Informes de la Construcción, Vol 67, No 540 (2015)

Diseño de estribos abiertos en puentes de carretera obtenidos mediante optimización híbrida de escalada estocástica


https://doi.org/10.3989/ic.14.089

A. Luz
ICITECH - Universitat Politècnica de València, España

V. Yepes
ICITECH - Universitat Politècnica de València, España

F. González-Vidosa
ICITECH - Universitat Politècnica de València, España

J. V. Martí
ICITECH - Universitat Politècnica de València, España

Resumen


Este artículo se ocupa del diseño automático de estribos abiertos de hormigón armado en puentes de carretera de coste mínimo, empleando para ello dos algoritmos híbridos de escalada estocástica con operadores de mutación basados en los algoritmos genéticos. Los algoritmos empleados se basan en el recocido simulado (SAMO) y en la aceptación por umbrales (TAMO). Ambos algoritmos se aplican a un estribo definido por 40 variables discretas. Se han comprobado ahorros económicos superiores al 18 % respecto a un estribo de referencia de una altura de 9 m realmente construido, con diferencias pequeñas entre ambos algoritmos, del 0,5 % a favor de SAMO. Además, se ha realizado un estudio paramétrico para alturas de estribo entre 6 y 15 m para diferentes tensiones admisibles del terreno que ofrece criterios de predimensionamiento a los proyectistas. Se ha comprobado, además, que el ahorro económico se localiza fundamentalmente en la zapata de estas estructuras.

Palabras clave


Hormigón estructural; optimización heurística; estribos; recocido simulado; aceptación por umbrales; diseño estructural; puentes

Texto completo:


HTML PDF XML

Referencias


(1) Martí, J.V., Yepes, V., González-Vidosa, F. (2015). A memetic algorithm approach to designing of precast-prestressed concrete road bridges with steel fiber-reinforcement. Journal of Structural Engineering ASCE, 141(2): 04014114. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0001058

(2) Martínez, F.J., González-Vidosa, F., Hospitaler, A., Yepes, V. (2010). Heuristic optimization of RC bridge piers with rectangular hollow sections. Computers & Structures, 88(5-6): 375-386. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruc.2009.11.009

(3) Hassanain, M.A., Loov, R.E. (2003). Cost optimization of concrete bridge infrastructure. Canadian Journal of Civil Engineering, 30(5): 841-849. http://dx.doi.org/10.1139/l03-045

(4) Hernández, S., Fontán, A.N., Díaz, J., Marcos, D. (2010). VTOP. An improved software for design optimization of prestressed concrete beams. Advances in Engineering Software, 41(3): 415-421. http://dx.doi.org/10.1016/j.advengsoft.2009.03.009

(5) Arockiasamy, M., Butrieng, N., Sivakumar, M. (2004). State-of-the-art of integral abutment bridges: design and practice. Journal of Bridge Engineering, 9(5): 497-506. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)1084-0702(2004)9:5(497)

(6) García-Villena, F. A., Carbonell-Márquez, J. F. (2014). Armado óptimo de secciones de hormigón posteso. Informes de la Construcción, 66(extra-1): m014.

(7) Calvo, J., Gracia, J., Bayo, E. (2014). Aplicación web para el análisis y dise-o de estructuras. Informes de la Construcción, 66(extra-1): m001.

(8) Parras Galán, L., Montes Tubío, M., García Guzmán, A., Entrenas Angulo, J.A., de Dios Palomares, R. (1985). Un método de optimización de estructuras articuladas estáticamente determinadas. Informes de la Construcción, 37(372): 65-73. http://dx.doi.org/10.3989/ic.1985.v37.i372.1857

(9) Cohn, M.Z., Dinovitzer, A.S. (1994). Application of structural optimization. Journal of Structural Engineering, 120(2): 617-649. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1994)120:2(617)

(10) Blum, C., Puchinger, J., Raidl, G.R., Roli, A. (2011). Hybrid metaheuristics in combinatorial optimization: A survey. Applied Soft Computing, 11(6): 4135-4151. http://dx.doi.org/10.1016/j.asoc.2011.02.032

(11) Holland, J.H. (1975). Adaptation in Natural and Artificial Systems. Ann Arbor, MI: University of Michigan Press.

(12) Kirkpatrick, S., Gelatt, C.D., Vecchi, M.P. (1983). Optimization by simulated annealing. Science, 220(4598): 671-680. http://dx.doi.org/10.1126/science.220.4598.671 PMid:17813860

(13) Krishnanand, K.N., Ghose, D. (2009). Glowworm swarm optimisation: a new method for optimising multi-modal functions. International Journal of Computational Intelligence Studies, 1(1): 93-119. http://dx.doi.org/10.1504/IJCISTUDIES.2009.025340

(14) Kicinger, R., Arciszewski, T., de Jong, K. (2005). Evolutionary computation and structural design: A survey of the stateof- the-art. Computers & Structures, 83(23-24): 1943-1978. http://dx.doi.org/10.1016/j.compstruc.2005.03.002

(15) Vázquez, M. (1995). Un nuevo algoritmo para la optimización de estructuras: el recocido simulado. Informes de la Construcción, 46(436): 49-69. http://dx.doi.org/10.3989/ic.1995.v46.i436.1084

(16) Orta, B. (2008). Optimización de láminas reticuladas de una capa. Informes de la Construcción, 60(511): 59-72.

