Optimización de vibración y pandeo de vigas compuestas laminadas de sección arbitraria

Abstract

Se presenta un enfoque de diseño óptimo de vigas de sección completamente arbitraria (abiertas, cerradas o semi-cerradas, multicelulares, de paredes delgadas, macizas o combinación de las mismas). Se considera que las vigas pueden estar constituidas con materiales isótropos o compuestos laminados (PRF) del tipo especialmente ortótropo o simétrico balanceado. Las variables de diseño corresponden a las dimensiones de la sección y la arquitectura de laminación en el caso de paredes PRF. Como objetivos de diseño se plantean especialmente la maximización de la frecuencia fundamental de vibración y la maximización de la carga de pandeo. Asimismo se consideran restricciones geométricas y otras asociadas a la falla estructural. Para modelar el comportamiento estructural se hace uso de una generalización de la teoría de Timoshenko-Vlasov para vigas PRF que tiene en cuenta efectos de corte por flexión y por torsión no uniforme en secciones completamente arbitrarias. El enfoque se basa en el empleo del Método de Elementos Finitos para realizar el análisis seccional y longitudinal en combinación con un método de optimización aleatoria. Se presentan algunos resultados numéricos.