[EN] This Doctoral Thesis attempts to develop a new optimization algorithm which offers better accuracy for the structural optimization of structures than many other usual algorithms, as well as establishing new design rules derived from the outcomes of the problems with post tensioned concrete slabs. Concrete slabs are repetitive structural elements for building design. That is the main reason for paying them attention, and their optimization becomes of major interest. The Post tensioned concrete slabs are particularly interesting because they have technological improvements compared to former conventional models, and they have been shown considerable advantages at some fields of application. A detailed analysis of the existing research concluded that general structural optimization and particularly concrete slab optimization is mainly carried out through metaheuristics. This method is particularly useful considering all constitutive elements of the slab, resulting in a completely conditioned element, which means a highly practical approach to the problem. Three new mono-objective algorithms based into their corresponding metaheuristic formulations were implemented: Simulated Annealing (SA), Threshold Accepting optimization (TA) and Origin-Based algorithm (OBA) with two options (OBA, OBA1). All of them were calibrated in order to improve their behavior. The results of the compared analysis have shown that all of them have similar responses. Most accurate results have been obtained from the TA algorithm, resulting in cheaper slabs between 0,5% and 1% rather than the rest of algorithms. Tbe best set of results have been obtained from the OBA1 algorithm, improving those from OBA and even the TA algorithm for short-term settings. Interestingly, for all cases the TA algorithm have improved 31.63% the computational cost of the mean solution. These significant savings can be explained by the depth reduction of the slab, what means less concrete and also less selfweight leading to reduce steel ratios. Furthermore, a multi-objective algorithm (SMOSA) has been implemented, which seeks also to obtain data coming from the clash of two ostensibly opposite functions: The financial cost and structural safety, which are being assessed like a factor corresponding to the lowest of all safety factors at every obtained analysis. The results indicate that increasing 5% the minimum at the regulations for the surrounding safety factor requires a 2% of extra charge, but the ratio does not remain lineal. For doubling the minimum required at regulations the cost is increased 89.54%. Taking together these results, and analizing the behavior of the TA algorithm, a new optimization algorithm has been designed, which is called local destruction plus guided reconstruction (DP+RG). This algorithm has been inspired into the existing destruction-reconstruction algorithms, having also elements coming from wide-search algorithms. It is based in a more sophisticated conducting system to address the searching process not only depending on the variation of the objective function, yet also based into the evolution of the structural requirements. Although the study was carried only for post tensioned concrete slabs, it is completely extensible for the optimization of whatever concrete structure. / [ES] El objetivo fundamental de esta tesis consiste en el desarrollo de un nuevo algoritmo de optimización que permita una mayor eficiencia que otros algoritmos empleados en la optimización de estructuras, así como la obtención de reglas de diseño a partir de los resultados de la optimización de forjados de losa postesa. Los forjados son los elementos estructurales que se repiten constantemente en el diseño de los edificios y que, por tanto, requieren de un grado de atención importante. Por esto su optimización presenta un indudable interés. Los forjados de losa postesa, en particular, suponen una mejora tecnológica respecto a los forjados convencionales, y resultan ventajosos dentro de determinados campos de aplicación. Del análisis de los trabajos de investigación previamente publicados, se ha podido concluir que la optimización de estructuras de hormigón en general, y de forjados losa en particular, se aborda de forma eficaz mediante el uso de metaheurísticas. El uso de estas técnicas ha demostrado ser ventajoso al hacer posible considerar todos los elementos