Optimización heurística en función al costo de edificaciones regulares de concreto armado de mediana altura en la ciudad de Lima

Abstract

En la etapa de diseño estructural, el predimensionamiento de los elementos estructurales y la experiencia del ingeniero civil son fundamentales para definir un diseño inicial que cumpla con las normativas peruanas vigentes. Si la estructura cumple con dichas normativas, generalmente no se realizan más ajustes en las dimensiones de los elementos, lo que impide explorar soluciones alternativas que podrían reducir costos manteniendo el cumplimiento normativo. Esta investigación aplica métodos heurísticos para optimizar estructuras regulares de concreto armado de mediana altura en Lima, con el objetivo de reducir costos en los elementos estructurales. Para ello, se sigue el siguiente procedimiento: (1) Definir los parámetros inalterables y las variables de diseño, las cuales pueden asumir un conjunto de valores específicos durante el proceso de optimización. (2) Establecer restricciones que aseguren el cumplimiento de las normas peruanas E.030 y E.060, y que reduzcan el esfuerzo computacional limitando los intervalos de variación de las variables de diseño. (3) Seleccionar el método heurístico a emplear. Inicialmente, se utilizará el método de saltos múltiples aleatorios para definir una solución de partida sólida en el proceso de optimización. La aplicación de estos métodos permitirá explorar soluciones estructurales más eficientes y económicas sin comprometer la seguridad ni el cumplimiento normativo, contribuyendo así a un diseño estructural óptimo para edificaciones de mediana altura en la ciudad de Lima.

The structural design stage of buildings requires an initial pre-dimensioning of the structural elements and also the experience of the civil engineer. This pre- dimensioning is very helpful in obtaining an initial design for the building, which can comply with current Peruvian standards and, if it does not comply, some modifications are made to the dimensions of the structural elements. In most cases, when it is seen that the structure complies with the regulations, changes are no longer made to the dimensions or properties of the structural elements of the buildings, so the engineer in charge of carrying out the design could not know if there is one or many solutions that comply with current Peruvian standards and are less expensive than the one initially designed. This research makes use of heuristic methods for the structural optimization of regular medium-rise reinforced concrete structures for the city of Lima, with the aim of reducing the costs of the structural elements. To solve the optimization problem using these heuristic methods, the following procedure must be carried out: 1) Define the constant variables, which remain unchanged throughout the optimization problem, and the discrete variables, which can assume a specific set of values and vary as the optimization process progresses. 2) Establish the restrictions to which the structure to be optimized will be subject. These restrictions will help to comply with the requirements established by the Peruvian standards E.030 and E.060, in addition to being able to reduce the computational effort, since the variation intervals of the discrete variables can be reduced. 3) Establish the heuristic method to be used. As a first step, it is essential to use the random multiple jump method to define an initial solution, since this approach is fundamental to guarantee a robust starting point in structural optimization. The application of these optimization methods could help reduce the costs of the structural elements of regular reinforced concrete structures of medium height in the city of Lima.