Browsing by Author "Gutiérrez Cid, Sergio"

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    A Performance-Based Evaluation of a Seismic Design Method for Reinforced Concrete Frames
    (2018) Arroyo, Orlando; Liel, Abbie; Gutiérrez Cid, Sergio
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    Design optimization of a reinforced concrete frame building to minimize the drift.
    (2016) Arroyo Amell, Orlando Daniel; Gutiérrez Cid, Sergio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Los marcos de hormigón armado son un sistema estructural utilizado en todo el mundo, especialmente en los países en desarrollo, debido al costo relativamente bajo del sistema en comparación con otras alternativas. Como reflejo de esta ubicuidad, los investigadores han propuesto métodos de optimización basados en diferentes marcos de optimización, que son capaces de proporcionar buenas soluciones para el problema de optimización, sin embargo, su uso en la práctica por parte de los ingenieros estructurales ha sido escaso. Esta situación se ha producido debido a que estos métodos utilizan modelos estructurales no lineales para evaluar el desempeño sísmico y que son difíciles de implementar para el ingeniero estructural promedio. Además, éstos no pueden proporcionar resultados dentro de los plazos utilizados en la práctica de la ingeniería. Esta investigación presenta un método de optimización para mejorar el rendimiento sísmico de edificios de marcos de hormigón que utiliza la optimización de frecuencias propias para formular el problema y optimización geométrica y el método de homogenización de proponer algoritmos de solución eficientes. El método se aplicó para optimizar edificios con varias configuraciones de altura y planta. Los beneficios de optimización se evaluaron mediante análisis tiempo historia no lineales los análisis aplicados a modelos de fibras de los edificios, cuyos resultados se utilizan para llevar a cabo evaluaciones basadas en la ingeniería sísmica basada en desempeño. Los resultados muestran que la aplicación del método reduce las derivas y desplazamientos de entrepiso en los pisos inferiores y que la fragilidad a colapso de los edificios se reduce. Además, los edificios optimizados tienen una distribución más uniforme de la deriva a lo largo de la altura de los edificios, como consecuencia de la distribución de resistencia que resulta de la aplicación del método. El trabajo futuro en este tema puede llevarse a cabo investigando la aplicación de la optimización de frecuencias propias para marcos de acero, así como evaluar si la formulación del problema se puede extender para incluir más variables de diseño sin comprometer la simplicidad en la formulación y el rendimiento computacional.
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    Optimal strut-and-tie models using full homogenization optimization method.
    (2012) Herranz Ronda, Juan Pablo.; Santa María Oyanedel, Hernán; Gutiérrez Cid, Sergio; Riddell Carvajal, Rafael
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    Optimization procedure for the strut-and-tie method considering the stiffness of concrete in compression
    (2023) Larraín Silva, Maximiliano; Gutiérrez Cid, Sergio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    An optimization procedure is proposed for finding an optimal truss for the Strut-and-Tie method used to design the steel reinforcement in concrete structural elements. The basis of the procedure is to maximize the global stiffness of the element by optimizing the reinforcement layout but considering the stiffness of concrete in the compressed zones of the element during the optimization. The hydrostatic stress is used to determine those zones, which change along the maximization. The stiffness provided by the concrete in compression to the overall system during the optimization, result in optimal topologies different from those found in the literature, which, when translated into admissible trusses for the Strut-and-Tie method, in most cases (analyzed by numerical modeling), lead to reinforced concrete elements that are better in terms of higher ratios of ultimate load over the weight of steel, and also in terms of spreading more evenly the cracks in the damaged zones of the element. Three typical cases from the literature are analyzed. For each case, the optimal topology and the truss structures derived from it are shown. Finally, the performance of each Strut and Tie system is evaluated using Non-lineal Finite Elements analysis and compared to existing models.
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    Resolución de problemas inversos utilizando homogeneización de amplitud pequeña para problemas dinámicos.
    (2012) Uribe Mella, Juan José; Gutiérrez Cid, Sergio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    En este trabajo se presenta la resolución de problemas inversos para la detección de defectos en un medio continuo utilizando problemas físicos no estacionarios, bajo la suposición de contraste pequeño del valor de un coeficiente físico relevante entre un material base (o matriz) y un defecto. A esto se le llama suposición de amplitud pequeña, contraste pequeño o razón de aspectos pequeña. Siguiendo la idea desarrollada en Allaire y Gutiérrez (2007) para problemas de diseño óptimo, se desarrolla una expansión asintótica de segundo orden con respecto a la razón de aspecto, lo cual permite simplificar el problema inverso al considerarlo como un problema de optimización.
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    Shape optimization based on eigenfrequencies
    (2013) Prieto Díaz, Víctor; Gutiérrez Cid, Sergio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    Muchos problemas en ingeniería civil consisten en encontrar diseños óptimos de manera de maximizar la rigidez de estructuras flexibles como edificios altos, ya que así se logran disminuir los desplazamientos relativos de entrepiso, o drifts, que pueda sufrir la estructura durante un sismo, y además disminuir los factores de utilización por corte, ya que las fallas de corte son muy frágiles y, por lo tanto, muy peligrosas. Es sabido que la rigidez de estructuras flexibles, como edificios altos, está directamente relacionada con sus frecuencias propias, especialmente la primera o más pequeña de ellas. Otro problema importante en ingeniería civil es determinar la forma óptima de estructuras como puentes de manera de maximizar su rigidez usando la misma cantidad de material. En este trabajo se proponen dos métodos de optimización de forma: optimización geométrica y full homogenización; que buscan maximizar la primera frecuencia propia de estructuras flexibles como edificios altos de planta rectangular y uniformes en altura y puentes de acero. Mostraremos la derivación de algoritmos computacionales para cada uno de estos métodos. Además se comparan los resultados de drifts y factores de utilización por corte de los dos métodos en edificios altos para analizar las ventajas y desventajas de cada uno de ellos.
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    Shape optimization for a seepage problem with low contrast core
    (2016) Gutiérrez Cid, Sergio; Mura, J.
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    Stress constrained compliance minimization by means of the small amplitude homogenization method
    (2012) Zegpi Hunter, Esteban Ariel; Gutiérrez Cid, Sergio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
    El problema de minimizar la deformación de un elemento o una estructura a través de una mejor distribución del material de refuerzo es muy relevante en muchas ramas de la ingeniería estructural y mecánica. Sin embargo, es usual que las soluciones óptimas para este problema presenten concentración de tensiones en la zona cargada o en la zona apoyada de la estructura. Se propone un método de minimización de cumplimiento capaz de restringir la tensión promedio en una zona arbitraria de la estructura. Este trabajo describe como este algoritmo maneja la restricción sobre la tensión y la formulación necesaria para su implementación. Actualmente, el método propuesto logra reducciones del máximo de la tensión de hasta 45% incurriendo en una pérdida de cumplimiento inferior al 4%. La posibilidad de incluir restricciones puntuales a la tensión queda por explorar.