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Optimization of buttressed earth-retaining walls using hybrid harmony search algorithms

Para empezar este año 2017, nada mejor que te comuniquen la publicación de un artículo de investigación el mismo día 1. Se trata en este caso de la utilización de algoritmos heurísticos híbridos para optimizar el coste de muros de contrafuertes. Se ha publicado en la revista Engineering Structures.

Como suele ser habitual en la editorial Elsevier, os podéis descargar GRATUITAMENTE el artículo hasta el 20 de febrero accediendo al siguiente enlace:

https://authors.elsevier.com/a/1UJQQW4G4Bl2d

Abstract:

This paper represents an economic optimization of buttressed earth-retaining walls. We explore the optimum solutions using a harmony search with an intensification stage through threshold accepting. The calibration of the resulting algorithm has been obtained as a result of several test runs for different parameters. A design parametric study was computed to walls in series from 4 to 16 m total height. The results showed different ratios of reinforcement per volume of concrete for three types of ground fill. Our main findings confirmed that the most sensitive variable for optimum walls is the wall-friction angle. The preference for wall-fill friction angles different to 0 in project design is confirmed. The type of fill is stated as the main key factor affecting the cost of optimum walls. The design parametric study shows that the soil foundation bearing capacity substantially affects costs, mainly in coarse granular fills (F1). In that sense, cost-optimum walls are less sensitive to the bearing capacity in mixed soils (F2) and fine soils of low plasticity (F3). Our results also showed that safety against sliding is a more influential factor for optimum buttressed walls than the overturning constraint. Finally, as for the results derived from the optimization procedure, a more suitable rule of thumb to dimension the footing thickness of the footing is proposed.

Keywords:

Structural design; Heuristics; Harmony search; Cost optimization; Concrete structures

Reference:

MOLINA-MORENO, F.; GARCÍA-SEGURA, T.; MARTÍ, J.V.; YEPES, V. (2017). Optimization of buttressed earth-retaining walls using hybrid harmony search algorithms. Engineering Structures, 134:205-216. http://dx.doi.org/10.1016/j.engstruct.2016.12.042

 

 

Actividad sobre Simulated Annealing

En primer lugar, debes descargarte el siguiente artículo relacionado con la optimización heurística de muros de hormigón:

YEPES, V.; ALCALÁ, J.; PEREA, C.; GONZÁLEZ-VIDOSA, F. (2008). A Parametric Study of Optimum Earth Retaining Walls by Simulated Annealing. Engineering Structures, 30(3): 821-830. ISSN: 0141-0296.  (link)

También lo puedes encontrar en PoliformaT > Recursos > Clases > 08YAP-art.pdf

Muro

A continuación, responde a las siguientes preguntas (recibirás un correo con el enlace para contestar):

  • ¿Cuántas variables del problema están relacionadas con el armado del muro?
  • ¿Qué tipo de relleno F1, F2 o F3 es el que provoca mayor empuje sobre el muro?
  • ¿Qué límite se ha utilizado para evitar una deformación excesiva de la cabeza del muro?
  • ¿Cuál es el criterio de parada empleado en este caso para el Simulated Annealing?
  • ¿Qué longitud de Cadena de Markov se ha utilizado?
  • ¿Cuántas veces se ha repetido el algoritmo en cada caso del estudio paramétrico?
  • ¿Cómo se ha considerado el empuje pasivo en el estudio paramétrico?
  • ¿Qué volumen de hormigón necesitaríamos para un muro de H=7,5 m de altura (medido desde la base de la zapata hasta la coronación)? ¿Cuántos kg de acero necesitaríamos?

 

¿Cómo predimensionar un muro sin calculadora?

Fuerzas actuantes sobre muro de contención

Los muros de contención de tierras constituyen una de las estructuras más frecuentes en la construcción de obras civiles y de edificación, siendo habitual la tipología de muros ménsula de hormigón armado. El proyecto de estos elementos de contención constituye un problema de interacción entre el suelo y la estructura cuya finalidad consiste en retener un material de forma suficientemente segura y económica.

Los muros se proyectan basándose en la validación de un diseño inicial que se modifica sucesivamente hasta cumplir con todas las exigencias. En primer lugar, se adopta una geometría previa empleando reglas de predimensionamiento sancionadas por la práctica o referencias de casos similares. Sobre este diseño tentativo se analiza el cumplimiento de determinados requisitos de seguridad (estabilidad y resistencia) y durabilidad. Si la estructura no cumple estos requerimientos, o si lo hace de forma muy holgada, se modifica el esquema inicial y se repite el proceso. Continue reading “¿Cómo predimensionar un muro sin calculadora?” →