Optimization of glulam regular double-tapered beams for agroforestry constructions

Abstract

Este artículo aborda la falta de atención prestada por la comunidad científica respecto a la optimización de las estructuras de madera, concretamente en el contexto de las construcciones agroindustriales de grandes luces. El estudio se centra en la optimización de una cubierta tridimensional compuesta por vigas regulares de doble canto y correas GL32h. En primer lugar, se empleó MATLAB para desarrollar un software de cálculo y, a continuación, se ejecutó el modelo de optimización propuesto basado en algoritmos genéticos, con el fin de optimizar las distintas geometrías de los elementos constructivos en función del coste, así como la disposición óptima de las correas y el número de vigas. Además, se realizaron análisis estadísticos de más de 200 puntos de datos de optimización para descubrir la influencia de distintas variables en el proceso de optimización. Se descubrió que la carga de nieve y la luz tienen una influencia significativa en la predicción de la altura y anchura de vigas y correas, así como en la separación entre correas; mientras que, como era de esperar, la longitud de la cubierta también influye en el número óptimo de vigas. Todas estas conclusiones podrán fomentar el uso de estructuras de madera y, de este modo, lograr prácticas de construcción más sostenibles y eficientes.

This paper addresses the lack of attention paid by the scientific community to the optimization of timber structures, specifically in the context of large-span agro-industrial constructions. The study focuses on the optimization of a three-dimensional roof composed of GL32h glulam regular double-tapered beams and purlins. Firstly, MATLAB was employed to develop a calculation software and then run the proposed optimization model based on genetic algorithms, in order to optimize the different geometries of the construction elements based on cost, as well as the optimum arrangement of the purlins and the number of beams. Moreover, statistical analyses were carried out on more than 200 optimization data points to uncover the influence of different variables in the optimization process. It was found that the snow load and span have a significant influence on the prediction of the height and width of beams and purlins, as well as the purlin spacing; while, as expected, the roof length also influences the optimal number of beams. All these findings could promote the use of timber structures; thus, achieving more sustainable and efficient construction practices.