Desarrollo de una herramienta inform?tica para el an?lisis, dise?o y optimizaci?n estructural empleando modelado param?trico y algoritmo gen?tico en edificios de p?rticos de concreto armado

Abstract

Frente a la explosi?n de la inteligencia artificial y el r?pido crecimiento de la velocidad de los procesadores de las computadoras y el abaratamiento de sus componentes, en los ?ltimos a?os, se ha dado un gran impulso a una rama de la ingenier?a conocida como optimizaci?n estructural, donde los problemas de dise?o se formulan en base a una funci?n objetivo, variables de decisi?n, par?metros y restricciones. La tendencia actual es utilizar m?todos num?ricos de b?squeda directa para abordar problemas dif?ciles del mundo real; esto elimina la necesidad de obtener la derivada de la funci?n que se est? optimizando y acelera el proceso de dise?o, al mismo tiempo que reduce el costo y los materiales. En este trabajo se desarroll? una aplicativo de escritorio denominado SADAI que modela, analiza, dise?a y realiza una optimizaci?n econ?mica de p?rticos planos y tridimensional de concreto armado. La herramienta emplea como motor de an?lisis estructural a OpenSees. El software aplica un tipo de metaheur?stica bio-inspirada correspondiente al grupo de algoritmos evolutivos, espec?ficamente se implementa una versi?n mejorada y robusta de un algoritmo gen?tico. Para la creaci?n de la interfaz gr?fica de usuario se usa el framework de Qt. El estudio contempl? la optimizaci?n de secciones que permita minimizar el costo directo de la estructura, se presenta dos ejemplos num?ricos con geometr?a constante y como variables de decisi?n la secci?n transversal y armadura de refuerzo por flexi?n y cortante para las vigas y columnas. El dise?o de los elementos estructurales se realiz? conforme a las restricciones y requerimientos de la norma E.020, E.030 y E.060 del reglamento nacional de edificaciones para cargas de gravedad, viento y s?smicas. Por ?ltimo, se muestra una comparaci?n de los resultados de los p?rticos 2D y 3D, que presentan soluciones m?s rentables con ahorros de 18.50% y el 8.95% a nivel del casco estructural en comparaci?n con los dise?os convencionales