Automatic Design of Large-Scale Trusses: A Comparison Between Derivative-Free Algorithms

• Published in: Ingeniería y ciencia (Medellín, Colombia) Vol. 16; no. 32; p. 83
• Main Authors: Niño-Alvarez, Luis, Guevara-Corzo, Jeffrey, Begambre-Carrillo, Oscar
• Format: Journal Article
• Language: Spanish
• Published: Medellín UNIVERSIDAD EAFIT 01-01-2020
• Subjects: Algorithms; Civil engineering; Computational efficiency; Computing costs; Heuristic methods; Optimization; Trusses
• ISSN: 1794-9165; 2256-4314
• DOI: 10.17230/ingciencia.16.32.4

El diseño de estructuras metálicas tipo cercha es un problema frecuente en la ingeniería civil, que requiere de la experiencia del ingeniero diseñador para lograr una solución estructural con buen desempeño y que pueda satisfacer las necesidades establecidas. En los últimos años, el diseño de estos sistemas ha sido soportado mediante la aplicación de diversos métodos de optimización, que permiten obtener soluciones óptimas, dando cumplimiento a los objetivos de diseño propuestos, de forma automática y en un menor tiempo de trabajo. Esta investigación presenta la aplicación de una serie de algoritmos metaheurísticos multiobjetivo para el diseño automático 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 número elevado de elementos. El desempeño de los algoritmos se evaluó 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 optimización. El espacio de búsqueda usado en la optimización fue discreto, restringido por los perles de acero W disponibles en el mercado colombiano. Los resultados obtenidos demuestran que, para los problemas propuestos, el algoritmo MOPSO es el más eficiente, seguido del AMOSA y del NSGA-II que mostró un costo computacional mayor. Finalmente, vale la pena mencionar que los tiempos de cálculo fueron menores a una hora, para cerchas cercanas a los mil elementos.