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Resultados de la b煤squeda By Etiquetas: puentes


Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety

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http://authors.elsevier.com/a/1TROAW4G4Bhqk

Abstract:聽This paper presents a multiobjective optimization of post-tensioned concrete road bridges in terms of cost, CO2 emissions, and overall safety factor. A computer tool links the optimization modulus with a set of modules for the finite-element analysis and limit states verification. This is applied for the case study of a three-span continuous post-tensioned box-girder road bridge, located in a coastal region. A multiobjective harmony search is used to automatically search a set of optimum structural solutions regarding the geometry, concrete strength, reinforcing and post-tensioned steel. Diversification strategies are combined with intensification strategies to improve solution quality. Results indicate that cost and CO2 emissions are close to each other for any safety range. A one-euro reduction, involves a 2.34聽kg CO2 emissions reduction. Output identifies the best variables to improve safety and the critical limit states. This tool also provides bridge managers with a set of trade-off optimum solutions, which balance their preferences most closely, and meet the requirements previously defined.

Keywords

  • Multiobjective optimization;
  • CO2 emissions;
  • Safety;
  • Post-tensioned concrete;
  • Box-girder bridge;
  • Multiobjective harmony search

Highlights

  • A multiobjective optimization of post-tensioned concrete road bridges is presented.
  • A computer tool combines finite-element analysis and limit states verification.
  • Output provides a trade-off between cost, CO2 emissions, and overall safety factor.
  • Near the optima, a one-euro reduction represents a 2.34聽kg CO2 emissions reduction.
  • Results show the cheapest and most eco-friendly variables for improving safety.

Reference:

GARC脥A-SEGURA, T.; YEPES, V. (2016). Multiobjective optimization of post-tensioned concrete box-girder road bridges considering cost, CO2 emissions, and safety. Engineering Structures, 125:325-336.聽DOI: 10.1016/j.engstruct.2016.07.012.

11 agosto, 2016
 
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Teor铆a del valor extremo aplicada a la optimizaci贸n de puentes

camion grande_tcm17-2842Resumen–El art铆culo establece un criterio de parada para un聽algoritmo multiarranque basado en el recocido simulado聽aplicado a la optimizaci贸n de losas de puentes de vigas聽prefabricadas de hormig贸n pretensado. Para ello se ha聽comprobado que los 贸ptimos locales encontrados constituyen聽valores extremos que ajustan a una funci贸n Weibull de tres聽par谩metros, siendo el de posici贸n, 纬, una estimaci贸n del聽贸ptimo global que puede alcanzar el algoritmo. Se puede聽estimar un intervalo de confianza para 纬 ajustando una聽distribuci贸n Weibull a muestras de 贸ptimos locales extra铆das聽mediante una t茅cnica bootstrap de los 贸ptimos disponibles. El聽algoritmo multiarranque se detendr谩 cuando se acote el聽intervalo de confianza y la diferencia entre el menor coste聽encontrado y el te贸rico ajustado a dicha funci贸n Weibull.

Palabras clave— Puentes pretensados, teor铆a del valor聽extremo, recocido simulado, optimizaci贸n heur铆stica, dise帽o聽de estructuras.

Referencia:聽YEPES, V.; MART脥, J.V. (2015).聽Teor铆a del valor extremo como criterio de parada en algoritmos estoc谩sticos multiarranque. Aplicaci贸n a la optimizaci贸n heur铆stica de puentes.聽X Congreso Espa帽ol de Metaheur铆sticas, Algoritmos Evolutivos y Bioinspirados – MAEB 2015, 4-6 de febrero, M茅rida, 聽329-336.聽ISBN:聽978-84-697-2150-6.

18 febrero, 2015
 
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Aplicaci贸n de metaheur铆sticas en la optimizaci贸n de pasos superiores de carreteras

