el aprendizaje activo y la comprensión profunda.
  • Economía del conocimiento: En el contexto universitario, implica gestionar y aprovechar la información y el saber de manera eficiente y efectiva en la docencia, priorizando conocimientos y habilidades clave y utilizando la tecnología.
  • Agentes (en el proceso educativo): Las diferentes partes interesadas que participan e influyen en el proceso educativo, incluyendo profesorado, estudiantes y la institución universitaria.
  • Competencias: Conjunto de conocimientos, habilidades y actitudes que un estudiante debe adquirir para desempeñarse exitosamente en un campo profesional específico.
  • Evaluación formativa: Proceso de evaluación continua que busca medir el progreso del estudiante a lo largo del curso y proporcionar retroalimentación para mejorar.
  • Aprendizaje a lo largo de la vida: Mentalidad que promueve la actualización constante de conocimientos y habilidades y la disposición a seguir aprendiendo después de completar la formación inicial.
  • Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC): Herramientas y recursos digitales utilizados para mejorar el acceso al conocimiento, la colaboración y el aprendizaje.
  • Gamificación: Integración de elementos de juego en entornos de no juego (como la educación) para aumentar la motivación, el compromiso y el aprendizaje de los estudiantes.
  • Teoría del Cisne Negro: Concepto que describe eventos inesperados y de gran impacto que alteran significativamente la situación y requieren tomar decisiones fuera de la norma.
  • Proceso de Bolonia: Iniciativa europea que busca crear un Espacio Europeo de Educación Superior armonizando las estructuras de los sistemas educativos universitarios.
  • Comunicación bidireccional (en docencia): Interacción en la que tanto el profesor como el estudiante son emisores y receptores, permitiendo el diálogo, la retroalimentación y la discusión.
  • Estadísticas (en medición de la innovación docente): Técnicas cuantitativas utilizadas para analizar objetivamente el impacto y la efectividad de las técnicas de innovación educativa.
  • MAPA mental / MAPA conceptual: Herramientas visuales para organizar información y conceptos, donde el mapa mental se centra en un tema central y ramificaciones, mientras que el mapa conceptual organiza ideas y relaciones de forma jerárquica.
  • Brain writing (6-3-5): Técnica de generación de ideas en grupo donde cada participante escribe 3 ideas en una hoja, la pasa a la siguiente persona y repite 5 veces.
  • SCAMPER: Técnica de pensamiento creativo para generar nuevas ideas a partir de una idea existente mediante la aplicación de verbos de acción (Sustituir, Combinar, Adaptar, Modificar, Poner en otro uso, Eliminar, Reorganizar).
  • Seis sombreros para pensar: Técnica de pensamiento lateral que permite analizar un problema o situación desde seis perspectivas diferentes representadas por sombreros de distintos colores.
  • MOOC (Massive Open Online Course): Cursos en línea masivos y abiertos, a menudo gratuitos, ofrecidos por universidades y otras instituciones.
  • Booklab / Mentimeter: Herramientas digitales de participación interactiva que permiten a los ponentes hacer preguntas a la audiencia en tiempo real y mostrar los resultados.

Optimización por acoplamiento térmico del impacto ambiental de un puente

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

El objetivo del artículo es minimizar el impacto ambiental del mantenimiento de los puentes durante una vida útil de 100 años mediante el desarrollo de un modelo de optimización termomecánica dinámica tridimensional. La fiabilidad del modelo se demuestra mediante un estudio de caso, que muestra una reducción de 49,9 millones de toneladas de emisiones, lo que equivale al 1,91% de las emisiones totales de diseño, durante un período de mantenimiento de 100 años.

Los resultados de la investigación pueden servir de base para futuros estudios y proporcionar un enfoque para evaluar el impacto ambiental de los cambios de temperatura a largo plazo en las estructuras. Esto puede contribuir al desarrollo de enfoques más eficaces para mitigar la contaminación ambiental en la industria de la construcción.

