Optimización del diseño de estructuras conformadas por pórticos de acero resistentes a momentos y amortiguadores de masa sintonizada (TMD)

• Ramírez Ospina, Ana Milena ^[1] ; Cundumi Sánchez, Orlando ^[2] ; González Muñoz, José Alex ^[1] ; Villalba Morales, Jesús Daniel ^[1]
  1. [1] Pontificia Universidad Javeriana
  2. [2] Pontificia Universidad Javeriana - Cali
• Localización: Ciencia e Ingeniería Neogranadina, ISSN-e 0124-8170, Vol. 31, N. 2, 2021
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Optimizing the Design of Structures Formed by Moment-Resisting Steel Frames Resistant and Tuned Mass Dampers (tmd)
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• Resumen
  • español

    Las metodologías convencionales de diseño de estructuras sismo-resistentes se basan en el diseño de resistencia, rigidez y ductilidad de la estructura en el rango inelástico. Recientes avances en el área, buscan generar nuevas metodologías basadas en la disipación de energía del sismo mediante dispositivos externos. Lo anterior con el fin de disminuir los daños que se puedan presentar en los elementos estructurales después de la ocurrencia de un sismo. En este artículo, se propone una metodología para la optimización del diseño de pórticos de acero resistentes a momentos, equipados con amortiguadores de masa sintonizada. El objetivo es disminuir las deformaciones, los daños estructurales, los no estructurales y el costo de la estructura.

    En el proceso de optimización se utilizó una heurística basada en la teoría de la evolución de una población y denominada algoritmo de evolución diferencial. Se modificó adicionando dos características para mejorar su funcionamiento. En primera instancia, se le generó una autoadaptación de los parámetros de mutación y cruzamiento. Por otra parte, se le dio características multimodales para ayudar al algoritmo a encontrar el óptimo global. Finalmente, utilizando la metodología de optimización en los diversos casos de estudio, se pudo observar que la calidad de la solución y la convergencia del algoritmo eran buenas. Además, se vio una mejoría en la calidad de optimización debido a las características adicionadas de funciones multimodales y parámetros autoadaptativos. Haciendo que el algoritmo tuviera mayor espacio de exploración y explotación.

  • English

    Conventional design methods for earthquake-resistant structures are based on the structure’s resistance, stiffness, and ductility in the inelastic range. Recent advances in the area seek to engender new methodologies based on seismic energy dissipation through external devices to reduce the damage that may occur in the structural elements after an earthquake. This article proposes a method to optimize the design of moment-resisting steel frames equipped with tuned mass dampers. The objective is to reduce deformations, structural damage, non-structural damage, and the cost of the structure. In the optimization process, a heuristic criterion was used based on the theory of evolution of populations called the differential evolution algorithm, modified by adding two features to improve its performance. First, the mutation and crossing parameters were provided with self-adaptation. Then, the algorithm was given multimodal characteristics to help it find the global optimum. Finally, we observed that the solution quality and algorithm convergence were good using the optimization method in the various study cases. Furthermore, there was an improvement in optimization quality due to the added features of multimodal functions and self-adaptive parameters, expanding the algorithm for exploration and exploitation.