VigasArtesas_09Resumen–El art铆culo se ocupa de la optimizaci贸n econ贸mica聽de los tableros de los pasos superiores de carreteras formados聽por una losa de hormig贸n ejecutada in situ y dos vigas artesa聽prefabricadas de hormig贸n pretensado autocompactable. Se聽comprueba la eficacia de las distintas metaheur铆sticas聽aplicadas en la optimizaci贸n: 鈥渄escent local search鈥 (DLS),聽鈥渟imulated annealing鈥 (SA), 鈥渢hreshold accepting鈥 (TA),聽鈥済enetic algoritms鈥 (GA) y 鈥渕emetic algorithms鈥 (MA). Los聽c谩lculos de las tensiones y de sus envolventes, son聽programados en lenguaje fortran 聽directamente por los聽autores. Los algoritmos de optimizaci贸n heur铆stica se aplican聽a un tablero de 35 m de luz y 12 m de ancho. Los par谩metros聽que definen la forma de la secci贸n de la viga se adaptan a los聽moldes de una instalaci贸n de prefabricados. El ejemplo que se聽analiza consta de 59 variables discretas. El m贸dulo de la聽evaluaci贸n incluye los estados l铆mite 煤ltimo y de servicio que聽se aplican com煤nmente para estas estructuras: flexi贸n,聽cortante, torsor, fisuraci贸n, flechas, etc. Los algoritmos SA y聽TA se han calibrado previamente a partir del DLS, y el MA a聽partir del GA y del SA. Cada heur铆stica se procesa nueve聽veces, obteni茅ndose informaci贸n estad铆stica sobre el valor聽m铆nimo, el medio y las desviaciones. Se realiza un an谩lisis del聽rendimiento de las distintas heur铆sticas, basado en un estudio聽de las soluciones Pareto-贸ptimas entre tiempo de ejecuci贸n y聽rendimiento. Los mejores resultados se obtienen para el SA y聽el TA, siendo el coste m铆nimo de 108008 鈧, correspondiente al聽SA. Finalmente, entre las principales conclusiones de este聽estudio, destaca que las soluciones y los tiempos de proceso聽computacional son tales, que estos m茅todos se pueden aplicar聽de un modo pr谩ctico a casos reales, y que el conocimiento聽derivado del uso de estos algoritmos permiten 聽recomendar聽rangos de valores para emplearlos en el dise帽o optimizado de聽estas estructuras y en su aplicaci贸n para los聽predimensionados de las variables.

Palabras clave鈥擮ptimizaci贸n, metaheur铆stica, puentes, pasos聽superiores, dise帽o de estructuras.

Referencia: MART脥, J.V.; YEPES, V.; GARC脥A-SEGURA, T. (2015). Aplicaci贸n de metaheur铆sticas en la optimizaci贸n de pasos superiores de carreteras. X Congreso Espa帽ol de Metaheur铆sticas, Algoritmos Evolutivos y Bioinspirados 鈥 MAEB 2015, 4-6 de febrero, M茅rida, pp. 241-247. ISBN:聽978-84-697-2150-6.

12 febrero, 2015
 
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El ICITECH-UPV desarrolla un m茅todo que reduce costes y emisiones de CO2 a partir del comportamiento de las luci茅rnagas

NOTICIA UPV:聽http://www.upv.es/noticias-upv/noticia-7028-diseno-de-puent-es.html

V铆ctor Yepes, Jos茅 Vicente Mart铆 y Tatiana Garc铆a, investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnolog铆a del Hormig贸n de la Universitat Polit猫cnica de Val猫ncia (ICITECH-UPV), han desarrollado una metodolog铆a que permite minimizar las emisiones de di贸xido de carbono (CO2) y los costes de los puentes de carretera de vigas de hormig贸n – en concreto, los de vigas de hormig贸n pretensado prefabricadas con secci贸n transversal en doble U – a partir de la simulaci贸n con ordenador, a la hora del dise帽o de la infraestructura, del comportamiento social de las luci茅rnagas

Las luci茅rnagas se comportan de forma inteligente como colectivo, y basan su comportamiento social en la luminosidad que emiten (luciferina), generando patrones v谩lidos cuando se trasladan al dise帽o de puentes de carretera de vigas de hormig贸n.

Ahorros significativos聽de costes

“Su caracter铆stica m谩s distintiva es el cortejo nocturno”, explica V铆ctor Yepes. “Los machos patrullan en busca de pareja con un vuelo caracter铆stico, mientras emiten secuencias de destellos de luz propios de cada especie a las que las hembras de la misma pueden responder con destellos espec铆ficos, dando lugar al apareamiento”.

“Cada luci茅rnaga selecciona”, prosigue Yepes, “utilizando un mecanismo probabil铆stico, un vecino que tiene un valor m谩s alto de luciferina que el suyo propio, y se mueve hacia 茅l. Trasladando este comportamiento al dise帽o de los puentes, se han conseguido ahorros significativos聽con respecto al dise帽o de puentes reales”.

