DISEÑO ÓPTIMO DE SISTEMAS ESTRUCTURALES SOMETIDOS A CARGAS ESTOCÁSTICAS CONSIDERANDO VARIABLES DE DISEÑO DISCRETAS

Abstract

El presente trabajo se enfoca en la optimización basada en confiabilidad de sistemas estruc<U+00AC>turales sometidos a solicitaciones estocásticas considerando variables de diseo discretas. Éstas por lo general corresponden a dimensiones de secciones transversales de los elementos estructurales del sistema. El problema de optimización es formulado como la minimización de una función objetivo sujeto a múltiples restricciones de confiabilidad. La probabilidad de que ciertas condiciones de diseo sean satisfechas en un intervalo de tiempo dado es usada como una medida de la confiabilidad del sistema. La probabilidad se calcula mediante métodos avanzados de simulación. En cada simulación, cada uno de los parámetros inciertos involucrados, como por ejemplo, las diferentes propiedades de los materiales, el amortiguamiento de los sistemas estructurales, distancia epicentral de los sismos y magnitud de éstos, toma un valor diferente, los cuales son obtenidos a partir de las funciones probabilísticas asociadas a cada uno de éstos. Por otra parte, en cada simulación, la incertidumbre en las solicitaciones será considerada al emplear un movimiento basal sísmico estocástico, generado en base a un modelo caracterizado por una serie de parámetros asociados al mecanismo de ruptura, propiedades del medio de propagación, distancia epicentral y magnitud. La función objetivo y las restricciones de confiabilidad son aproximadas usando una forma híbri<U+00AC>da que incluye aproximaciones lineales y recíprocas. Dichas aproximaciones son combinadas con un análisis de sensibilidad eficiente para generar expresiones explícitas de las restricciones de confia<U+00AC>bilidad en términos de las variables de diseo, las cuales deben ser seleccionadas de una lista de valores discretos, como ocurre por ejemplo en secciones transversales de miembros que deben ser elegidos, generalmente de una lista de perfiles comerciales. La aproximación explícita del problema principal es resuelta mediante una estrategia de optimización discreta apropiada. Finalmente se aplicará esta metodología a una serie de sistemas estructurales de interés práctico