Diseño automático de cerchas de gran escala : una comparación entre algoritmos libres de derivadas/Automatic Design of Large-Scale Trusses: A Comparison Between Derivative-Free Algorithms

El diseno de estructuras metalicas tipo cercha es un problema frecuente en la ingenieria civil, que requiere de la experiencia del ingeniero disenador para lograr una solucion estructural con buen desempeno y que pueda satisfacer las necesidades establecidas. En los Ultimos anos, el diseno de estos...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Ingeniería y ciencia (Medellín, Colombia) Vol. 16; no. 32; p. 83
Main Authors: Nino-Alvarez, Luis, Guevara-Corzo, Jeffrey, Begambre-Carrillo, Oscar
Format: Journal Article
Language:Spanish
Published: Universidad EAFIT 01-07-2020
Online Access:Get full text
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Description
Summary:El diseno de estructuras metalicas tipo cercha es un problema frecuente en la ingenieria civil, que requiere de la experiencia del ingeniero disenador para lograr una solucion estructural con buen desempeno y que pueda satisfacer las necesidades establecidas. En los Ultimos anos, el diseno de estos sistemas ha sido soportado mediante la aplicacion de diversos metodos de optimizacion, que permiten obtener soluciones optimas, dando cumplimiento a los objetivos de diseno propuestos, de forma automatica y en un menor tiempo de trabajo. Esta investigacion presenta la aplicacion de una serie de algoritmos metaheur sticos multiobjetivo para el diseno automatico de cerchas de gran escala. Se aplicaron los algoritmos NSGA-II, MOPSO y AMOSA, y se consideraron estructuras reportadas en la literatura conformadas por un numero elevado de elementos. El desempeno de los algoritmos se evaluo con base en el costo computacional, el criterio del hipervolumen y el comportamiento que tienen los algoritmos al aumentar la cantidad de iteraciones por ciclo de optimizacion. El espacio de busqueda usado en la optimizacion fue discreto, restringido por los perfiles de acero W disponibles en el mercado colombiano. Los resultados obtenidos demuestran que, para los problemas propuestos, el algoritmo MOPSO es el mas eficiente, seguido del AMOSA y del NSGA-II que mostro un costo computacional mayor. Finalmente, vale la pena mencionar que los tiempos de calculo fueron menores a una hora, para cerchas cercanas a los mil elementos. Palabras clave: Optimizacion metaheuristica multiobjetivo; estructuras articuladas; cercha; g ran escala. The design of steel trusses is a frequent problem in civil engineering, which requires the experience of the design engineer to achieve a structural solution with good performance and that can satisfy the established needs. In recent years, the design of these systems has been supported by the application of various methods of optimization, which allow optimal solutions, meeting the proposed design objectives, automatically and in a shorter time. This research presents the application of a series of multi-objective metaheuristic algorithms for the automatic design of large-scale trusses. The NSGA-II, MOPSO and AMOSA algorithms were applied and the structures reported in the literature were considered to be made up of a high number of elements. The performance of the algorithms was evaluated based on the computational cost, the hypervolume criterion and the behavior that the algorithms have when increasing the amount of iterations per optimization cycle. The search space used in the optimization was discrete, restricted by the W steel profiles available in the Colombian market. The results obtained show that, for the proposed problems, the MOPSO algorithm is the most efficient, followed by the AMOSA and the NSGA-II which showed a higher computational cost. Finally, it is worth mentioning that the calculation times were less than one hour, for trusses close to a thousand elements. Keywords: Multi-objective metaheuristic optimization; articulated structures; trusses; large scale.
ISSN:1794-9165
DOI:10.17230/ingciencia.16.32.4