que conforman el forjado, dando al resultado de la optimización un enfoque muy práctico pues el resultado del proceso es un forjado completamente definido. A partir de aquí se han implementado tres algoritmos mono-objetivo basados en otras tantas metaheurísticas: el recocido simulado (SA), la aceptación por umbrales (TA) y el algoritmo del solterón, este último con dos variantes (OBA, OBA1). Estos algoritmos han sido debidamente calibrados para mejorar su funcionamiento. La comparación entre ellos muestra que funcionan de un modo muy similar. El que ha proporcionado los mejores resultados ha sido el TA, con losas entre un 0.5% y un 1% más económicas que el resto de algoritmos. El algoritmo que mejores resultados ha obtenido a continuación es casi siempre el OBA 1, pues mejora al OBA, e incluso al TA para parametrizaciones de corta duración de cálculo. En cualquier caso, el algoritmo TA ha mejorado el coste de una solución de referencia en un 31.63%. Este ahorro tan significativo se justifica por la reducción de canto, lo que reduce la medición de hormigón, y por tanto de peso, por lo que permite reducir también cuantías de acero. Asimismo, se ha implementado un algoritmo multiobjetivo (SMOSA), enfrentando dos funciones objetivo que entran en conflicto: el coste económico y la seguridad estructural, evaluada mediante un factor definido como el menor de los factores de seguridad de todos los estados límite examinados. Los resultados indican que un incremento del factor de seguridad envolvente de un 5% sobre el mínimo impuesto por las normas requiere un sobrecoste del 2%, pero esta proporción no se mantiene lineal. Para aumentar la seguridad al doble del valor normativo, el coste se incrementa en un 89.54%. Con todos estos resultados, y analizando los resultados del algoritmo TA, se ha diseñado un nuevo algoritmo de optimización que se ha denominado Destrucción puntual más reconstrucción guiada (DP+RG). Se trata de un algoritmo inspirado en los algoritmos de destrucción-reconstrucción, con elementos de los algoritmos de búsqueda en entornos amplios. Se basa en emplear movimientos más sofisticados que dirigen la búsqueda no solo en función de la variación en la función objetivo, sino también en la alteración en el cumplimiento de los requisitos estructurales. Aunque se ha aplicado únicamente a este tipo de forjados es totalmente generalizable a la optimización de cualquier estructura de hormigón. / [CA] L'objectiu fonamental d'aquesta tesi consisteix en el desenvolupament d'un nou algoritme d'optimització que permeti una major eficiència que altres algoritmes emprats en l'optimització d'estructures, així com l'obtenció de regles de disseny a partir dels resultats de l'optimització de forjats de llosa postesa. Els forjats són els elements estructurals que es repeteixen constantment en el disseny dels edificis i que, per tant, requereixen d'un grau d'atenció important. Per això la seva optimització presenta un indubtable interès. Els forjats de llosa postesa, en particular, suposen una millora tecnològica respecte als forjats convencionals, i resulten avantatjosos dins de determinats camps d'aplicació. De l'anàlisi dels treballs d'investigació prèviament publicats, s'ha pogut concloure que l'optimització d'estructures de formigó en general, i de forjats llosa en particular, s'aborda de forma eficaç mitjançant l'ús de metaheurístiques. L'ús d'aquestes tècniques ha demostrat ser avantatjós en fer possible considerar tots els elements que conformen el forjat, donant al resultat de l'optimització un enfocament molt pràctic ja que el resultat del procés és un forjat completament definit. A partir d'aquí s'han implementat tres algorismes mono-objectiu basats en altres tantes metaheurístiques: el recuit simulat (SA), l'acceptació per llindars (TA) i l'algoritme del solter, aquest últim amb dues variants (OBA, OBA1). Aquests algoritmes han estat degudament calibrats per millorar el seu funcionament. La comparació entre ells mostra que funcionen d'una manera molt similar. El que ha proporcionat els millors resultats ha estat el TA, amb lloses entre un 0.5% i un 1% més econòmiques que la resta d'algoritmes. L'algoritmes que millors resultats ha obtingut a continuació és gairebé sempre el OBA 1, ja que millora l'OBA, i fins i tot a TA per parametritzacions de curta durada de càlcul. En qualsevol cas, l'algorisme TA ha millorat el cost