Optimización simultánea del coste y de la constructibilidad de pilares de hormigón armado

Os paso a continuación la comunicación completa presentada en el XL Ibero-Latin-American Congress on Computational Methods in Engineering (CILAMCE 2019), que tuvo lugar en Natal/RN, Brasil, del 11 al 14 de noviembre de 2019.

ABSTRACT:

Structural design, in general, consists of an iterative process developed with base on the intuition and previous experience of the designer. This strategy makes the design exhaustive and makes difficult to obtain the best solution. In addition, usually only one design criterion is adopted, being usually cost or weight. If other issues are considered, such as the environmental impact or construction facility, a more complex problem need to be solved. In such context, the aim of this work is to present the development and implementation of a formulation for obtaining optimal sections of reinforced concrete columns subjected to uniaxial flexural compression, taking as objectives the minimization of the cost and the maximization of the constructability. The constraints of the problem are based on the verification of strength proposed by the Brazilian code ABNT NBR 6118/2014. To the optimization of the column section, Simulated Annealing optimization method was adopted, in which the amount and diameters of the reinforcement bars and the dimensions of the columns cross sections were considered as discrete variables. The total cost is composed of the cost of steel bars, concrete, and formworks, and the maximization of constructability is obtained by minimizing the total number of steel bars. The optimized sections were compared to those obtained considering only the cost as the objective function. To the example considered, it was observed that a significant reduction of the number of steel bars can be achieved with a small increase on the section cost.

Keywords: Optimization, Reinforced concrete, Columns, Cost, Constructability

Reference:

KRIPKA, M.; YEPES, V.; GARCÍA-SEGURA, T. (2019). Otimização simultânea do custo e da constructibilidade de pilares em concreto armado. XL CILAMCE Ibero-Latin American Congress on Computational Methods in Engineering, 11-14 nov 2019, Natal/RN, Brazil.

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Encofrado prefabricado para pilares

Los encofrados pueden ser esencialmente de dos tipos, el “tradicional” de madera y los prefabricados, normalmente metálicos y de madera, aunque también se pueden utilizar otros materiales como el plástico o el cartón plastificado. Lo habitual hoy día es el uso de encofrado metálico debido a sus mayores rendimientos. Estos encofrados suelen suministrarse por empresas especializadas, siendo muy importante elegir el sistema comercial que más se adapte a las necesidades o a los procesos de trabajos previstos.

En los encofrados de madera se suelen “matar” las esquinas disponiendo unos listones triangulares llamados “berenjenos” que no solo mejoran la estética, sino que evitan la rotura de las esquinas y la aparición de árido sin recubrimiento o coqueras. Además, cuando tenemos una tipología estructural singular como un pilar con capitel o con una sección especial, los encofrados de madera se adaptan sin ningún problema.

En el caso del uso para pilares o columnas, los encofrados metálicos suelen estar formados por un bastidor metálico con cara encofrante de madera o chapa, orientado a la ejecución en las cuatro caras (cuadrados o rectangulares) o circulares. Estos paneles se encuentran normalizados, con dimensiones habituales entre los 50 y 100 cm, para permitir el manejo por los operarios y pensados para secciones cuadradas y rectangulares con lados múltiplos de 5 cm. Es posible realizar numerosas puestas (2-20, según el sistema) así como recuperar el sistema para sucesivos ciclos. Para reducir los tiempos de montaje, se simplifica el sistema de sujeción mediante cuña y chaveta, realizando la unión por disposición a tope de sus planos. La mayor ventaja de estos encofrados es que su rigidez evita el uso de puntales a modo de tornapuntas, aunque en el caso de superar 4 m de altura, o con el fin de facilitar su aplomado, puede ser conveniente utilizarlos.

Como suele ser habitual en estas entradas al blog, os dejo a continuación varios vídeos para que podáis ver cómo se realiza el montaje de este tipo de elementos auxiliares. Espero que os gusten.

El siguiente vídeo trata de la plataforma para el encofrado de pilares, desde donde el trabajador realiza la colocación del hormigón.

Referencias:

MARTÍ, J.V.; YEPES, V.; GONZÁLEZ, F. (2004). Temas de procedimientos de construcción. Cimbras, andamios y encofrados. Editorial de la Universidad Politécnica de Valencia. Ref. 2004.441.