Resumen de Diseño de pasos superiores de carreteras con criterios de sostenibilidad aplicando algoritmos heurísticos
José Vicente Martí Albiñana, Víctor Yepes Piqueras, Tatiana Garcia Segura, Fernando González Vidosa
El diseño de las estructuras de hormigón se centra principalmente en reducir su coste. Sin embargo, en los últimos años se está dando cada vez más importancia, por una preocupación ambiental, al consumo energético necesitado en su construcción. El coste económico y el consumo energético se seleccionan como funciones objetivo a reducir, basadas en la producción de los materiales, el tipo de hormigón, el transporte y la puesta en obra. Este artículo se centra en el diseño de los pasos superiores de carreteras. Los tableros del puente se ejecutan a partir de dos vigas pretensadas prefabricadas apoyadas sobre pilas o estribos que integran una losa de hormigón armado ejecutada in situ, dando servicio al tráfico de vehículos. En la práctica, las vigas se colocan centradas a la sección de la losa, y el diseño geométrico de las vigas es independiente de las luces entre apoyos.
Figura 1. Perfil longitudinal del puente de vigas pretensadas Para la optimización del coste y del consumo energético en la ejecución de la estructura se aplica la optimización metaheurística mediante el algoritmo del recocido simulado (SA) híbrido con un operador mutacional (SAMO2). El problema contiene 41 variables de diseño discretas: nueve para la geometría de la viga y la losa, incluyendo la separación entre vigas y el ángulo de las almas de las vigas; dos para los tipos de hormigones de las vigas y losa; cuatro para el pretensado y veintiséis para la armadura pasiva en vigas y losa.
El ejemplo presentado tiene un ancho de tablero de 12 metros. Se realiza un estudio paramétrico para distintas luces de vano -20, 25, 30, 35 y 40 metros-, obteniéndose correlaciones para el coste, el consumo energético, la geometría de las secciones y las características de refuerzo del armado. Los resultados indican que los dos objetivos planteados no muestran conflictos entre sí. El análisis revela que la reducción de 1 euro en el coste de la estructura permite reducir su consumo en 4 kWh. En cuanto al diseño y colocación de las vigas, tanto para la optimización en coste como para el consumo energético, el estudio nos muestra que al aumentar la luz, la separación de las vigas se reduce y el ángulo de las almas aumenta. Este trabajo muestra la utilidad de la aplicación de las técnicas metaheurísticas para diseñar estructuras sostenibles sin incrementar su coste.
