Papers by Nayar Gutierrez
El 11 de mayo de 2016 ocurrió un sismo Mw=4.9 en la zona metropolitana de Guadalajara. El sismo c... more El 11 de mayo de 2016 ocurrió un sismo Mw=4.9 en la zona metropolitana de Guadalajara. El sismo con una intensidad V-VI generó daños leves y fue registrado en dos estaciones en Guadalajara y Zapopan. Se obtuvieron los cocientes espectrales H/V, frecuencia y periodos fundamentales del suelo. Los periodos medidos en las dos estaciones se usan para analizar la respuesta sísmica de diferentes edificios ante resonancia. Alrededor de la estación Zapopan los edificios entre 12 y 30 m son los más vulnerables. Caso contrario para todas las tipologías de edificios entre 9 y 21 m cercanos a la estación Guadalajara.
The most common construction techniques for heritage buildings were mainly based on basic geometr... more The most common construction techniques for heritage buildings were mainly based on basic geometric rules about stability and earthquake damage observations. This situation led to the construction of massive structures with structural elements of great thickness, but still with poor seismic performance because damage was continuously presented. These restrictions have made historical buildings extremely vulnerable against earthquakes, presenting partial and total collapses. Thus, becomes evident the need of suitable technical solutions to protect them. This chapter describes the behavior and failure mechanisms of unreinforced masonry buildings and different rehabilitation and strengthening techniques. Both techniques are aimed at keeping good deformation compatibility between materials without affecting the architectonic value of the monument. Advantages and disadvantages of different rehabilitation and strengthening proposals are discussed from a sensitized structural engineering p...
Steel and Composite Structures, 2018
This paper focuses on the seismic protection of slender old masonry structures by the implementat... more This paper focuses on the seismic protection of slender old masonry structures by the implementation of prestressing devices at key locations. The devices are vertically and externally located inside the towers in order to be reversible and calibrated. An extensive parametric study on a selected slender tower is carried out based on more than 100 nonlinear static simulations aimed at investigating the impact of different parameters on the seismic performance: (i) different prestressing levels; (ii) shape memory alloy superelasticity and (iii) changes in prestressing-forces in all the stages of the analysis until failure and masonry toe crushing. The tendon materials under analysis are conventional prestressing steel, fiber-reinforced polymers of different fibers and shape memory alloys. The parametric study serves to select the most suitable prestressing device and optimal prestressing level able to dissipate more earthquake energy. The seismic energy dissipation is evaluated by com...
Construction and Building Materials, 2019
h i g h l i g h t s We propone a procedure to train people for building a reciprocal frame struct... more h i g h l i g h t s We propone a procedure to train people for building a reciprocal frame structure. System assemble with almost no tools and with just prismatic elements of the same size. System build using local materials and in situ training is sufficient for building small temporary facilities. A minimum set of information enables anyone to generate a shelter within minutes.
Ingeniería, investigación y tecnología, 2012
ABSTRACT El objetivo de este trabajo es encontrar la configuración óptima para un problema estruc... more ABSTRACT El objetivo de este trabajo es encontrar la configuración óptima para un problema estructural dado en un dominio espacial continuo. Por configuración óptima entendemos, reducir al mínimo el volumen de material empleado y maximizar la rigidez de la estructura ante las combinaciones de cargas supuestas por el diseñador. Se propusieron dos problemas, encontrar la armadura de un puente y la armadura de un invernadero. El procedimiento empleado para el diseño elástico es el propuesto por el American Institute of Steel Construction. En ambos problemas se busca la optimización de la topología, la geometría y las dimensiones de la armadura, en la misma corrida. Para poder combinar estos tres tipos de optimización se emplearon Algoritmos Genéticos (AG). Los AGs constituyen una técnica de optimización, empleada a menudo en el proceso de diseño ingenieril y arquitectónico. Esta técnica se desprende de la llamada computación evolutiva, de la cual surgen las estrategias evolutivas, la programación genética, la coevolución y los algoritmos genéticos; todas ellas se basan en el principio evolutivo de Darwin, la supervivencia del más apto. En términos generales el proceso es el siguiente; se generan individuos (soluciones factibles del problema), se evalúan estos con respecto a condiciones del medio (restricciones y funciones objetivo) y se les califica según su adaptabilidad al mismo; se escogen los individuos de manera aleatoria, de entre los más aptos, para ser los progenitores de la siguiente generación (nuevo conjunto de soluciones) y a los progenitores se les aplican las operaciones genéticas para formar una nueva generación. Los pasos anteriores se consideran en un ciclo que se repite hasta que la condición de paro se satisface, que en este caso, fue el número de generaciones. Los individuos se representan con valores reales en una matriz. Cada individuo es analizado por medio del Método de Elemento Finito. Los resultados mostraron soluciones ligeramente distintas (menos del 2%) de las encontradas en otros trabajos. El tiempo de cómputo fue en ambas corridas alrededor de 7 horas, tiempo aceptable si consideramos que el diseñador interviene únicamente para dar los parámetros iniciales. Concluimos que al emplear AG para encontrar soluciones, en problemas de diseño estructural, estas son bastante buenas y se obtienen de forma automatizada en un tiempo razonable. Con esta metodología se pueden agregar restricciones no estructurales que amplían las posibilidades de los problemas a tratar y que plantean diseños multidiciplinarios complejos.