Reducci贸n muy significativa tambi茅n de las emisiones de CO2

Adem谩s, los resultados indican que, de media, la reducci贸n de cada euro en coste permite ahorrar hasta 1,75 kg en emisiones de CO2, un dato de gran importancia cara a la reducci贸n de gases de efecto invernadero, responsables del calentamiento global del planeta.

Metodolog铆a desarrollada a partir de un algoritmo h铆brido de optimizaci贸n y el recocido simulado

En el desarrollo de la nueva metodolog铆a, los investigadores han utilizado un algoritmo h铆brido de optimizaci贸n por enjambre de luci茅rnagas (glow worm swarm optimization, GSO) y el recocido simulado (simulated anneling, SA), denominado SAGSO.

“En este algoritmo”, comenta Yepes, “la estructura del puente se define a partir de 40 variables, que incluyen los tipos de materiales y las armaduras de la viga y la losa. El algoritmo considera cada puente como una luci茅rnaga, de forma que un puente de menor coste o emisiones presenta un mayor valor de luciferina, es decir, resulta m谩s prometedor en la b煤squeda de mejores soluciones. Este principio permite optimizar al m谩ximo su dise帽o”

Este trabajo se enmarca dentro del proyecto HORSOST, financiado por el Ministerio de Econom铆a y Competitividad.

M谩s informaci贸n

Os dejo la entrevista que nos hicieron al respecto en Radio Nacional de Espa帽a Comunidad Valenciana.

Agradecimientos: Los autores agradecen el aporte financiero realizado para este trabajo por parte del Ministerio de Ciencia e Innovaci贸n (Proyecto de Investigaci贸n BIA2011-23602).

20 noviembre, 2014
 
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Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing

Dise帽o de puentes de carretera de hormig贸n prefabricado pretensado usando un algoritmo h铆brido basado en el recocido simulado

MART脥, J.V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; YEPES, V.; ALCAL脕, J. (2013). Design of prestressed concrete precast road bridges with hybrid simulated annealing. Engineering Structures, 48:342-352. DOI:10.1016/j.engstruct.2012.09.014. ISSN: 0141-0296.(link)

Artesa-Img6122En este trabajo se describe un m茅todo para el an谩lisis y el dise帽o de puentes de carretera prefabricados de hormig贸n pretensado, con secci贸n transversal en doble U y vanos isost谩ticos. El procedimiento utilizado para resolver este problema combinatorio es una variante del algoritmo del recocido simulado, usando como movimiento basado en un operador de mutaci贸n de los algoritmos gen茅ticos (SAMO). El algoritmo se aplica al coste econ贸mico de estas estructuras a lo largo de las diferentes etapas de su fabricaci贸n, transporte y construcci贸n. El problema implica 59 variables de dise帽o discretas para definir la geometr铆a de la viga y de la losa, los materiales en estos dos elementos, y la armadura activa y pasiva. Del estudio param茅trico se concluye una buena correlaci贸n entre el coste, las caracter铆sticas geom茅tricas y el armado con respecto a la luz del puente, lo cual es de gran inter茅s para el predimensionamiento de estos puentes prefabricados. Tambi茅n se realiz贸 un an谩lisis de sensibilidad al cambio de los costes, comprob谩ndose que si existe un aumento del 20% en el coste del acero, entonces se produce un incremento del 11,82% del coste total. Sin embargo, un aumento en el 20% en el coste del hormig贸n, produce s贸lo un incremento del 4,20% en el coste total, 2,8 veces menos. Este an谩lisis tambi茅n mostr贸 que las caracter铆sticas de los puentes optimizados dependen de los escenarios econ贸micos contemplados para el precio del acero y del hormig贸n. Indicar por 煤ltimo que existe un incremento del volumen necesario de hormig贸n cuando se eleva el coste del acero; pero sorprendentemente, la variaci贸n en el volumen de hormig贸n es casi insensible a su encarecimiento.

imagen

Resultados interesantes:

  • El coste del puente se duplica cuando la luz aumenta de 20 a 40 m.
  • La resistencia caracter铆stica del hormig贸n en la viga oscila entre 40 y 聽50 MPa para los rangos entre 20 y 40 m de聽luz, mientras que en la losa聽se encuentra entre 35 y 40 MPa.
  • El canto de la viga presenta una esbeltez que no baja de聽L/18.
  • El espesor de las almas es de 10 cm en todos los casos. El resto de variables se encuentran en funci贸n de la luz y permiten un predimensionamiento de la estructura.
  • El estudio de sensibilidad de precios indica que un incremento del 20% en el coste del acero supone un aumento del coste total del 11,82%. Sin embargo, el incremento es del 20% en el hormig贸n, el coste total s贸lo sube un 4,20%. La subida del acero lleva a estructuras con menos cuant铆as de acero, pero existe una聽variaci贸n significativa en el volumen del hormig贸n cuando 茅ste sube el 20%.