(17) Balling, R.J.; Yao, X. (1997). Optimization of reinforced concrete frames. Journal of Structural Engineering, 123(2): 193-202, http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9445(1997)123:2(193)

(18) Perea, C., Alcalá, J., Yepes, V., González-Vidosa, F., Hospitaler, A. (2008). Design of reinforced concrete bridge frames by heuristic optimization. Advances in Engineering Software, 39(8): 676-688. http://dx.doi.org/10.1016/j.advengsoft.2007.07.007

(19) Carbonell, A. González-Vidosa, F. Yepes V. (2011). Design of reinforced concrete road vaults by heuristic optimization. Advances in Engineering Software, 42(4): 151-159. http://dx.doi.org/10.1016/j.advengsoft.2011.01.002

(20) Yepes, V., Alcalá, J., Perea, C., González-Vidosa, F. (2008). A parametric study of optimum earth-retaining walls by simulated annealing. Engineering Structures, 30(3): 821-830. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2007.05.023

(21) Yepes, V., Gonzalez-Vidosa, F., Alcalá, J., Villalba, P. (2012). CO2-optimization design of reinforced concrete retaining walls based on a VNS-threshold acceptance strategy. Journal of Computing in Civil Engineering, 26(3): 378-386. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)CP.1943-5487.0000140

(22) Yepes, V., Martí, J.V., García-Segura, T. (2015). Cost and CO2 emission optimization of precast-prestressed concrete Ubeam road bridges by a hybrid glowworm swarm algorithm. Automation in Construction, 49: 123-134. http://dx.doi.org/10.1016/j.autcon.2014.10.013

(23) Martínez-Martín, F., González-Vidosa, F., Hospitaler, A., Yepes, V. (2013). A parametric study of optimum tall piers for railway bridge viaducts. Structural Engineering and Mechanics, 45(6): 723-740. http://dx.doi.org/10.12989/sem.2013.45.6.723

(24) Arenas, J.J., Aparicio, A.C. (1984). Estribos de puente de tramo recto. Santander: Universidad de Cantabria.

(25) Yepes, V., Díaz, J., González-Vidosa, F., Alcalá, J. (2009). Statistical characterization of prestressed concrete road bridge decks. Revista de la Construcción, 8(2): 95-109. http://www7.uc.cl/ccivil_revista/revista/rev15/REVISTA_15.pdf.

(26) Ministerio de Fomento. (2008). EHE-08 Instrucción de Hormigón Estructural. Boletín Oficial del Estado, nº203. Espa-a.

(27) Soke, A., Bingul, Z. (2006). Hybrid genetic algorithm and simulated annealing for two dimensional non-guillotine rectangular packing problems. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 19(5): 557-567. http://dx.doi.org/10.1016/j.engappai.2005.12.003

(28) Wu, T.H., Chung, S.H., Chang, C.C. (2009). Hybrid simulated annealing algorithm with mutation operator to the cell formation problem with alternative process routings. Expert Systems with Applications, 36(2): 3652-3661. http://dx.doi.org/10.1016/j.eswa.2008.02.060

(29) Martí, J.V., González-Vidosa, F., Yepes, V., Alcalá, J. (2013). Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing. Engineering Structures, 48: 342-352. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2012.09.014

(30) Medina, J.R. (2001). Estimation of incident and reflected waves using simulated annealing. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, 127(4): 213-221. http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-950X(2001)127:4(213)

(31) Dowsland, K.A. (1993). Some experiments with simulated annealing techniques for packing problems. European Journal of Operational Research, 68(3), 389-399. http://dx.doi.org/10.1016/0377-2217(93)90195-S

(32) Dueck, G., Scheuer, T. (1990). Threshold accepting: A general purpose optimization algorithm superior to simulated annealing. Journal of Computation Physics, 90(1): 161-175. http://dx.doi.org/10.1016/0021-9991(90)90201-B

(33) Perea, C., Yepes, V., Alcalá, J., Hospitaler, A., González-Vidosa, F. (2010). A parametric study of optimum road frame bridges by threshold acceptance. Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, 17(6): 427-437




Copyright (c) 2015 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)

Licencia de Creative Commons
Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional.


Contacte con la revista informes@ietcc.csic.es

Soporte técnico soporte.tecnico.revistas@csic.es