En esta tesis se presenta un enfoque novedoso de una herramienta computacional que simplifica el ... more En esta tesis se presenta un enfoque novedoso de una herramienta computacional que simplifica el proceso de diseño de armaduras, obteniendo una mejor solución que satisface todos los requerimientos de la estructura, en un tiempo récord. Se establece un análisis comparativo con los cuatro casos más sobresalientes reportados en la literatura reciente, resultando que el algoritmo propuesto es considerablemente más efectivo. Para demostrar dicha efectividad se presentan soluciones cercanas a óptimos globales en dos problemas complejos de optimización estructural. La optimización estructural está ligada a un proceso iterativo que debe cumplir con diversos tipos de restricciones. Por ejemplo, en el diseño de una estructura se requiere que los esfuerzos internos producidos por las demandas externas no rebasen los límites de resistencia del material y que a su vez los desplazamientos no sean tan grandes que provoquen inestabilidad en la estructura. El diseñador debe buscar de entre muchas s...
Engineering Computations, 2013
A long span bridge and a greenhouse roof truss structure optimized by means of a consistent Genet... more A long span bridge and a greenhouse roof truss structure optimized by means of a consistent Genetic Algorithm with a Natural Crossover
Engineering Computations, 2013
A long span bridge and a greenhouse roof truss structure optimized by means of a consistent Genet... more A long span bridge and a greenhouse roof truss structure optimized by means of a consistent Genetic Algorithm with a Natural Crossover
El objetivo de este trabajo es encontrar la configuración óptima para un problema estructural dad... more El objetivo de este trabajo es encontrar la configuración óptima para un problema estructural dado en un dominio espacial continuo. Por configuración óptima entendemos, reducir al mínimo el volumen de material empleado y maximizar la rigidez de la estructura ante las combinaciones de cargas supuestas por el diseñador. Se propusieron dos problemas, encontrar la armadura de un puente y la armadura de un invernadero. El procedimiento empleado para el diseño elástico es el propuesto por el American Institute of Steel Construction. En ambos problemas se busca la optimización de la topología, la geometría y las dimensiones de la armadura, en la misma corrida. Para poder combinar estos tres tipos de optimización se emplearon Algoritmos Genéticos (AG). Los AGs constituyen una técnica de optimización, empleada a menudo en el proceso de diseño ingenieril y arquitectónico. Esta técnica se desprende de la llamada computación evolutiva, de la cual surgen las estrategias evolutivas, la programación genética, la coevolución y los algoritmos genéticos; todas ellas se basan en el principio evolutivo de Darwin, la supervivencia del más apto. En términos generales el proceso es el siguiente; se generan individuos (soluciones factibles del problema), se evalúan estos con respecto a condiciones del medio (restricciones y funciones objetivo) y se les califica según su adaptabilidad al mismo; se escogen los individuos de manera aleatoria, de entre los más aptos, para ser los progenitores de la siguiente generación (nuevo conjunto de soluciones) y a los progenitores se les aplican las operaciones genéticas para formar una nueva generación. Los pasos anteriores se consideran en un ciclo que se repite hasta que la condición de paro se satisface, que en este caso, fue el número de generaciones. Los individuos se representan con valores reales en una matriz. Cada individuo es analizado por medio del Método de Elemento Finito. Los resultados mostraron soluciones ligeramente distintas (menos del 2%) de las encontradas en otros trabajos. El tiempo de cómputo fue en ambas corridas alrededor de 7 horas, tiempo aceptable si consideramos que el diseñador interviene únicamente para dar los parámetros iniciales. Concluimos que al emplear AG para encontrar soluciones, en problemas de diseño estructural, estas son bastante buenas y se obtienen de forma automatizada en un tiempo razonable. Con esta metodología se pueden agregar restricciones no estructurales que amplían las posibilidades de los problemas a tratar y que plantean diseños multidiciplinarios complejos. Esto queda fuera del alcance de casi cualquier otra técnica de optimización.
