Estudio comparativo sobre la aplicación de los algoritmos PSO y SQP en la optimización de pórticos planos de concreto armado

Esta investigación presenta la comparación de las técnicas SQP (Sequential Cuadratic Programming) y PSO (Particle Swarm optimization) al ser aplicadas al problema de optimización de pórticos planos de concreto armado. El SQP y el PSO son algoritmos de optimización provenientes de filosofías diferent...

Full description

Autores:
Tipo de recurso:
masterThesis
Fecha de publicación:
2014
Institución:
Pontificia Universidad Javeriana
Repositorio:
Repositorio Universidad Javeriana
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.javeriana.edu.co:10554/15525
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10554/15525
https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.15525
Palabra clave:
Optimización estructural
Pórticos de concreto
PSO
SQP
Maestría en ingeniería civil - Tesis y disertaciones académicas
Rights
openAccess
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description Esta investigación presenta la comparación de las técnicas SQP (Sequential Cuadratic Programming) y PSO (Particle Swarm optimization) al ser aplicadas al problema de optimización de pórticos planos de concreto armado. El SQP y el PSO son algoritmos de optimización provenientes de filosofías diferentes. El primero es una técnica clásica basada en cálculo diferencial, mientras que el segundo es una meta-heurística inspirada en comportamientos observados en la naturaleza. Como función objetivo de la optimización se utilizó el costo inicial de construcción del pórtico. El desempeño de los algoritmos se midió en función de la reducción del costo de construcción en las estructuras analizadas y evaluando cuál de los dos alcanzaba diseños con menor costo inicial sin violar las restricciones normativas. Se utilizaron 3 pórticos de 4, 8 y 12 pisos para evaluar el desempeño de ambos algoritmos. Las restricciones se tomaron de la Norma Sismo-Resistente Colombiana (NSR-10) para pórticos con capacidad de disipación moderada de energía (DMO). A diferencia de otras metodologías de optimización, se plantearon 6 variables de diseño para las columnas y 11 para las vigas, con el fin evaluar el desempeño de los algoritmos ante problemas con múltiples variables, obteniéndose buenos resultados. Se encontró que el PSO logró mejorar los resultados arrojados por el SQP en un 2.2% para el pórtico 4 pisos, 13.3% para el pórtico de 8 pisos y 16 % para el pórtico 12 pisos. En estos resultados se identificó la tendencia que tiene el SQP a quedar atrapado en mínimos locales lo cual es una desventaja. También, el algoritmo PSO utilizado logró reducciones de la función objetivo mayores al 30% para los tres pórticos, lo cual mejora los resultados obtenidos por otras investigaciones. Se concluye que de los dos algoritmos, el PSO tuvo mejor desempeño, recomendándose su uso para problemas de optimización con funciones objetivo más complejas en el área de diseño estructural.
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El desempeño de los algoritmos se midió en función de la reducción del costo de construcción en las estructuras analizadas y evaluando cuál de los dos alcanzaba diseños con menor costo inicial sin violar las restricciones normativas. Se utilizaron 3 pórticos de 4, 8 y 12 pisos para evaluar el desempeño de ambos algoritmos. Las restricciones se tomaron de la Norma Sismo-Resistente Colombiana (NSR-10) para pórticos con capacidad de disipación moderada de energía (DMO). A diferencia de otras metodologías de optimización, se plantearon 6 variables de diseño para las columnas y 11 para las vigas, con el fin evaluar el desempeño de los algoritmos ante problemas con múltiples variables, obteniéndose buenos resultados. Se encontró que el PSO logró mejorar los resultados arrojados por el SQP en un 2.2% para el pórtico 4 pisos, 13.3% para el pórtico de 8 pisos y 16 % para el pórtico 12 pisos. En estos resultados se identificó la tendencia que tiene el SQP a quedar atrapado en mínimos locales lo cual es una desventaja. También, el algoritmo PSO utilizado logró reducciones de la función objetivo mayores al 30% para los tres pórticos, lo cual mejora los resultados obtenidos por otras investigaciones. Se concluye que de los dos algoritmos, el PSO tuvo mejor desempeño, recomendándose su uso para problemas de optimización con funciones objetivo más complejas en el área de diseño estructural.Magíster en Ingeniería CivilMaestríaPontificia Universidad JaverianaMaestría en Ingeniería CivilFacultad de IngenieríaVillalba Morales, Jesús Daniel2015-03-26T03:12:41Z2016-01-13T21:02:02Z2020-04-16T17:51:03Z2015-03-26T03:12:41Z2016-01-13T21:02:02Z2020-04-16T17:51:03Z2014http://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aaTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestríahttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdccinfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionPDFapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10554/15525https://doi.org/10.11144/Javeriana.10554.15525instname:Pontificia Universidad Javerianareponame:Repositorio Institucional - Pontificia Universidad Javerianarepourl:https://repository.javeriana.edu.cospaAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacionalhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessDe acuerdo con la naturaleza del uso concedido, la presente licencia parcial se otorga a título gratuito por el máximo tiempo legal colombiano, con el propósito de que en dicho lapso mi (nuestra) obra sea explotada en las condiciones aquí estipuladas y para los fines indicados, respetando siempre la titularidad de los derechos patrimoniales y morales correspondientes, de acuerdo con los usos honrados, de manera proporcional y justificada a la finalidad perseguida, sin ánimo de lucro ni de comercialización. De manera complementaria, garantizo (garantizamos) en mi (nuestra) calidad de estudiante (s) y por ende autor (es) exclusivo (s), que la Tesis o Trabajo de Grado en cuestión, es producto de mi (nuestra) plena autoría, de mi (nuestro) esfuerzo personal intelectual, como consecuencia de mi (nuestra) creación original particular y, por tanto, soy (somos) el (los) único (s) titular (es) de la misma. Además, aseguro (aseguramos) que no contiene citas, ni transcripciones de otras obras protegidas, por fuera de los límites autorizados por la ley, según los usos honrados, y en proporción a los fines previstos; ni tampoco contempla declaraciones difamatorias contra terceros; respetando el derecho a la imagen, intimidad, buen nombre y demás derechos constitucionales. Adicionalmente, manifiesto (manifestamos) que no se incluyeron expresiones contrarias al orden público ni a las buenas costumbres. En consecuencia, la responsabilidad directa en la elaboración, presentación, investigación y, en general, contenidos de la Tesis o Trabajo de Grado es de mí (nuestro) competencia exclusiva, eximiendo de toda responsabilidad a la Pontifica Universidad Javeriana por tales aspectos. Sin perjuicio de los usos y atribuciones otorgadas en virtud de este documento, continuaré (continuaremos) conservando los correspondientes derechos patrimoniales sin modificación o restricción alguna, puesto que, de acuerdo con la legislación colombiana aplicable, el presente es un acuerdo jurídico que en ningún caso conlleva la enajenación de los derechos patrimoniales derivados del régimen del Derecho de Autor. De conformidad con lo establecido en el artículo 30 de la Ley 23 de 1982 y el artículo 11 de la Decisión Andina 351 de 1993, “Los derechos morales sobre el trabajo son propiedad de los autores”, los cuales son irrenunciables, imprescriptibles, inembargables e inalienables. En consecuencia, la Pontificia Universidad Javeriana está en la obligación de RESPETARLOS Y HACERLOS RESPETAR, para lo cual tomará las medidas correspondientes para garantizar su observancia.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2reponame:Repositorio Universidad Javerianainstname:Pontificia Universidad Javerianainstacron:Pontificia Universidad Javeriana2022-04-29T16:38:53Z