La editorial permite la descarga gratuita del artículo hasta el 30 de noviembre de 2023 en la siguiente dirección: https://authors.elsevier.com/c/1hv7iiZ5tCtN6

Abstract:

Infrastructure is a crucial aspect of promoting worldwide economic integration. However, the construction of infrastructure often results in high energy consumption and substantial emissions of greenhouse gases. Over time, the environment can also cause significant damage to bridges, leading to repeated repairs and replacements that further harm the environment. This research aims to minimize the environmental impact of bridge maintenance over a 100-year lifespan. The study utilizes a three-dimensional dynamic thermo-mechanical optimization model developed through comprehensive research and interdisciplinary collaboration in various fields such as Bibliometrics, Fluid Mechanics, Structural Dynamics, Thermoelectricity, and Damage Mechanics. From examining single crystal structures at a microscopic level to examining system components under extreme temperatures, this study provides a system for reducing environmental pollution. The model’s reliability is shown through a case study, demonstrating a reduction of 49.9 million tonnes of emissions, equivalent to 1.91% of total design emissions, over a 100-year maintenance period. This research provides a foundation for future studies and presents an approach for evaluating the environmental impact of long-term temperature changes in structures.

Keywords:

Construction industry; Structure; Temperature; Topology optimization; Stress; Sensitivity

Reference:

ZHOU, Z.; ZHOU, J.; ALCALÁ, J.; YEPES, V. (2024). Thermal coupling optimization of bridge environmental impact under natural conditions. Environmental Impact Assessment Review, 104:107316. DOI:10.1016/j.eiar.2023.107316

Aprendizaje profundo para la optimización del ciclo de vida de puentes mixtos de hormigón y acero

Acaban de publicarnos un artículo en Structures, revista indexada en el JCR. Se trata de la evaluación del coste del ciclo de vida mediante la función de densidad espectral de potencia en un puente de hormigón en ambiente costero. El artículo presenta una metodología que utiliza el aprendizaje profundo para acelerar los cálculos de las restricciones estructurales en un contexto de optimización, específicamente para un puente mixto de hormigón y acero. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

El modelo de aprendizaje profundo óptimo está integrado por tres metaheurísticas: el método Obamo (Old Bachelor Acceptance with a Mutation Operator), el Cuckoo Search (CS) y los algoritmos de coseno sinusoidal (SCA). Esta integración da como resultado un posible aumento de 50 veces en la velocidad computacional en ciertos escenarios. El estudio destaca la viabilidad económica, las ramificaciones ambientales y las evaluaciones del ciclo de vida social de las soluciones de diseño optimizadas. Demuestra las ventajas de combinar el aprendizaje profundo con la optimización del diseño de la ingeniería civil, especialmente en lo que respecta al aumento del límite elástico del acero para cumplir objetivos medioambientales y sociales. La metodología propuesta en el documento se puede adaptar a una variedad de otras configuraciones estructurales, por lo que es aplicable más allá del caso específico del puente compuesto

La editorial permite la descarga gratuita del artículo hasta el 29 de noviembre de 2023 en la siguiente dirección: https://authors.elsevier.com/c/1humr8MoIG~oVG

Abstract:

The ability to conduct life cycle analyses of complex structures is vitally important for environmental and social considerations. Incorporating the life cycle into structural design optimization results in extended computational durations, underscoring the need for an innovative solution. This paper introduces a methodology leveraging deep learning to hasten structural constraint computations in an optimization context, considering the structure’s life cycle. Using a composite bridge composed of concrete and steel as a case study, the research delves into hyperparameter fine-tuning to craft a robust model that accelerates calculations. The optimal deep learning model is then integrated with three metaheuristics: the Old Bachelor Acceptance with a Mutation Operator (OBAMO), the Cuckoo Search (CS), and the Sine Cosine Algorithms (SCA). Results indicate a potential 50-fold increase in computational speed using the deep learning model in certain scenarios. A comprehensive comparison reveals economic feasibility, environmental ramifications, and social life cycle assessments, with an augmented steel yield strength observed in optimal design solutions for both environmental and social objective functions, highlighting the benefits of meshing deep learning with civil engineering design optimization.

