Optimización estructural de una presa a gravedad con elementos finitos

Abstract

El objetivo de la optimización estructural es obtener un conjunto de valores de las variables de diseño que haga mínima una función objetivo cumpliendo una serie de restricciones dependientes, en la actualidad el método de elementos finitos esta aceptado como una técnica eficaz para obtener soluciones estructurales complejas utilizando Software como ANSYS 18.2 que realiza una serie de ciclos de análisis, modificación y evaluación obteniendo soluciones eficientes, el cual se utilizó en este trabajo de investigación llevado a cabo en los estudios del Proyecto de Inversión Pública “Mejoramiento y Ampliación del Servicio de Agua para Riego en los Caseríos de Toledo, Bellavista, Ayambía y Los Higos – Represa Huaynamango, Distrito de Santa Cruz de Toledo – Contumazá - Cajamarca”, el cual aplicó el método de Tanteos bidimensional (coeficiente de seguridad) para el diseño de la presa. El objetivo principal de esta investigación es demostrar que la aplicación de la metodología de elementos finitos mediante simulaciones optimiza un 10% el diseño estructural de la presa investigado así el problema de diseño óptimo cuya función objetivo a minimizar es el volumen de concreto, analizando su comportamiento estático estructural y obteniendo el diseño óptimo con una parametrización de variables. Finalmente se logró minimizar en 14.75% el volumen de concreto, 13.73% el ancho de la base y 25.57% la altura de coronación siento este dimensionamiento el adecuando en términos técnicos ya que no superan los límites de elasticidad del material, y económicos logrando reducir el presupuesto en un 7.15% representando un ahorro de inversión de S/.447,973.10.