La implementación de técnicas de optimización es de fundamental importancia en el diseño de estructuras construidas con materiales compuestos. Esto se debe a que dicho diseño involucra una gran cantidad de variables que generan problemas de optimización multimodales sujetos a restricciones de diversa índole. Además, hay situaciones de diseño en las que, por distintas razones, es necesario abordar la minimización de distintos objetivos en forma conjunta. Esto conduce a la aplicación de formulaciones multiobjetivo. Asimismo, existen situaciones en las cuales los datos iniciales del problema de diseño no son totalmente precisos, o bien, es de interés conocer el comportamiento de la estructura ante pequeños cambios en dichos datos. Esta incertidumbre en las condiciones iniciales del problema puede ser considerada en el esquema de diseño mediante la aplicación de modelos específicos desarrollados a tal efecto. Desde el punto de vista estructural, la esbeltez que en muchos casos posee este tipo de estructuras genera la necesidad de conocer su comportamiento en lo que respecta a la estabilidad global y local de las mismas. En esta tesis se presentan distintos esquemas destinados al diseño óptimo multiobjetivo de vigas de pared delgada de eje recto o curvo, construidas con materiales del tipo Plástico Reforzado con Fibras (FRP, por sus siglas en inglés). El análisis estructural se realiza mediante la aplicación de un modelo teórico de tipo viga que considera flexibilidad por corte debida a flexión y alabeo. En base a esta teoría y con el interés de formular un problema de diseño analítico, se obtienen soluciones explícitas aproximadas para evaluar distintos parámetros estructurales, tales como cargas críticas de pandeo global, desplazamientos máximos y tensiones. Por otra parte, se aplica una estrategia para el análisis del pandeo local en base a la teoría de placas para verificar la estabilidad local de vigas rectas y curvas construidas con materiales isótropos o compuestos de configuración ortótropa. Para obtener diseños que contemplen la posibilidad de alcanzar diferentes objetivos, se implementan distintos métodos que consideran conjuntamente aspectos de estabilidad, desplazamiento y peso propio de la estructura como objetivos principales. Se analiza el efecto producido por variaciones en las cargas aplicadas a la estructura mediante un modelo matemático de incertidumbre. Este modelo se basa en el análisis del peor escenario posible, aplicándose el método de anti-optimización. Se consideran restricciones estructurales, geométricas y operativas que contemplan condiciones de resistencia, inestabilidad local y geometría de la sección, entre otras. Los esquemas de diseño óptimo propuestos se resuelven mediante la aplicación de distintos métodos heurísticos que permiten obtener soluciones óptimas de carácter global. Se utilizan las técnicas Simulated Annealing, Simulated Annealing Caótico y Algoritmo Genético. / The implementation of optimization techniques is of fundamental importance in the design of structures built with composite materials. This is because the design involves a lot of variables that generate multimodal optimization problems, subject to constraints of diverse nature. In addition, there are design situations in which for various reasons, it is necessary to address different minimization objectives jointly. This leads to the application of multiobjective formulations. There are also situations in which the initial data of the design problem is not entirely accurate, or is of interest to know the behavior of the structure against small changes in data. This uncertainty of the initial conditions can be considered in the design scheme by applying specific models developed for such purpose. From a structural standpoint, the slenderness that in many cases these structures have generates the need to understand their behavior with respect to global and local stability. This thesis presents different schemes for multiobjective optimal design of thin-walled beams, with straight or curved axis, built with materials of the type Fiber Reinforced Plastics (FRP). The structural analysis is performed by applying a theoretical beam model allowing shear flexibility due to bending and warping. Based on this theory, and with the interest to develop an analytical design problem, approximate explicit solutions are obtained in order to evaluate various structural parameters such as global critical buckling loads, maximum displacements and stresses. On the other hand, a strategy based on the plate theory is applied to analyze local buckling in order to verify the local stability of straight and curved beams made with isotropic materials or composites with orthotropic configuration. In order to obtain designs which consider the possibility of achieving various targets, different methods are implemented to jointly regard issues of stability, displacement and weight of the structure as main targets. The effect of variations in the loads applied to the structure is analyzed by applying a mathematical model of uncertainty. This model is based on the analysis of the worst feasible scenario, applying the anti-optimization method. Structural, geometric and operational constraints are considered which contemplate conditions of strength, local instability and sectional geometry, among others. The proposed optimal design schemes are solved by the application of different heuristic methods that allow obtaining global optimal solutions. The techniques employed are Simulated Annealing, Chaotic Simulated Annealing and Genetic Algorithm.

