Optimizando la ubicación de soportes bajo una losa de piso monolítica
Autores: Chepurnenko, Anton; Turina, Vasilina; Akopyan, Vladimir
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Optimizando la ubicación de soportes bajo una losa de piso monolítica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Civil y Estructural
Palabras clave
Losas de concreto reforzado
Optimización
Soportes puntuales
Método de elementos finitos
Métodos de optimización no lineales
Valor de deflexión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 51
Citaciones: Sin citaciones
Las losas de piso de concreto reforzado monolíticas son uno de los tipos más comunes de estructuras de edificios, y su optimización es una tarea urgente. El artículo presenta la metodología para encontrar la posición óptima de soportes puntuales bajo una losa de concreto reforzado de configuración arbitraria bajo carga arbitraria. La losa se considera delgada, elástica e isotrópica, con rigidez constante en toda el área, es decir, no se tiene en cuenta el refuerzo o es constante. La solución se realiza utilizando el método de elementos finitos en combinación con métodos de optimización no lineales. El análisis de elementos finitos es implementado por los autores en el entorno MATLAB (R2024a) de tal manera que la ubicación de las columnas puede no coincidir con los nodos de la malla de elementos finitos de la losa. Esto permite aumentar significativamente la eficiencia de la solución del problema de optimización en comparación con los algoritmos utilizados anteriormente, incluido el método de Monte Carlo. Las condiciones de contorno se tienen en cuenta utilizando el método del multiplicador de Lagrange. Como criterio de optimización, se utiliza el valor máximo de deflexión, así como el valor de la energía de deformación potencial. Se compara la efectividad de seis métodos de optimización no lineales en el ejemplo de una losa cuadrada bajo la acción de una carga uniformemente distribuida. Para las soluciones obtenidas utilizando la búsqueda de patrones, el recocido simulado y los métodos de punto interno, las deflexiones máximas son al menos 1.2 veces más altas que para las soluciones obtenidas utilizando el método de enjambre de partículas y el algoritmo genético. También se presenta un ejemplo de optimización de un objeto real. Al cambiar la posición de siete columnas, fue posible reducir la deflexión máxima de la losa de piso en 1.6 veces.
Descripción
Las losas de piso de concreto reforzado monolíticas son uno de los tipos más comunes de estructuras de edificios, y su optimización es una tarea urgente. El artículo presenta la metodología para encontrar la posición óptima de soportes puntuales bajo una losa de concreto reforzado de configuración arbitraria bajo carga arbitraria. La losa se considera delgada, elástica e isotrópica, con rigidez constante en toda el área, es decir, no se tiene en cuenta el refuerzo o es constante. La solución se realiza utilizando el método de elementos finitos en combinación con métodos de optimización no lineales. El análisis de elementos finitos es implementado por los autores en el entorno MATLAB (R2024a) de tal manera que la ubicación de las columnas puede no coincidir con los nodos de la malla de elementos finitos de la losa. Esto permite aumentar significativamente la eficiencia de la solución del problema de optimización en comparación con los algoritmos utilizados anteriormente, incluido el método de Monte Carlo. Las condiciones de contorno se tienen en cuenta utilizando el método del multiplicador de Lagrange. Como criterio de optimización, se utiliza el valor máximo de deflexión, así como el valor de la energía de deformación potencial. Se compara la efectividad de seis métodos de optimización no lineales en el ejemplo de una losa cuadrada bajo la acción de una carga uniformemente distribuida. Para las soluciones obtenidas utilizando la búsqueda de patrones, el recocido simulado y los métodos de punto interno, las deflexiones máximas son al menos 1.2 veces más altas que para las soluciones obtenidas utilizando el método de enjambre de partículas y el algoritmo genético. También se presenta un ejemplo de optimización de un objeto real. Al cambiar la posición de siete columnas, fue posible reducir la deflexión máxima de la losa de piso en 1.6 veces.