estructuras tridimensionales para techos

Universidad de Guanajuato

Diseño óptimo de estructuras tridimensionales
para techos
Optimal design of three-dimensional structures for roofs

Maximino Tapia*, Salvador Botello*, Luz Angélica Caudillo*, Héctor Hernández*, Iván Munguía*, Jacob
Esaú Salazar*, Ernesto Ortega*, Juan Carlos Gómez**, Daniel Quiroz**, Miguel Yáñez**
RESUMEN
Se presenta un laboratorio virtual que realiza elanálisis, diseño y optimización de estructuras de acero rolado en frío, así como la cuantificación de los materiales utilizados en la
construcción de la techumbre completa y el costo de fabricación e instalación la misma. El
software está dotado con una interfaz de usuario amigable desarrollado para la empresa
“Tejas El Águila”. El análisis estructural considera cargas de peso propio, muertas yvivas,
a las que estará sometida la estructura en condiciones de servicio, además de considerarse
los efectos de viento y sismo para la República Mexicana -de acuerdo a la normatividad
vigente. El optimizador está basado en métodos de minimización de entropía con restricciones múltiples, evaluando cada una de las estructuras por el método de la rigidez. Para
la evaluación de la eficiencia de laestructura, se utiliza la normativa American Iron and
Steel Institute- Allowable Stress Design (AISI-ASD). La optimización de las estructuras se
realiza haciendo múltiples evaluaciones de diferentes configuraciones de las mismas, tarea que se ha paralelizado utilizando técnicas de programación de memoria compartida
Open Multiprocessing (OpenMP). La combinación adecuada del seguimiento de lasnormatividades vigentes, la implementación del optimizador y los métodos matriciales para el
cálculo de estructuras, aunado al ambiente grafico fácil de usar y amigable, han resultado
en un potente software que genera soluciones de vivienda económicas, seguras y estéticas
(favoreciendo así a un amplio sector de la sociedad mexicana).

aBSTRACT

Recibido: 7 de junio de 2012
Aceptado: 17 deoctubre de 2012

Palabras clave:
Optimización; estructuras; rolado en frío.

Keywords:
Optimization; structures; cold rolling.

It is presented a virtual laboratory that performs the analysis, design and structure optimization of cold rolled steel. It also performs the quantification of the materials used in the
construction of the whole roof and the manufacturing and installation costs. Thesoftware is
equipped with a friendly user interface developed for the company “Tejas El Aguila”. The structural analysis considers dead and alive weight loads that the structure will be subjected to,
considering also the effects of wind and earthquake in Mexico -according to the present regulations. The optimizer is based on entropy minimization methods with multiple restrictions
evaluatingeach of the structures by the rigidity method. The standard American Iron and Steel
Institute-Allowable Stress Design (AISI-ASD) is also used for the evaluation of the efficiency of
the structure. The optimization is performed by multiple evaluations of different configurations
of the structure. This task has been parallelized using programming techniques of shared
memory Open Multiprocessing(OpenMP). The right combination of existing normativity, implementation of the optimizer and matrix methods for the calculation of structures, coupled
with user-friendly graphical interface, have resulted in a powerful software that creates affordable, safe and aesthetic housing solutions (favoring a broad sector of Mexican society).

INTRODUCCIÓN
En años recientes, el uso de acero rolado en fríopara la construcción de pequeñas y medianas edificaciones ha ido en aumento debido a la versatilidad
tanto en la producción como en el transporte de este material. Existe en el
mercado una amplia gama de calibres, espesores, tipos de recubrimiento y
anchos de bobina disponibles; esto da como resultado una amplia variedad

*Centro de Investigación en Matemáticas A. C. (CIMAT). Callejón...