Keywords:

Deep learning; Sustainability; Optimization; Bridges; Machine learning; Composite structures

Reference:

MARTÍNEZ-MUÑOZ, D.; GARCÍA, J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2023). Deep learning classifier for life cycle optimization of steel-concrete composite bridges. Structures, 57:105347. DOI:10.1016/j.istruc.2023.105347

Optimización multicriterio para el diseño sostenible de edificios con estructura de hormigón armado

Acaban de publicarnos un artículo en el Journal of Cleaner Production, revista indexada en el primer decil del JCR. El trabajo se centra en la optimización del diseño multicriterio de los edificios con estructura de hormigón armado, teniendo en cuenta aspectos como el diseño eficiente, los factores ambientales (emisiones de CO₂) y la durabilidad. Explora las estrategias de optimización multiobjetivo y de un solo objetivo, así como el uso de los metamodelos de Kriging.

Los resultados muestran que tanto los enfoques de optimización multiobjetivo como los de un solo objetivo producen soluciones satisfactorias, lo que mejora significativamente los índices de sostenibilidad en comparación con el diseño tradicional. La metodología propuesta destaca la importancia de integrar técnicas de optimización avanzadas en los procedimientos de diseño tradicionales para promover prácticas de producción más limpias en el sector de la construcción.

Cabe destacar que la metodología propuesta mejora significativamente los índices de sostenibilidad en comparación con el diseño tradicional, lo que destaca la importancia de integrar técnicas de optimización avanzadas en los procedimientos de diseño tradicionales para promover prácticas de producción más limpias en el sector de la construcción.

El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València. Es fruto de la tesis doctoral en marcha de Iván Negrín (Cuba), que tengo el placer de codirigir con el profesor Moacir Kripka (Brasil).

Abstract:

This paper implements the multi-criteria design optimization of three-dimensional reinforced concrete frame building structures, considering aspects such as the realistic design of the elements, including foundations within the structural assembly, or considering the soil-structure interaction. The criteria for a more comprehensive sustainable approach are related to environmental, constructive, and durability aspects. The environmental factor is measured through CO2 emissions, considering its capture due to concrete carbonation. The use of multi-objective strategies is evident in solving the multi-criteria problem. Still, it is also proposed to formulate this problem with a single function containing all the criteria to solve it as a single-objective optimization problem. Strategies are also offered to perform multi-objective optimization based on Kriging metamodels. Several alternatives for multi-criteria decision-making are explored. The results show that multi-objective metamodel-based optimization is a good strategy for solving this problem. Alternatively, the results of the single-objective optimization of the multi-criteria problem are very satisfactory. The solutions obtained are analyzed according to the type of optimization and the decision-making criteria. Optimized solutions significantly improve the sustainability indexes compared to traditional design. Multi-criteria optimization contributes significantly to achieving these indexes. Therefore, the proposed methodology allows for the sustainable design of any reinforced concrete frame structure. It highlights the importance of integrating more encompassing formulations and advanced optimization techniques into traditional design procedures to adopt cleaner production practices in the construction sector. Finally, several promising lines of research are presented.

Keywords:

Structural optimization; Reinforced concrete frame structures; Sustainable design; CO₂ emissions; Buildability; Service life

Reference:

NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Multi-criteria optimization for sustainability-based design of reinforced concrete frame buildings. Journal of Cleaner Production, 425:139115. DOI:10.1016/j.jclepro.2023.139115

Os podéis descargar el artículo de forma gratuita hasta el 22 de noviembre de 2023 en esta dirección:

https://authors.elsevier.com/c/1hsHa3QCo9j26Q

 

Conferencia invitada en el VIII Congreso Científico Internacional INPIN 2023

Tengo el placer de anunciar la conferencia a la que he sido invitado y que realizaré el jueves 5 de octubre de 2023 a las 11:00 am de Ecuador (18:00 pm, en España peninsular). El título de la ponencia es “Técnicas innovadoras para reducir costes y mejorar la sostenibilidad en la construcción”. Os paso la información que se ofrece sobre el congreso.

