Técnica de programación cuadrática secuencial (SQP) para obtener la optimización de vigas principales de puentes tipo arco de concreto armado.
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2016-01-01
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Universidad Nacional de Huancavelica
Resumen
En estos años de avance computacional y tecnológico se ha visto una mejora extraordinaria de una rama de la ingeniarla llamada "optimización estructurar para la resolución de los problemas de diseño estructural de cuales se plantean plataformas en base a una o varias funciones objetivo. Del mismo modo en estos últimos años, para realizar un diseño estructural hacia falta de mucha pericia por parte del Ingeniero proyectista y como también le demandaba mucho tiempo en el diseño en mayor parte en los ciclos del proceso iterativo del culo.
En lo referente a la optimización estructural he planteado una metodología para realizar un Diseño de Costo Optimo (DCO) para vigas principales de un puente tipo arco de concreto armado con respecto a las solicitaciones de carga requeridas y de acuerdo con la normatividad del ACI 318S-11 y del AASHTO LRFD-2012, todo ello mediante el uso de la minimización matemática de la función objetivo del costo de nuestra estructura, esta función comprende la suma de los costos reales de las partidas de concreto, el acero estructural, el encofrado y desencofrado Incluido los costos de mano de obra para dichas partidas.
El programa MATLAB R2013a cuenta con muchos algoritmos ya desarrollados y resueltos como es para el caso de la optimización, dentro de sus librerías de optimización “Toolbox" se tiene acceso a muchas técnicas de programación lineal y no lineal, de los cuales en nuestro caso particular se utilizó la minimización matemática con la función "fmincon” y por consiguiente el método de resolución es el algoritmo de Conjunto Activo (Active Set) o método de Programación Cuadrática Secuencial (SQP). Para la obtención del DCO de nuestro problema en particular, se realizó mediante la estructuración e implementación de la técnica de SQP, también se hizo una contrastación para la verificación de los resultados en referencia a un diseño tradicional.
El problema que se logró solucionar aplicando la técnica del SQP y como ejemplo he tomado el proyecto denominado "Instalación del Puente Vehicular Alberto Benavides de la Quintana Sobre el Rio Ichu del Barrio de San Cristóbal, Distrito de Huancavelica, Provincia de Huancavelica - Huancavelicana (Puente Integración), donde se pudo apreciar en comparación a un diseño tradicional los ahorros significativos del costo para la viga principal en arco que fueron: en un 30% para el arranque de la viga, un 23% a U4 de la viga y un 37% en la clave del mismo, finalmente obteniendo un ahorro promedio del 29% con un margen de error de +/-10% en cada estación de la viga; por tanto concluyo que el DCO es una metodología a económicamente viable para cualquier tipo de diseño estructural u obra civil en general.
Descripción
Palabras clave
Estructura, Optimización, Diseño