13rd International Symposium on Structures, Geotechnics and Construction Materials

13rd Colloquium on structural analysis, design and monitoring

Optimal design of steel-concrete composite floor. Parametric study.

Abstract

The work presents the results of the parametric study carried out as continuity to the contents presented in the work "General procedures for the optimal design of structures. Application to steel-concrete composite floor¨.

The parametric study is designed as a multilevel multifactorial numerical experiment (3 x 4 x 3 x 4) with the factors: fire resistance (RF) [min], beam span (L) [m], usage load ( Q) [kN / m2] and aggressiveness of the environment (Agr).

The statistical analysis of the results allows us to identify, in that order, the aggressiveness of the environment and the span of the beams as the parameters with the greatest influence on the total unit cost. Although the value of the usage load and the required fire resistance, as well as some of the interactions between the factors are also significant. Additionally, a formulation for the effective estimation of the objective function for a given combination is established, which constitutes a simple alternative for making preliminary estimates of the optimal total unit cost for a specific design situation. In addition, the frequency of the values of some of the main design variables is assessed, which makes it possible to recommend their optimal ranges for practical design.

Finally, as a complement to the results described previously, a catalog of optimal solutions is prepared that summarizes the parametric study carried out, which constitutes a simple and useful reference for the structural project.

Resumen

En el trabajo se presentan los resultados del estudio paramétrico realizado como continuidad a los contenidos expuestos en la ponencia ¨Procedimientos generales para el diseño óptimo de estructuras. Aplicación a entrepisos compuestos acero – hormigón¨.

El estudio paramétrico se diseña como un experimento numérico del tipo multifactorial multinivel (3 x 4 x 3 x 4) con los factores resistencia al fuego (RF) [min], luz de las vigas (L) [m], sobrecarga de uso (Q) [kN / m2] y agresividad del medio (Agr).

El análisis estadístico de los resultados permite identificar, por ese orden, a la agresividad del medio y la luz de las vigas como los parámetros de mayor influencia en el costo total unitario, aunque el valor de la carga de uso y la resistencia al fuego exigida, así como algunas de las interacciones entre los factores son también significativos. Además, se establece una formulación para la estimación efectiva de la función objetivo para una combinación dada, lo que constituye una alternativa simple para la realización de estimaciones preliminares del costo total unitario óptimo para una situación de diseño específica. Además, se valora la frecuencia de los valores de algunas de las principales variables de diseño, lo que permite recomendar sus rangos óptimos para el diseño práctico.

Finalmente, se confecciona, como complemento a los resultados descritos previamente, un catálogo de soluciones óptimas que resume el estudio paramétrico realizado, que constituyen una referencia simple y útil para el proyecto estructural.