La Universidad Laica VICENTE ROCAFUERTE de Guayaquil (Ecuador) se complace en anunciar la apertura de la convocatoria para el VIII Congreso Científico Internacional INPIN 2023, que se llevará a cabo bajo el lema “La ciencia y la innovación tecnológica en pro del desarrollo social sostenible”. Este evento, organizado por el Departamento de Investigación Científica, Tecnológica e Innovación, extiende una cordial invitación a todos los investigadores interesados a participar y compartir sus trabajos en este relevante encuentro académico de alcance global.

El congreso se llevará a cabo en un formato híbrido durante los días 4 al 6 de octubre de 2023, y congregará a una diversidad de participantes, incluyendo investigadores, docentes, autoridades académicas, así como estudiantes de pregrado y posgrado, todos con un interés compartido en explorar y debatir diversas perspectivas en torno a la investigación para la innovación.

Este destacado evento académico proporcionará una plataforma propicia para el intercambio de experiencias y la colaboración entre especialistas, docentes, investigadores y estudiantes que participan en diversas modalidades de trabajo científico. Su principal objetivo es contribuir al desarrollo social, económico y productivo de la sociedad ecuatoriana y global mediante el fortalecimiento del conocimiento científico, la tecnología, la innovación y el espíritu emprendedor.

El congreso comprenderá la realización del VI Seminario Internacional de Ciencias Sociales y Derecho, el VI Seminario Internacional de Administración, Competitividad Global y Emprendimientos Inclusivos, el V Simposio Internacional de Ingeniería Civil, Tecnología y Arquitectura, y el V Encuentro Internacional de Educación y Atención a la Diversidad.

Los temas clave que serán abordados incluyen la formación integral, la atención a la diversidad y la educación inclusiva, la sociedad civil, los derechos humanos y la gestión de la comunicación, el territorio, el medio ambiente y los materiales innovadores para la construcción, así como el desarrollo estratégico empresarial y los emprendimientos sostenibles.

La modalidad de participación en el congreso abarca la presentación de ponencias que emanen de investigaciones, experiencias docentes, ensayos, artículos de revisión y pósteres científicos. Cada autor podrá participar con un máximo de tres trabajos.

La fecha límite para la recepción de Full Papers es el 28 de julio de 2023, y las notificaciones de aceptación se enviarán entre el 28 de agosto y el 1 de septiembre de 2023. Las inscripciones permanecerán abiertas hasta el 29 de septiembre de 2023.

Los participantes del evento serán reconocidos con un certificado de participación en un evento de reconocimiento internacional en el ámbito científico (VIII Edición del evento INPIN), con una duración de 48 horas. Además, recibirán un certificado de participación digital por 48 horas, un certificado de publicación en las memorias del evento en formato digital, y tendrán la oportunidad de participar en un curso previo al congreso de 48 horas, con su correspondiente certificado.

Los trabajos aceptados, que cumplan con las normas establecidas y sean aprobados por el Comité Científico, podrán ser publicados en su totalidad en las memorias del evento (Proceedings), que contarán con un ISBN en su versión digital.

Os paso también el tríptico del congreso.

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Simposio sobre optimización, metaheurísticas y algoritmos evolutivos aplicados a la ingeniería civil

En el marco del próximo Congreso de Métodos Numéricos en Ingeniería CMN, que se desarrollará del 12 al 14 de septiembre de 2024 en la Universidad de Aveiro (Portugal), tengo el placer de anunciar la organización de un simposio sobre optimización, metaheurísticas y algoritmos evolutivos aplicados a la ingeniería civil. Dicho evento lo organizamos en colaboración con los profesores David Greiner y Diogo Ribeiro.

