Optimización de estructuras de invernadero por algoritmos genéticos

Abstract

En este trabajo se analizan tres alternativas estructurales de invernaderos multitunel, incluyendo sus cimentaciones, con el objetivo de calcular su precio por metro cuadrado.

Posteriormente se realiza su optimización a través de Algoritmos Genéticos, para reducir el coste (€/m2).

Las tres alternativas estructurales se analizaron (con y sin optimización) por medio un análisis matricial en 2º orden considerando la estructura en 3 dimensiones, de modo que tiene en cuenta la influencia de los elementos estructurales contenidos en el plano de la estructura y los perpendiculares al plano de la estructura (correa, canalón y tornapunta).

Para el cálculo matricial de estos procesos, se han desarrollado dos aplicaciones informáticas en Matlab, en el que se eligen distintas variables como las cargas, ubicación de invernadero… y se calcula la estructura y cimentación. En ellos se muestran los resultados del coste por metro cuadrado (con o sin optimizar, según la aplicación utilizada) así como se informa del cumplimiento de las comprobaciones de secciones y barras de acuerdo con el Eurocódigo 3.

En relación con las tres alternativas estructurales, estas variaciones se consiguen mediante la modificación del diseño del invernadero tomado como base: a) eliminando elementos estructurales b) modificando la separación entre los pórticos y aumentando la rigidez del canalón y correas.

In this work we analyze three structural alternatives of multitunel greenhouses, foundations are included, in order to calculate the price per square meter.

Later, optimization is done by genetic algorithms to reduce the cost (€/m2) initially obtained.

The three structural alternatives were analyzed (with and without optimization) using a second order 3D matrix analysis, so that takes into account the influence of the structural elements contained in the plane of the structure and perpendicular to the plane of the structure (purlin, gutter and stay).

Two software solutions for the analysis has been programmed using Matlab, in which the user chooses different variables: loads, section properties …, and checks the structure and foundation. Each software shows: (i) the cost per square meter of greenhouse (with and without optimization, depending of the program used ); (ii) reports the cross-section and member verifications according to the ultimate limit state of the Eurocode 3.

In relation to the three structural alternatives, these variations are achieved modifying the design of the greenhouse taken as a basis: a) eliminating structural elements b) modifying the separation between frames increasing the rigidity of the gutter and purlins.