Abstract:Although the primary objective on designing a structure is to support the external loads, the achievement of an optimal layout that reduces all costs associated with the structure is an aspect of increasing interest. The problem of finding the optimal layout for bridgelike structures subjected to a uniform load is considered. The problem is formulated following a theory on economy of frame structures, using the stress volume as the objective function and including the selection of appropriate values for statically indeterminate reactions. It is solved in a function space of finite dimension instead of using a general variational approach, obtaining near-optimal solutions. The results obtained with this profitable strategy are very close to the best layouts known to date, with differences of less than 2% for the stress volume, but with a simpler layout that can be recognized in some real bridges. This strategy could be a guide to preliminary design of bridges subject to a wide class of costs.

Fecha de recepción: 12-IX-88450-22 RESUMEN En este artículo, tras recordar dos conocidos teoremas deMaxwell, 1890, y Michell, 1904, se presenta un importante teorema de la teoría de diseño de estructuras, tanto por su generalidad teórica, como por sus implicaciones prácticas; la estructura de diseño óptimo para un problema dado es también la más rígida de entre todas las correspondientes a diseños alternativos, entendiéndose que las alternativas lo son de forma, manteniendo el mismo grado de aprovechamiento del material (idénticas tensiones de trabajo). De este modo, concebir modificaciones (de forma) en un diseño que reduzcan la deformabilidad de la estructura significa simultáneamente disminuir la inversión en material en ésta. Se adopta una formulación explícita para tal teorema, apuntado como propiedad de las estructuras óptimas por Parkes, 1965. SUMMARY This article, after mentioning the well-known theories ofMaxwell (1890) and Michell (1904), presen ts an importan t theorem on structural design, both for its theoretical generality as well as for its practical implications. The best structural design from among many alternatives is the most rigid one, the alternatives being understood to be alternatives in shape, maintaining the same use of materials (identical working tensions). In this fashion, the conception of modifications (in shape) in a design which reduces deformation of the structure means simultaneous reduction of materials. An explicit formulation is adopted for this theorem, considered as a property of optimal structures by Parkes (1965). INTRODUCCIÓNEs suficientemente conocido el diferente contenido del diseño y del análisis, y esta diferencia se aplica entre otros campos al de la definición de estructuras: poder analizar una estructura para asegurar que cumple los requerimientos estructurales exige un elevado grado de diseño previo de la misma: En general el análisis explora objetos definidos al efecto de validarlos o invalidarlos, y dichos objetos deben estar descritos con tanta mayor precisión, previamente al análisis, cuanto mayor es la precisión del método adoptado.La tarea de definir estructuras exige, por lo tanto, un proceso iterativo de diseño-análisis en el que, por otra parte, las decisiones en las primeras etapas de la definición son precisamente las más importantes.Con herramientas de análisis adecuadas, y mediante un sistema de prueba y error, puede llegar a encontrarse una estructura suficientemente estable, segura, rígida, y compatible con otros requerimientos de uso, e incluso que se sitúe en un coste razonable, siempre que se destinen a ello los medios y el tiempo necesarios. Los cuatro primeros requerimientos son obviamente ineludibles, pero para evaluar el último debe considerarse también el propio coste del proceso de diseño. En función de los medios a emplear puede llegarse a un punto en que el ahorro de materiales sea menor que el aumento de coste del proceso de diseño, punto que depende del número de objetos iguales que hayan de producirse.La experiencia del proyectista ...

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Fecha de recepción: 17-1-90 RESUMENEn las estructuras pueden distinguirse con bastante precisión ios aspectos de su comportamiento que dependen sóio de ia forma, de su proporción, de aqueiios que dependen de su tamaño. Mediante el análisis de estructuras en el límite de resistencia a su propio peso, y a través de los conceptos de esbeltez, alcance del material, alcance de la estructura y de cantidad de estructura de la "estructura unidad" pueden delimitarse con mucha precisión dichos aspectos. De este modo en estructuras muy lejos del límite de tamaño correspondiente a su tipo, las relaciones de proporción son dominantes en su comportamiento. En estructuras con tamaño importante respecto del límite, los conceptos anteriores proporcionan recursos para evaluar con sencillez y elegancia las proporciones de la resistencia del material que se emplean en soportar el propio peso, o las cargas adicionales a éste. SUMMARYWe can distinguish rather precisely between the aspects of structural comportment dues to it's form, to it's proportions, from those dues to it's size. By the analysis of structures in their size's limits (supporting only their ov^n's v\/eight), and with the use of the slenderness, scope of the material, scope of the structure, and structure quantity of the "unit structure" concepts, we can delimit those aspects. Thus, in structures far from the size's limit that can be adscribed to it's class, the relations of the form are dominants in their comportement. In structures where the size is a high fraction of that limit, these concepts allow to evalúate with quickness and elegance the fractions of strehgth employed in supporting the structure's own weight, or any additional loads. INTRODUCCIÓNEn la antigüedad clásica se concebía el comportamiento de las estructuras como un fenómeno principalmente ligado a la forma, a la geometría, que era la ciencia matemática con mayor desarrollo. Tal concepción sugería el uso de reglas proporcionales en el diseño, de modo que modelos probados en un tamaño se extrapolaban mediante reglas de proporción a otros tamaños. Galileo demostró usando geometría que las reglas proporcionales no eran apropiadas a estructuras soportando su propio peso, y su alegato tuvo una influencia importante. Las razones de Galileo, y el desarrollo y uso del análisis matemático como herramienta de reflexión estructural han eliminado casi por completo las reglas de proporción de la teoría de las estructuras. Hay que salvar los óasos puntuales en que las expresiones se plantean en forma adimensional, que podría verse como una forma actual de establecer reglas proporcionales desprovistas de la carga geométrica (visual) de la antigüedad. Hay que decir que, de encontrarse reglas proporcionales válidas, éstas son una poderosa herramienta de diseño, en la medida en que éste se resuelve mediante dibujos en los que se trata de dar soluciones a todos los problemas implicados. La herramienta tiene así la misma forma del medio de trabajo empleado en el propio proceso del diseño, y es de gran utilidad.Si analiz...

En el ámbito del proceso de toma de decisiones propio del proyecto de estructuras resistentes, el mero análisis mecánico de un modelo no permite vislumbrar las posibles disminuciones de material derivadas de modificaciones en la forma estructural. Dado que para cuantificar estas mejoras es imprescindible poder medir el consumo estructural ya en las primeras fases de diseño, en el presente trabajo se presentan y comparan dos de las teorías actualmente más desarrolladas que relacionan la geometría con el consumo estructural. Para demostrar la versatilidad de estos conceptos se aplicarán a continuación a un tipo de estructuras que cuenta simultáneamente con esfuerzos internos previos y grandes deformaciones: las estructuras emparejadas, un caso particular de estructuras generadas por elementos preflectados, en los que los componentes se asocian dos a dos para formar grupos arco-tirante.