(Palabras clave: optimización, algoritmos genéticos, armaduras, diseño estructural)
En esta tesis se presenta un enfoque novedoso de una herramienta computacional que simplifica el ... more En esta tesis se presenta un enfoque novedoso de una herramienta computacional que simplifica el proceso de diseño de armaduras, obteniendo una mejor solución que satisface todos los requerimientos de la estructura, en un tiempo récord. Se establece un análisis comparativo con los cuatro casos más sobresalientes reportados en la literatura reciente, resultando que el algoritmo propuesto es considerablemente más efectivo. Para demostrar dicha efectividad se presentan soluciones cercanas a óptimos globales en dos problemas complejos de optimización estructural. La optimización estructural está ligada a un proceso iterativo que debe cumplir con diversos tipos de restricciones. Por ejemplo, en el diseño de una estructura se requiere que los esfuerzos internos producidos por las demandas externas no rebasen los límites de resistencia del material y que a su vez los desplazamientos no sean tan grandes que provoquen inestabilidad en la estructura. El diseñador debe buscar de entre muchas soluciones la mejor, o mejores, que cumplan las condiciones de resistencia y desplazamientos considerando las necesidades de economía, seguridad y factibilidad. La herramienta que se propone para brindar ayuda en este proceso se basa en la computación evolutiva, específicamente se usa un algoritmo genético (AG). Se encontró que muchas investigaciones aplican algoritmos evolutivos, pero pocas de ellas aplican operadores especializados en la optimización estructural de armaduras. En la metodología aquí empleada también se aplicó un análisis de sensibilidad sobre las modificaciones en los operadores de un algoritmo genético para medir su desempeño durante la corrida. Con ello se identificaron las modificaciones necesarias a efectuar en las operaciones y en la codificación que tendría el potencial de mejorar la solución y reducir el número de iteraciones para encontrarla. Con el análisis anterior se propone una versión especializada de un AG para el diseño de armaduras que permite encontrar soluciones cercanas a óptimos globales para problemas complejos y con un menor costo computacional que el reportado en las investigaciones previas.
(Palabras clave: optimización, diseño estructural, computación evolutiva, esquemas de codificado)
Purpose: A novel methodology is introduced that has the capability of finding symmetrical and non... more Purpose: A novel methodology is introduced that has the capability of finding symmetrical and nonsymmetrical
solutions in complex design domains without additional tuning when changing the design domain. These going from a
academic design domain to a practical one.
Design/methodology/approach: Various crossovers operators are applied over the same representation using a genetic
algorithm for truss structural optimization cases where literature solutions have a tendency to forced symmetry in order
to find an optimal design with fewer iterations. Continuous-discrete representations were cross-bred by a uniform-sbx
simultaneous crossover, called zygote crossover. Specialized mutations operations are proposed to generate localized
changes to improve the solution according with the design domain.
Findings: Design solutions found were lighter and stiffer when comparing against cases reported in current literature
and in engineering practice. Also these solutions were found in fewer iterations.
Research limitations/implications: It was demonstrated that a genetic algorithm is able to find out of the box solutions,
further this solutions are litter and stiffer than the ones presented in previous literature. Nevertheless GA has to be
adjusted in order to have a stable performance and to avoid consuming a lot of computational resources. This
investigation is limited to 2d cases.
Practical implications: The cases solved herein are complex and are a challenge for any optimization routine however
practical design limitations are observed in the sense of out plane stability. Further comparisons cases are required in
order to generated a less adjusted design, this because the greenhouse solution had to be stiffened with out of plane
bars to give it enough lateral stability.
Originality/value: Continuous-discrete representations were cross-bred by a uniform-sbx simultaneous crossover,
called Natural Crossover. Specialized mutations operations are proposed to generate localized
changes to improve the solution according with the design domain. This scheme along with a less
restrictive environment allows a wider exploration of search space.