La presencia inadvertida de daños en elementos estructurales representa un aspecto crítico en la seguridad de los mismos. Tales fallas pueden causar irregularidades de funcionamiento e incluso conducir al colapso catastrófico. Por ese motivo, la detección de daños en forma temprana es de fundamental importancia. Un tipo de falla que puede pasar peligrosamente inadvertida es aquélla producida por fatiga, ya que resulta muy difícil de detectar a simple vista. Si bien existen técnicas adecuadas para la detección localizada, la aplicación de las mismas puede resultar impráctica en base a la dificultad en la revisión de estructuras complejas, que inclusive pueden pre-sentar sectores inaccesibles. En consecuencia, se han investi-gado otro tipo de procedimientos de carácter más global, entre los que ha adquirido gran importancia la identificación basada en la respuesta dinámica. Esencialmente, este método se basa en la comparación entre valores teóricos y experimenta-les de parámetros dinámicos de estructuras dañadas. Las incógnitas del mencionado problema corresponden a las magni-tudes asociadas al daño (localización, intensidad). Por lo tan-to, a los valores más próximos a los reales les corresponderá una mínima desviación entre los valores teóricos y experimen-tales. Este tipo de técnica inversa hace uso de un modelo teó-rico de la estructura dañada. En esta tesis se presenta un nuevo modelo unidimensional que permite reproducir el comportamiento estructural de vigas de pared delgada con presencia de fisuras debidas a fatiga. En dicho modelo, se admite la posibilidad de considerar el efecto no lineal de cerra-miento parcial de fisura o breathing. El modelo asocia un enfoque de daño estructural por fisura basado en conceptos de mecánica de fracturas, que se desarrolla íntegramente en este trabajo, con una teoría de vigas de pared delgada recien-temente desarrollada para el caso de vigas intactas. Esta teo-ría debe ser extendida para considerar la presencia de fisuras. La premisa global de la teoría es que la presencia de una fisu-ra genera una reducción localizada en la rigidez de la viga. El modelo unidimensional de viga de pared delgada dañada es aplicable a vigas construidas con materiales isótropos, ortótro-pos y compuestos con laminación cross-ply simétrica o espe-cialmente ortótropa. Considera además flexibilidad por corte debido a flexión y alabeo. Los parámetros asociados a las fisuras son identificados mediante la minimización de una fun-ción objetivo, que se define en términos de diferencias norma-lizadas entre valores de indicadores de fisura obtenidos experi-mentalmente y calculados con el modelo viga. Como indica-dores de daño estructural se consideran los desplazamientos producidos por excitación forzada y también las frecuencias de vibración natural. En orden de resolver el problema inverso, se emplea el algoritmo de optimización Evolución Diferencial. / The unnoticed presence of damage in structural elements represents a critical issue in their security. Such flaws may generate malfunctions and even leading to catastrophic collapse. Thus, early detection of damage represents a topic of fundamental importance. A kind of flaw that can be dange-rously unnoticed is that one produced by fatigue, in terms of the difficulty to detect it with the naked eye. Although there are adequate techniques for local detection, their application may result impractical based on the difficulty represented by complex structures, which can have inaccessible parts. Consequently, other procedures of more global character have been topic of research. Among them, identification ba-sed on dynamic response has acquired major importance. Essentially, this method is based on comparisons among theo-retical and experimental values of dynamic parameters related to damaged structures. The unknowns of the mentioned problem correspond to the magnitudes associated to damage (location, severity). Thus, a minimal deviation among theore-tical and experimental results will correspond to the values closer to real ones. This kind of inverse technique makes use of a theoretical model of the damaged structure. In this the-sis, a new one-dimensional model is presented, which allows replicating the structural behavior of thin-walled beams with the presence of cracks generated by fatigue. In this model, the possibility of considering the nonlinear effect of crack partial closure or breathing is allowed. The model associates a structural damage approach based on fracture mechanics concepts, developed entirely in this work, with a recently developed thin-walled beam theory for the case of intact beams. This theory must be extended in order to consider the presence of cracks. The global premise of the theory is that the presence of a crack generates a localized reduction on the beam stiffness. The one-dimensional thin-walled da-maged beam model is applicable to beams made of isotropic material beams, orthotropic materials and composite materials with symmetric cross-ply or specially orthotropic stacking sequences. In addition, shear flexibility debt to flexure and warping is considered. Damage parameters associated to cracks are identified by means of the minimization of a target function, defined in terms of normalized differences among values of damage indicators obtained experimentally and calculated with the beam model. As indicators of structural damage, displacements debt to forced excitation and also frequencies of natural vibration are considered. In order to solve the inverse problem, the optimization algorithm Differential Evolution is employed.