Optimización de costos de vigas de concreto armado usando el lenguaje de programación Matlab

Abstract

En la presente investigación se usó una técnica de optimización estructural aplicada el diseño de vigas de concreto armado, con el objetivo de maximizar la eficiencia en términos de resistencia, uso de materiales y costos. Para ello se modeló un edificio ficticio de 3 niveles, con sistema estructural aporticado de diferentes luces, todas las secciones de las vigas analizadas han sido rectangulares. Para la optimización se ha formulado una función objetivo la cual ha sido el costo de la sección de la viga, las variables de las cuales depende el costo han sido el área de acero de refuerzo longitudinal, el peralte y la base de la sección de la viga. Se plateó que el concreto tenga una resistencia a la compresión de 210 kg/cm2 y el acero de refuerzo tenga una resistencia a la fluencia de 4200 kg/cm2. Además, se realizó los análisis de precios unitarios de los materiales y cotizaciones en diferentes ferreterías de la ciudad de Cajamarca. Luego se procedió a establecer las restricciones de las variables en base a la norma NTE E.060 además de los límites mínimos y máximos para poder reducir el trabajo computacional. La optimización se realizó con ayuda del programa computacional Matlab v2020.a en el cual se escribió el código. Los resultados se expresaron mediante tablas y gráficos a fin de lograr una comparación y comprobar la hipótesis de esta investigación. Los resultados se obtuvieron por niveles y expresados en porcentajes, en el primer nivel se obtuvo una optimización del costo del 3.42%, en el segundo nivel se obtuvo un 8.97% y en el tercer nivel se obtuvo 19.39%. Los resultados sugieren que la optimización puede ofrecer diseños más sostenibles y económicos, aunque se reconoce la necesidad de validación experimental para corroborar plenamente la precisión de los resultados.