Numerical experimentation for the optimal design of reinforced rectangular concrete beams for singly reinforced sections

This paper presents a model for the optimal design of reinforced rectangular concrete beams for singly reinforced sections. It develops an analytical approach to the problem, based on a criterion of minimum cost and minimum weight design with a reduced number of design variables. Representative examples are presented to illustrate the applicability of the formulation in accordance with building code requirements for structural concrete (ACI 318S-13), including the comments on the standards. A comparison is made between the optimal design solution and current design practice for reinforced rectangular concrete beams. The optimal solution for the design of reinforced rectangular concrete beams shows clearly that significant savings can be made in the costs of the construction materials used – i.e. reinforcement steel and concrete. In addition, the problem formulation can be applied using a nonlinear mathematical programming format.
En este trabajo se presenta un modelo para el diseño óptimo de vigas rectangulares de concreto armado para secciones simplemente reforzadas. Un enfoque analítico del problema basado en un criterio de diseño de costo mínimo y diseño de peso mínimo con un número reducido de variables de diseño se desarrollan. Ejemplos típicos se presentan para ilustrar la aplicabilidad de la formulación de acuerdo con los códigos de construcción de concreto estructural (ACI 318S-13) y los comentarios. Una comparación se hace entre la solución del diseño óptimo y la práctica del diseño actual de vigas rectangulares de concreto armado. La solución óptima para el diseño de vigas rectangulares de concreto armado muestra claramente que los ahorros significativos se pueden hacer en los costos de los materiales de construcción utilizados para la fabricación de vigas como son el acero de refuerzo y concreto. Además, la formulación del problema se puede aplicar en un formato de programación matemática no lineal.