Metodología para la estructuración óptima de edificios de hormigón armado con tipología chilena usando algoritmos evolutivos

Abstract

El diseño prescriptivo de edificios de hormigón armado permite diseñar edificios que cumplan con una serie de exigencias normativas basadas en criterios de resistencia, deformaciones y estabilidad. En el caso nacional, para edificios de hormigón armado, estos criterios están especificados en la norma NCh433.Of2009, la cual ha mostrado tener buenos resultados en cumplir con el objetivo de prevenir el colapso frente a terremotos de gran magnitud. Sin embargo, este mismo diseño prescriptivo no está orientado a obtener un diseño “optimo” del edificio, ya que desde un enfoque de su geometría esta viene determinada desde la etapa de arquitectura. En este trabajo se desarrolla una metodología usando algoritmos evolutivos para la estructuración típica de edificios de hormigón armado con tipología chilena. La computación evolutiva es una técnica que utiliza modelos computacionales de procesos de evolución Darwiniana y selección natural, codificados en algoritmos evolutivos. La aplicación de algoritmos evolutivos en este estudio usa como input la información geométrica del edificio en estudio (individuo 0). Esta información se codifica en una forma n-aria para representar las características (genes) o variables que pertenecen al edificio, esta información codificada en el marco de la computación evolutiva se conoce como cromosoma. Con la información codificada, y a partir del individuo 0, se genera de forma aleatoria una población inicial, en donde cada individuo de esta población posee características similares al individuo 0, diferenciándose en algunos de sus genes. A partir de la población inicial se genera una selección mediante una función de aptitud que decide que individuos sobreviven y que individuos son eliminados (selección). Con los individuos que sobreviven se genera una nueva descendencia mediante cruzamientos y/o mutaciones, para posteriormente realizar nuevamente una selección. Este proceso se repite un número finito de veces hasta obtener una solución o un conjunto de soluciones optimas al problema. La metodología desarrollada se aplica un par de edificios de hormigón armado con tipología chilena y estructurados según el diseño prescriptivo. El estudio termina con la confirmación de que mediante una metodología basada en algoritmos evolutivos es posible obtener una estructuración óptima para edificios habitacionales de sistemas de muros de hormigón armado con tipología chilena, desde un punto de vista del peso sísmico y corte basal de la estructura, cumpliendo con los algunos límites establecidos en la norma NCh433.