UNIVERSITAT POLITÈCNICA VALÈNCIA
 
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Autor/a: Víctor Molina Jotel

Defensa:2016

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La estructura objeto de la presente investigación se corresponde con el tablero de un puente peatonal de un vano, construido mediante hormigón postesado y con una sección transversal en T. Dicha tipología de sección constituye una solución frecuentemente utilizada en pasarelas prefabricadas de hormigón, por lo que la elección de dicho elemento es susceptible de ser optimizada dada la repetición de la construcción de este tipo de estructuras en la vida real. El objetivo de este trabajo ha sido el de aplicar técnicas de optimización estructural a esta tipología de construcciones bajo criterios económicos y de sostenibilidad ambiental (mínima emisión de CO2 y mínimo consumo de energía). Para ello, se ha realizado una extensa revisión bibliográfica que ha permitido por un lado conocer la clasificación y funcionamiento de las técnicas heurísticas y metaheurísticas más utilizadas y por otro, conocer el estado del arte en la aplicación de dichas técnicas a la optimización de estructuras de hormigón. Tras dicha revisión, se han definido las características del problema y se ha procedido a la optimización de dichos tableros mediante la implementación de un programa informático de diseño y comprobación estructural creado específicamente para el presente estudio en lenguaje M (lenguaje de programación propio del software MATLAB, MATrix LABoratory). El código de programación generado nos permite plantear el problema de un modo más complejo, realizando un estudio de estructuras reales, con una definición completa del tablero y con todas las comprobaciones que la normativa exige para este tipo de estructuras. El desarrollo de la optimización consiste en la generación aleatoria de las variables que definen la solución del tablero de la estructura para posteriormente realizar un proceso automático que engloba todas las comprobaciones estructurales. Tras analizar la factibilidad de la solución se procede a la evaluación del coste económico y medioambiental (emisiones de CO2 y energía consumida) que conlleva su ejecución a partir del cálculo de las mediciones correspondientes. El trabajo define un esquema general para la optimización monoobjetivo y multiobjetivo del tablero de la pasarela para lo cual se han implementado dos algoritmos de optimización: el primero de ellos permite realizar una optimización monoobjetivo mediante la heurística de cristalización simulada SA, analizando los diferentes criterios de forma independiente (coste económico, emisiones de CO2 y energía consumida) mientras que el segundo permite realizar una optimización multiobjetivo mediante el método de Suppapitnarm para la Optimización Multiobjetivo con Cristalización Simulada (SMOSA), considerando los tres objetivos de manera simultánea. Los dos algoritmos (SA y SMOSA) han sido debidamente calibrados para mejorar su funcionamiento mediante el análisis de los parámetros característicos de este tipo de técnicas de optimización (calibración de movimientos, longitudes de cadena de Markov, coeficientes de enfriamiento, criterios de parada, etc.). Una vez seleccionada la mejor calibración, se ha estudiado el número de reinicios necesarios para conseguir soluciones de calidad con una probabilidad suficientemente alta, utilizando un criterio de estabilización de medias y desviaciones típicas. Posteriormente y con la finalidad de analizar cómo afecta la variación de precio de los materiales a la búsqueda de la solución óptima se ha realizado un estudio sobre la sensibilidad de costes. Para ello, se han tomado variaciones de precio de los diferentes materiales (reducciones/incrementos porcentuales del -50%, 100% y 200%) respecto de los precios de referencia. Los resultados muestran una sensibilidad más acusada con la variación del precio del hormigón y se observa como el diseño del tablero se adapta para reducir su coste en función del material afectado por la variación de precio.

DIRECTOR@/S