Optimización del diseño de estructuras de acero en cobertura mediante el método de algoritmos genéticos

Abstract

En el presente trabajo de investigación se desarrolla una optimización del diseño de estructuras de acero en cobertura mediante algoritmos genéticos (AG) mediante la programación en el lenguaje fortran y la Interfaz de Programación de Aplicaciones (API) de SAP2000 v.19, con el objetivo de reducir la cantidad de material y con ellos el costo, el método de AG es un modelo metaheurístico el cual consiste en hacer búsquedas aleatorias en el espacio de solución de las variables con ciertas restricciones con una aproximación más cercana a la función objetivo (FO), para lo cual se tendrá en cuenta la optimización de sección o definida para el AG variables de la Función Objetivo para el cual se consideraron 5 variables con la finalidad de uniformizar las regiones de la viga principal y vigueta siendo estas la diagonal, brida inferior, brida superior, correa interior y correa exterior. Para la inicialización de la optimización del diseño de estructuras de acero se Consideró todos los perfiles de secciones a partir del cual se creara una población Dinámica que ira convergiendo a la solución más óptima respetando las restricción, para estas se consideró el diseño de resistencia mediante el método de Load and Resístanse factor designa (LRFD) que se considera en la E.090 del Reglamento Nacional de Edificaciones, los límites de desplazamientos verticales de los nodos y las restricciones de la relación de esbeltez para los elementos sometidos a compresión, a su vez se declaró los parámetros del AG dado por probabilidad de cruzamiento (40% estrategia de simple cruce), probabilidad de mutación (20 %), elitismo de 5 y número máximo de generaciones según a la cantidad de secciones que presenta un perfil. Se diseñó la estructura metálica en cobertura del complejo Juan Pablo II (muestra) para el cual se evaluaron cinco tipos de perfiles circular, tubular, cuadrado, Angulo y IPN. Para sus diferentes secciones comerciales para la obtención de la cantidad de material o peso representativo de la viga y vigueta. Los resultados obtenidos para la sección optima es tubular con una reducción de material de 27.22 %, con un peso representativo de 11429.10 kg. cuyas variables de la función objetivo son los diámetros exteriores de la sección transversal de los diferente elementos estructurales las cuales vienen a ser diagonal 1“, brida inferior 2 3/8“, brida superior 1 1/2“,correa interior 1\ y correa exterior 1 1/2“.