d'una solució de referència en un 31.63%. Aquest estalvi tan significatiu es justifica per la reducció de cant, el que redueix el mesurament de formigó, i per tant de pes, de manera que permet reduir també quanties d'acer. Així mateix, s'ha implementat un algoritme multiobjectiu (SMOSA), enfrontant dues funcions objectiu que entren en conflicte: el cost econòmic i la seguretat estructural, avaluada mitjançant un factor definit com el menor dels factors de seguretat de tots els estats límit examinats. Els resultats indiquen que un increment del factor de seguretat envoltant d'un 5% sobre el mínim imposat per les normes requereix un sobrecost del 2%, però aquesta proporció no es manté lineal. Per augmentar la seguretat al doble del valor normatiu, el cost s'incrementa en un 89.54%. Amb tots aquests resultats, i analitzant els resultats de l'algoritme TA, s'ha dissenyat un nou algoritme d'optimització que s'ha anomenat Destrucció puntual més reconstrucció guiada (DP + RG). Es tracta d'un algoritme inspirat en els algoritmes de destrucció-reconstrucció, amb elements dels algoritmes de cerca en entorns amplis. Es basa en emprar moviments més sofisticats que dirigeixen la recerca no només en funció de la variació en la funció objectiu, sinó també en l'alteració en el compliment dels requisits estructurals. Encara que s'ha aplicat únicament a aquest tipus de forjats és totalment generalitzable a l'optimització de qualsevol estructura de formigó. / Rodríguez-Calderita Facundi, ÁM. (2015). Optimización heurística de forjados de losa postesa [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59238

[ES] Las láminas de hormigón armado utilizan principalmente su forma como meca-nismo resistente. Son estructuras extremadamente eficientes y bellas. El desarrollo de este tipo de estructuras se inicia en torno a los años 20 del siglo XX alcanzando su esplendor cuantitativo y cualitativo en torno a los años 50 y 60. Su ocaso les llega en las décadas siguiente, fundamentalmente por motivos económicos. Su breve período de existencia hace que los ejemplos que tenemos de esta tipología sean muy limitados. Por cuestiones relativas a la durabilidad del hormigón armado, la protección de este singular patrimonio arquitectónico resulta necesaria y urgente, de modo especial en la Comunitat Valenciana (España) con un clima costero con cloruros agresivos para las estructuras de hormigón, especialmente para aquellas de escaso espesor y por lo tanto reducido recubrimiento del armado. El presente estudio pretende la caracterización histórica, constructiva y estructural de las estructuras laminares de hormigón armado en la Comunitat Valenciana. Para ello se ha realizado una labor previa de localización y documentación de die-cisiete estructuras para su completa catalogación. El objetivo final es la divulgación y puesta en valor, de esta tipología estructural en la Comunitat Valenciana con la esperanza de que administraciones y propietarios emprendan acciones para su conservación, rehabilitación y protección. Con su puesta en común podemos estudiar los distintos tipos de subcategorías de esta tipología, sus características comunes y diferenciadoras, el contexto histórico de su aparición, la evolución de su tecnología constructiva a lo largo de la historia, comparar los problemas que han afrontado en las fases de proyecto y ejecución o las lesiones que han sufrido a lo largo de su vida útil de cara a la prevención necesaria para una adecuada conservación. En la segunda parte de este trabajo, basada en tres artículos publicados, se estudia en detalle de la iglesia de San Nicolás del Grao de Gandía (España), de modo que sirva como primer paso para posteriores estudios en profundidad de los otros ejemplos de láminas en la Comunitat Valenciana. La iglesia de San Nicolás de Gandía (1962) es la obra póstuma del prestigioso ingeniero Eduardo Torroja Miret (1899-1961) en colaboración con el arquitecto Gonzalo Echegaray Comba y el ingeniero Jaime Nadal Aixalá. Torroja, fue pionero en el uso del hormigón pretensado, utilizándolo de modo variado e ingenioso en muchas de sus obras. Esta tecnología le permitió conseguir el estado tensional adecuado en el hormigón a la vez que garantizar su estanqueidad. Su intuición y experiencia le llevaron a asesorar en el desarrollo del método de tesado y anclaje patentado como "Método Barredo". La estructura de la iglesia