Optimum design of the box frame tunnel of the underground line Palma – UIB

• Autores: Cristian Perea de Dios, Julián Alcalá González, Francisco Joaquín Martínez Martín, Víctor Yepes Piqueras, Fernando González Vidosa
• Localización: X Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos: Valencia, 13-15 Septiembre 2006. Actas / Asociación Española de Ingenieria de Proyectos (AEIPRO) (aut.), Universitat Politècnica de València (aut.), International Project Management Association (aut.), 2006, ISBN 84-9705-987-5, págs. 269-278
• Idioma: inglés
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• Resumen
  • español

    El artículo trata de la investigación básica conducente a la optimización del falso túnel en cajón empleado en la construcción de la línea de metro Palma – UIB (Universitat Isles Balears). Se muestra la eficiencia y la calibración de dos algoritmos metaheurísticos de optimización aplicados al problema de marcos enterrados de hormigón armado. Este problema tiene 44 variables de diseño: 2 geométricas, 2 tipos de hormigón y 40 variables para definir el armado de la estructura. La evaluación de restricciones estructurales se hace conforme a la normativas EHE de hormigón estructural y al Eurocódigo 2. El cálculo de esfuerzos se realiza mediante un programa de cálculo matricial que aplica las cargas nacionales para puentes de carretera. Las metaheurísticas empleadas son la cristalización simulada y la aceptación por umbrales. Los 2 métodos se han calibrando usando un mismo marco de 13 m de luz horizontal. La comparación de las dos heurísticas lleva a la conclusión de que la aceptación por umbrales es más eficiente, dado que mejora notablemente los tiempos de ejecución. Los resultados indican que los óptimos son estructuras esbeltas y altamente armadas. Finalmente, se observa que la inclusión de limitaciones de flecha y de fatiga del hormigón son muy importantes, dado que ignorarlas lleva a resultados un 7.9% más económicas, pero obviamente inseguras. El modelo calibrado se aplica finalmente a dos secciones tipo de 8.90 de luz horizontal del falso túnel del metro Palma – UIB. Los resultados de coste indican ahorros notables respecto de soluciones propuestas por métodos convencionales sin optimización. El túnel se haya actualmente finalizándose su construcción.

  • English

    This paper deals with the basic research leading to the economic optimization of the box frame tunnel used in construction of the underground line Palma – UIB (University of Illes Balears). It shows the efficiency and calibration of two metaheuristic optimization algorithms applied to the problem of reinforced concrete box frames. This problem has 44 design variables: 2 geometrical, 2 types of concrete grades and 40 reinforcement bars and bar lengths. The evaluation of each design solution is performed using a computer module according to the Spanish concrete code EHE and Eurocode 2. The calculation of stress resultants is done by an internal matrix method code that applies loads according to the national provisions of actions for bridges. The metaheuristics methods are the threshold accepting method and the simulated annealing method. The two methods have been calibrated with the same road box frame of 13 m of horizontal span. The comparison of the two metaheuristic algorithms leads to the conclusion that the proposed threshold accepting is more efficient, since it improves running times of the simulated annealing. Structural results of the optimization show a high slenderness and amount of reinforcement. Finally, the inclusion of the deflections and fatigue limit states appears to be crucial, since their ignorance leads to 7.9% more economic but unsafe results. The calibrated model is finally applied to two typical cross-sections of 8.90 m of horizontal span of the underground tunnel of 800 of length of the line Palma – UIB. Cost results indicate significant savings when compared to preliminary design office proposals. The false tunnel is currently under construction.