El principal objetivo de este simposio es congregar a investigadores y estimular el interés por la presentación de trabajos que aborden nuevas perspectivas en el ámbito de la optimización, las metaheurísticas y los algoritmos evolutivos en las disciplinas de ingeniería computacional y civil. Las comunicaciones deben centrarse en metaheurísticas, algoritmos evolutivos y otras técnicas de optimización aplicadas a la resolución de problemas de diseño óptimo en los campos de la ingeniería computacional y civil, así como en temas relacionados.

Los algoritmos evolutivos constituyen un área de investigación interdisciplinaria que abarca diversos paradigmas inspirados en el principio darwiniano de la evolución. En la fase actual de investigación, se consideran, entre otros, los siguientes paradigmas: Algoritmos Genéticos, Programación Genética, Estrategias Evolutivas, Evolución Diferencial, etc., además de otros enfoques de metaheurísticas como la Optimización por Enjambre de Partículas.

Se extiende una cordial bienvenida a las aplicaciones de estos métodos de optimización y otros en el ámbito de la ingeniería computacional y civil, tanto para resolver problemas de optimización de objetivo único como de objetivo múltiple. Los temas que se abordarán, sin limitarse a ellos, incluyen en el ámbito de la ingeniería civil aspectos relacionados con el diseño estructural, como estructuras de hormigón y/o acero, geotecnia, acústica, hidráulica e infraestructura. En el ámbito de la ingeniería computacional, los temas relacionados incluyen ingeniería mecánica y aeronáutica, energías renovables y confiabilidad, entre otros.

Se alienta la exploración de aspectos de desarrollo tales como la modelización de sustitución, la paralelización, la hibridación y la realización de comparaciones de rendimiento entre distintos métodos, entre otros.

Os paso, a continuación, la propuesta del simposio.

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Mejora de la evaluación de la sostenibilidad de puentes en entornos agresivos mediante la decisión grupal multicriterio

Acaban de publicarnos en DYNA, revista indexada en el JCR, un artículo sobre la mejora de la evaluación de la sostenibilidad de puentes en entornos agresivos mediante la decisión grupal multicriterio. Aborda el desafío de combinar las dimensiones económica, ambiental y social en un único indicador holístico para la toma de decisiones en el diseño de infraestructuras. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

  • El artículo contribuye al campo de la evaluación de la sostenibilidad de los puentes en entornos agresivos mediante la aplicación de técnicas de toma de decisiones grupales en el ámbito de los criterios múltiples. Aborda el desafío de combinar las dimensiones económica, ambiental y social en un único indicador holístico para la toma de decisiones en el diseño de infraestructuras.
  • El estudio evalúa cinco alternativas de diseño diferentes para un puente de hormigón expuesto a un entorno costero utilizando cuatro técnicas de toma de decisiones (ANP, TOPSIS, COPRAS y VIKOR). Los resultados indican que los hormigones que contienen pequeñas cantidades de humo de sílice funcionan mejor a lo largo de su ciclo de vida que otras soluciones que suelen aumentar la durabilidad.
  • La investigación contribuye al desarrollo de herramientas y métodos para evaluar la sostenibilidad de las infraestructuras y guiar las futuras acciones de diseño en diversas estructuras. Se alinea con el enfoque en promover las iniciativas de economía circular y el cumplimiento de los requisitos ambientales y sociales específicos en las licitaciones de proyectos públicos

Abstract:

The construction industry is increasingly recognized as critical in achieving Sustainable Development Goals. Construction activities and infrastructure have both beneficial and non-beneficial impacts, making infrastructure design a focal point of current research investigating how best to contribute to sustainability as society demands. Although methods exist to assess infrastructures’ economic, environmental, and social life cycle, the challenge remains in combining these dimensions into a single holistic indicator to facilitate decision-making. This study applies four decision-making techniques (ANP, TOPSIS, COPRAS, and VIKOR) to evaluate five different design alternatives for a concrete bridge exposed to a coastal environment. The results indicate that concretes containing even small amounts of silica fume perform better over their life cycle than other solutions usually considered to increase durability, such as water/cement ratio reduction or concrete cover increase.