de San Nicolás consiste en dos láminas plegadas de hormigón armado apoyadas en los pórticos testeros del edificio. Se trata de una solución innovadora, para salvar una luz de 29 m. El comportamiento de las láminas fue mejorado mediante una serie de costillas de rigidización y un sistema de tendones postesados que permitió minimizar los efectos de flexión esviada derivados de la sección asimétrica de dichas láminas. Los valores obtenidos de dos modelos informáticos de elementos finitos muestran una buena correspondencia con los cálculos realizados a manos por el ingeniero, reafirmando su excelente intuición estructural. Los resultados ayudan a comprender el funcionamiento de esta ingeniosa y compleja estructura. En 1996 se realizó un estudio detallado de la patología constructivas presentes en la iglesia, especialmente fisuras y desprendimiento del recubrimiento de hormigón por corrosión de las armaduras. Se describen también las lesiones presentes en el edificio y el proyecto y obras de rehabilitación que comenzaron en el año 2001 y culminaron en el año 2012, 50 aniversario de la iglesia. / [CA] Les làmines de formigó armat utilitzen principalment la seva forma com a mecanisme resistent. Són estructures extremadament eficients i belles. El desenvolupament d'aquest tipus d'estructures s'inicia al voltant dels anys 20 de segle XX aconseguint els seus any daurats quantitatius i qualitatius al voltant dels anys 50 i 60. El seu ocàs comença a la dècada següent, fonamentalment per motius econòmics. El seu breu període d'existència, és causa de que els exemples que tenim d'aquesta tipologia siguin molt limitats. Per qüestions relatives a la durabilitat del formigó armat, la protecció d'aquest singular patrimoni arquitectònic resulta necessària i urgent, de manera especial a la Comunitat Valenciana (Espanya) amb un clima de costa amb clorurs agressius per a les estructures de formigó, especialment per a aquelles d'escàs gruix i per tant reduït recobriment de l'armat. El present estudi pretén la caracterització històrica, constructiva i estructural de les estructures laminars de formigó armat a la Comunitat Valenciana. Per a això s'ha realitzat una tasca prèvia de localització i documentació de disset estructures per a la seva completa catalogació. L'objectiu final és la divulgació i posada en valor, d'aquesta tipologia estructural a la Comunitat Valenciana amb la esperança que administracions i propietaris emprenguin accions per a la seva conservació, rehabilitació i protecció. Amb la seva posada en comú podem estudiar els diferents tipus de subcategories d'aquesta tipologia, les seves característiques comunes i diferenciadores, el context històric de la seva aparició, l'evolució de la seva tecnologia constructiva al llarg de la història, comparar els problemes que han afrontat en les fases de projecte i execució o les lesions que han patit al llarg de la seva vida útil de cara a la prevenció necessària per a una adequada conservació. A la segona part d'aquest treball, basada en tres articles publicats, s'estudia en detall de l'església de Sant Nicolau del Grau de Gandia (Espanya), de manera que serveixi com a primer pas per a posteriors estudis en profunditat dels altres exemples de làmines a la Comunitat Valenciana. L'església de Sant Nicolau de Gandia (1962) és l'obra pòstuma de el prestigiós enginyer Eduardo Torroja Miret (1899-1961) en col·laboració amb l'arquitecte Gonzalo Echegaray Comba i l'enginyer Jaime Nadal Aixalá. Torroja, va ser pioner en l'ús del formigó pretesat, utilitzant-lo de manera variada i enginyosa en moltes de les seves obres. Aquesta tecnologia li va permetre aconseguir l'estat tensional adequat en el formigó a l'hora que garantir la seva estanquitat. La seva intuïció i experiència van portar a assessorar en el desenvolupament del mètode de tesat i ancoratge patentat com "Mètode Barredo". L'estructura de l'església de Sant Nicolau consisteix en dues làmines plegades de formigó armat recolzades en els pòrtics extrems de l'edifici. Es tracta d'una solució innovadora, per salvar una llum de 29 m. El comportament de les làmines és millorat mitjançant una sèrie de costelles de rigidització i un sistema de tendons posttesats que va permetre minimitzar els efectes de flexió esviada derivats de la secció asimètrica d'aquestes làmines. Els valors obtinguts de dos models informàtics d'elements finits mostren