OPTIMIZACIÓN MULTIOBJETIVO -MULTIDISCIPLINARIO DEL DISEÑO DE ESTRUCTURAS USANDO COLONIAS DE ENJAMBRES DINÁMICOS / Multidisciplinary - Multiobjective Structural Design Optimization by using Dynamical Particle Swarm Algorithm

Resumen

El diseño de estructuras en la actualidad debe ser visto no sólo como el resultado de una sola disciplina, como lo es laIngeniería Estructural, sino como la interacción entre varias disciplinas que se relacionan entre sí para aprovechar mejorlos recursos disponibles y proporcionar diseños que, sin dejar de ser seguros, sean globalmente más cónsonos con elmedio en que se encuentran. En este orden de ideas, en este trabajo se presenta y discute una metodología para el diseñomultiobjetivo multidisciplinario de estructuras basado en paradigmas emergentes de la computación evolutiva como loson los algoritmos basados en colonias de enjambres. Este tipo de algoritmos ha mostrado ser más eficientes y robustosen problemas no lineales y de objetivos contradictorios como los estudiados en este trabajo. En particular se estudia laoptimización del diseño sismo resistente de una estructura y de su sistema de control asociado, de manera de optimizar laspropiedades dinámicas de la estructura que permitan controlar y/o mejorar el desempeño de la misma ante solicitacionessísmicas. A fin de demostrar la eficiencia de la herramienta desarrollada se presenta el diseño óptimo del sistema estructural/sistema de control del modelo de un edificio de corte de tres pisos bajo varios escenarios de diseño, concluyéndose que eldiseño integrado de ambas disciplinas es el más adecuado que aquel obtenido considerando cada disciplina por separado.

ABSTRACT

The actual design of structures has to be seen not only as the result of a single discipline such as structural engineering,but the result of the interaction among concurrent disciplines which take advantage of available resources and obtaindesigns that are as safe as possible and also environmentally friendlier. In accordance with these ideas, in this work ispresented and discussed a methodology to the multiobjective - multidisciplinary structural design of buildings basedon an improved particle swarm optimization algorithm, which has proved to be more efficient and robust in nonlinearproblems and when the optimization objectives are conflicted. In particular a structural earthquake resistance optimumdesign is carry out in conjunction with the optimum design of the active control system of the dynamical properties of thestructure. A novel integrated optimization system was developed to solve this problem which is able to control and evenimprove the behavior of the structure under seismic excitations. In order to demonstrate the effectiveness of the proposedmethodology, a structural model of a 3 story building is optimized under different objective cases, concluding that theintegrated multiobjective/multidisciplinary optimization case is the most convenient and resource effective compared withthose obtained for each discipline applied by it.Keywords: Particle swarm Optimization, Multidisciplinary-Multiobjective structural/control optimization, EvolutionaryComputation algorithms.