En este trabajo se propone un algoritmo genético con "cruzamiento natural" y se aplica sobre una ... more En este trabajo se propone un algoritmo genético con "cruzamiento natural" y se aplica sobre una representación continua-discreta con el fin de optimizar armaduras. El objetivo es disminuir el peso restringiendo los desplazamientos de los nodos y limitando los tipos de perfiles estructurales a usar. Las soluciones se combinan con dos tipos de cruzamientos en la misma representación, que permiten explorar de una manera efectiva el espacio de búsqueda. Los resultados se validan comparando los encontrados en este trabajo contra los de la literatura, para el caso del diseño de la armadura de un puente de 70 m de claro. Se obtienen soluciones más ligeras y con diferente topología. Adicionalmente se propone un caso de estudio, el diseño de la techumbre de un invernadero, que después se construye a escala real y se somete a cargas para verificar su resistencia.
Ha sido el Bambú leñoso y nativo más útil para el hombre colombiano. Sin este recurso el desarrol... more Ha sido el Bambú leñoso y nativo más útil para el hombre colombiano. Sin este recurso el desarrollo de nuestra zona cafetera habría sido totalmente diferente. La guadua es una especie forestal representada por esbeltos y modulados tallos que enaltecen el paisaje de los valles interandinos es larga, recta, uniforme en su desarrollo, liviana, hueca, resistente, suave, de rápido crecimiento, de bello color e imperceptiblemente cónica.
Uploads
Papers by Nayar Gutierrez
(Palabras clave: optimización, algoritmos genéticos, armaduras, diseño estructural)
(Palabras clave: optimización, diseño estructural, computación evolutiva, esquemas de codificado)
solutions in complex design domains without additional tuning when changing the design domain. These going from a
academic design domain to a practical one.
Design/methodology/approach: Various crossovers operators are applied over the same representation using a genetic
algorithm for truss structural optimization cases where literature solutions have a tendency to forced symmetry in order
to find an optimal design with fewer iterations. Continuous-discrete representations were cross-bred by a uniform-sbx
simultaneous crossover, called zygote crossover. Specialized mutations operations are proposed to generate localized
changes to improve the solution according with the design domain.
Findings: Design solutions found were lighter and stiffer when comparing against cases reported in current literature
and in engineering practice. Also these solutions were found in fewer iterations.
Research limitations/implications: It was demonstrated that a genetic algorithm is able to find out of the box solutions,
further this solutions are litter and stiffer than the ones presented in previous literature. Nevertheless GA has to be
adjusted in order to have a stable performance and to avoid consuming a lot of computational resources. This
investigation is limited to 2d cases.
Practical implications: The cases solved herein are complex and are a challenge for any optimization routine however
practical design limitations are observed in the sense of out plane stability. Further comparisons cases are required in
order to generated a less adjusted design, this because the greenhouse solution had to be stiffened with out of plane
bars to give it enough lateral stability.
Originality/value: Continuous-discrete representations were cross-bred by a uniform-sbx simultaneous crossover,
called Natural Crossover. Specialized mutations operations are proposed to generate localized
changes to improve the solution according with the design domain. This scheme along with a less
restrictive environment allows a wider exploration of search space.
(Palabras clave: optimización, algoritmos genéticos, armaduras, diseño estructural)
(Palabras clave: optimización, diseño estructural, computación evolutiva, esquemas de codificado)
solutions in complex design domains without additional tuning when changing the design domain. These going from a
academic design domain to a practical one.
Design/methodology/approach: Various crossovers operators are applied over the same representation using a genetic
algorithm for truss structural optimization cases where literature solutions have a tendency to forced symmetry in order
to find an optimal design with fewer iterations. Continuous-discrete representations were cross-bred by a uniform-sbx
simultaneous crossover, called zygote crossover. Specialized mutations operations are proposed to generate localized
changes to improve the solution according with the design domain.
Findings: Design solutions found were lighter and stiffer when comparing against cases reported in current literature
and in engineering practice. Also these solutions were found in fewer iterations.
Research limitations/implications: It was demonstrated that a genetic algorithm is able to find out of the box solutions,
further this solutions are litter and stiffer than the ones presented in previous literature. Nevertheless GA has to be
adjusted in order to have a stable performance and to avoid consuming a lot of computational resources. This
investigation is limited to 2d cases.
Practical implications: The cases solved herein are complex and are a challenge for any optimization routine however
practical design limitations are observed in the sense of out plane stability. Further comparisons cases are required in
order to generated a less adjusted design, this because the greenhouse solution had to be stiffened with out of plane
bars to give it enough lateral stability.
Originality/value: Continuous-discrete representations were cross-bred by a uniform-sbx simultaneous crossover,
called Natural Crossover. Specialized mutations operations are proposed to generate localized
changes to improve the solution according with the design domain. This scheme along with a less
restrictive environment allows a wider exploration of search space.