una bona correspondència amb els càlculs realitzats a mà per l'enginyer, reafirmant la seva excel·lent intuïció estructural. Els resultats ajuden a comprendre el funcionament d'aquesta enginyosa i complexa estructura. El 1996 es va realitzar un estudi detallat de les patologies constructives presents a l'església, especialment fissures i despreniment de el recobriment de formigó per corrosió de les armadures. Es descriuen també les lesions presents a l'edifici i el projecte i obres de rehabilitació que van començar l'any 2001 i van culminar en l'any 2012, 50 aniversari de l'església. / [EN] Shell concrete structures mainly use their shape as a resistant mechanism. They are extremely efficient and beautiful structures. The development of this type of structures began around the 20s of the 20th century, reaching its quantitative and qualitative golden years around the 50s and 60s. Its decline came in the following decades, mainly for economic reasons. The examples we have of this typology are very few because its short period of existence . The protection of this unique architectural heritage is necessary and urgent, especially in the Valencian Region (Spain) because durability of reinforced concrete in a coast environment with chlorides floating in the air attacking reinforced concrete structures, especially for those of fewer thickness and reduced coating of the reinforcement. The present study aims at the historical, constructive and structural characterization of the reinforced concrete shell structures in Valencian Region. At this point, a preliminary task of locating and documenting seventeen structures has been carried out for their complete cataloging. The final objective is the dissemination and enhancement of this structural typology in the Valencian Region with the hope that administrations and owners will undertake actions for its conservation, rehabilitation and protection. In the catalogue are exposed the different types of subcategories of this typology, their common and different characteristics, their birth historical context, the evolution of their construction technology throughout history, compare the problems they have faced in the design and execution phases or the injuries that they have suffered throughout their useful life with a view to the prevention necessary for proper conservation. In the second part of this work, based on three published articles, the church of San Nicolás del Grao in Gandía (Spain) is studied in detail, so that it serves as a first step for later in-depth studies of the other examples of shells in Valencian Region. The church of San Nicolás de Gandía (1962) is the last work of famous engineer Eduardo Torroja Miret (1899-1961) in collaboration with architect Gonzalo Echegaray Comba and engineer Jaime Nadal Aixalá. Torroja, was a pioneer in the use of prestressed concrete, using it in diferent and ingenious ways in many of his works. This technology allowed it to achieve the desired tension state in the concrete while its tightness is guaranteed. His intuition and experience led him to advise on the development of the patented tensioning and anchoring method "Barredo Method". San Nicolás' Curch's structure consists of two folded plates of reinforced concrete supported on the extreme concrete frames of the building. It is an innovative solution for a span of 29 m. The behavior of the plates was improved by means of a series of stiffening ribs and a post-tensioned tendon system that made it possible to minimize the effects of skewed bending produced by the asymmetric section the plates. The values obtained from two finite element computer models show a good correspondence with the calculations carried out by the engineer, reaffirming his excellent structural intuition. The results help to understand how this ingenious and complex structure works. In 1996 a detailed study of the construction pathologies present in the church was carried out. cracks and detachment of the concrete coating due to corrosion of the steel reinforcements, were specially studied. The project and rehabilitation works that began in 2001 and culminated in 2012, the 50th anniversary of the church, are also described. / Arnau Paltor, FA. (2021). Estudio y caracterización de las estructuras laminares de hormigón armado en la Comunitat Valenciana [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/174526