ABSTRACT

This paper describes one approach to the analysis and design of prestressed concrete precast road聽bridges, with double U-shaped cross-section and isostatic spans. The procedure used to solve the combinatorial聽problem is a variant of simulated annealing with a neighborhood move based on the mutation聽operator from the genetic algorithms (SAMO). This algorithm is applied to the economic cost of these聽structures at different stages of manufacturing, transportation and construction. The problem involved聽59 discrete design variables for the geometry of the beam and the slab, materials in the two elements,聽as well as active and passive reinforcement. The parametric study showed a good correlation for the cost,聽geometric and reinforcement characteristics with the span length, which can be useful for the day-to-day聽design of PC precast bridges. A cost sensitivity analysis first indicates that a maximum 20% rise in steel聽costs leads to an 11.82% increase in the cost, while a 20% rise in concrete costs increases the cost up to聽4.20%, namely 2.8 times less. The analysis also indicated that the characteristics of the cost-optimized聽bridges are somewhat influenced by different economic scenarios for steel and concrete costs. Finally,聽there is a growth in the volume of concrete when the steel cost rises; surprisingly, the variation in the聽volume of concrete is almost insensitive to its rising price.

KEYWORDS

Concrete structures;聽Heuristic optimization;聽Precast beams;聽Prestressed concrete structures;聽Simulated annealing;聽Structural design

Dise帽o autom谩tico de tableros 贸ptimos de puentes de carretera de vigas artesa prefabricadas mediante algoritmos mem茅ticos h铆bridos

MART脥, J.V.; YEPES, V.; GONZ脕LEZ-VIDOSA, F.; LUZ, A. (2014).聽Dise帽o autom谩tico de tableros 贸ptimos de puentes de carretera de vigas artesa prefabricadas mediante algoritmos mem茅ticos h铆bridos.Revista Internacional de M茅todos Num茅ricos para C谩lculo y Dise帽o en Ingenier铆a,聽30(3), 145-154.DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rimni.2013.04.010.

RESUMEN

Este art铆culo se ocupa del dise帽o autom谩tico de tableros de puentes de vigas artesa pretensadas prefabricadas de coste m铆nimo, empleando para ello un algoritmo mem茅tico h铆brido, que combina la b煤squeda poblacional de soluciones mediante algoritmos gen茅ticos y una b煤squeda por entornos variable (VDNS). Este algoritmo se aplica a un puente formado por dos vigas isost谩ticas con luces entre apoyos de entre 20 y 40 m y una losa de 12 m de ancho. La estructura analizada consta de 40 variables discretas. El m贸dulo de la evaluaci贸n considera los estados l铆mite 煤ltimo y de servicio que se aplican habitualmente para estas estructuras: flexi贸n, cortante, torsor, fisuraci贸n, flechas, etc. El uso del algoritmo mem茅tico requiere previamente su calibraci贸n. Cada una de las heur铆sticas se procesa 12 veces, obteni茅ndose informaci贸n estad铆stica sobre el valor m铆nimo, el medio y las desviaciones. El estudio param茅trico muestra una buena correlaci贸n del coste, del n煤mero de torones y de las cuant铆as de acero pasivo y hormig贸n de la viga con la luz. Se han comprobado ahorros entre un 8 y un 50% respecto a otras estructuras realmente ejecutadas. El procedimiento presentado permite la aplicaci贸n pr谩ctica al dise帽o real y su adaptaci贸n al proceso de prefabricaci贸n.

Palabras clave: Hormig贸n estructural; Optimizaci贸n heur铆stica; Vigas prefabricadas; Estructuras pretensadas; Algoritmos mem茅ticos; Dise帽o estructural; Puentes.

Enlace:聽http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0213131513000606

Universidad Politécnica de Valencia