Optimización de volumen para arcos empotrados

Resumen

Aunque el arco surgió como sistema estructural hace más de dos mil años, esta tipología estructural todavía no está muy difundida y se adopta principalmente cuando hay que cubrir grandes luces. La eficiencia de los arcos depende principalmente de la explotación óptima del material, es decir, de la minimización de la excentricidad del estrés, que reduce el volumen y el peso del material estructural. Una estructura eficiente, en estos términos, implica andamios simples y ligeros, contribuyendo así a minimizar los costes de construcción. Aunque hay muchos conocimientos y literatura sobre arcos, todavía hay margen para la optimización del diseño. El presente estudio se enmarca en este contexto y se ocupa del análisis estructural de los arcos circulares planos empotrados bajo una carga vertical distribuida uniformemente y un peso propio. En el primer paso, la solución analítica del comportamiento estático y cinemático de los arcos se estudia por el método de la fuerza. En el segundo paso, se optimiza la forma del arco, asumiendo el volumen del arco, y por lo tanto el peso, como función objetiva. Finalmente se calculan los mínimos de la función objetiva (es decir, los parámetros óptimos de la forma geométrica) para poder utilizarlos con fines prácticos..