Keywords:

Sustainable design, bridges, life cycle assessment, Analytic Network Process, TOPSIS, VIKOR, COPRAS, Multi-criteria decision-making

Reference:

NAVARRO, I.J.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2023). Enhancing sustainability assessment of bridges in aggressive environments through multi-criteria group decision-making. DYNA, 98(5):477-483. DOI:10.6036/10816

Os paso el artículo en abierto, tanto en inglés como en español.

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Optimización de estructuras de hormigón armado asistida por metamodelos considerando la interacción suelo-estructura

Acaban de publicarnos un artículo en Engineering Structures, revista indexada en el primer cuartil del JCR. El artículo propone una estrategia de optimización metaheurística asistida por metamodelos para minimizar las emisiones de CO₂ de las estructuras de armazón de hormigón armado, teniendo en cuenta la interacción suelo-estructura. El enfoque permite abordar problemas de optimización estructural de alta complejidad y, al mismo tiempo, lograr un ahorro computacional de alrededor del 90%. El trabajo se enmarca dentro del proyecto de investigación HYDELIFE que dirijo como investigador principal en la Universitat Politècnica de València.

Las contribuciones de este trabajo son las siguientes:

  • El artículo propone una estrategia de optimización metaheurística asistida por metamodelos para minimizar las emisiones de CO₂ de las estructuras de armazón de hormigón armado, teniendo en cuenta la interacción suelo-estructura.
  • El enfoque sugerido permite abordar problemas de optimización estructural de alta complejidad y, al mismo tiempo, lograr un ahorro computacional de alrededor del 90%.
  • El estudio muestra que incluir la interacción suelo-estructura conduce a resultados de diseño diferentes a los obtenidos con los soportes clásicos, y que los cimientos también resultan importantes dentro del ensamblaje estructural.
  • El enfoque metaheurístico permite obtener resultados (de media) con una precisión de hasta el 98,24% en los suelos cohesivos y del 98,10% en los suelos friccionales, en comparación con los resultados de la optimización heurística.

Abstract:

It is well known that conventional heuristic optimization is the most common approach to deal with structural optimization problems. However, metamodel-assisted optimization has become a valuable strategy for decreasing computational consumption. This paper applies conventional heuristic and Kriging-based meta-heuristic optimization to minimize the CO2 emissions of spatial reinforced concrete frame structures, considering an aspect usually ignored during modeling, such as the soil-structure interaction (SSI). Due to the particularities of the formulated problem, there are better strategies than simple Kriging-based optimization to solve it. Thus, a meta-heuristic strategy is proposed using a Kriging-based two-phase methodology and a local search algorithm. Three different models of structures are used in the study. Results show that including the SSI leads to different design results than those obtained using classical supports. The foundations, usually ignored in this type of research, also prove significant within the structural assembly. Additionally, using an appropriate coefficient of penalization, the meta-heuristic approach can find (on average) results up to 98.24% accuracy for cohesive soils and 98.10% for frictional ones compared with the results of the heuristic optimization, achieving computational savings of about 90%. Therefore, considering aspects such as the SSI, the proposed metamodeling strategy allows for dealing with high-complexity structural optimization problems.

Keywords:

Structural optimization; Reinforced concrete; Frame structures; CO₂ emissions; Metamodel; Kriging; Soil-structure interaction

Reference:

NEGRÍN, I.; KRIPKA, M.; YEPES, V. (2023). Metamodel-assisted meta-heuristic design optimization of reinforced concrete frame structures considering soil-structure interaction. Engineering Structures, 293:116657. DOI:10.1016/j.engstruct.2023.116657

Al tratarse de un artículo publicado en abierto, os dejo el mismo para su descarga. Espero que os sea de interés.

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