minería de datos para el diseño estructural

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES Facultad de Ciencias Puras y Naturales Postgrado en Informática Maestría en Ingeniería del Software Minería de Datos Descubrimiento de la Caracterización de Vigas de Hormigón Armado Basado en Minería de Datos para el Soporte al Diseño Estructural de una Empresa Consultora Constructora ( Perfil del Trabajo Final )

Presentado a Dr. Rogelio S. Silverio Presentado por Roger Saravia, M. A. y R. A. La Paz, Bolivia – Mayo de 2008

Escenario Este proyecto de investigación se extiende en el área de la minería de datos de las ciencias de la computación con campo de aplicación en la tecnología del hormigón armado de la ingeniería civil; específicamente, en el diseño del elemento horizontal denominado viga.

Problema Identificado Pese a que hay una variedad de algoritmos y fórmulas matemáticas para el cálculo de la resistencia de diseño de las vigas de hormigón armado; no se tiene una clasificación de las mismas con relación a las variaciones de sus parámetros de composición y geometría involucrados en su configuración; razón por la cuál, el ingeniero consultor constantemente aborda el diseño partiendo de tanteos “a criterio” y no disponiendo de una clasificación de las mismas que le pueda servir de marco de partida y de guía.

Abordaje del Problema Se abordará el problema mediante la aplicación de técnicas de descubrimiento de conocimiento de la minería de datos partiendo de una base de datos que contiene abundante información sobre vigas de hormigón armado destinadas a una variedad de proyectos durante los últimos 10 años.

Particularmente, se emplearán técnicas descriptivas como la búsqueda de la discriminación mediante agrupamiento o clustering para caracterizar las propiedades de los datos de la base de datos.

Objetivos • Identificar la información necesaria para la mejora de la consultoría en hormigón armado de la empresa.

• Identificar la información y fuentes OLTP disponibles.

• Diseñar e implementar una estructura Data Mart para el diseño de vigas de hormigón.

• Poblar el Data Mart aplicando servicios de integración de datos.

• Definir, configurar e implementar un cubo OLAP con medidas y dimensiones.

Objetivos (continuación) • Seleccionar y aplicar el método de minería de datos apropiado (la selección de la tarea de descubrimiento a realizar como ser: clasificación, agrupamiento o clustering, regresión, etcétera) • Difusión y uso del nuevo conocimiento.

• Evaluación, interpretación, transformación y representación de los patrones extraídos.

Marco Teórico •

Sistemas Operacionales

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DSS

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Data WareHouse

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OLTPs

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OLAP

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Modelo MultiDimensional •

Dimensiones

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Hechos

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Diseño Lógico

Marco Teórico • Minería de datos • Tipo de Conocimiento Obtenible Mediante Minería de datos.

• Caracterización • Discriminación • Asociación • Clasificación (Cluster) • Desviaciones • Evolución • Campo de Aplicación: Tecnología del Hormigón

Algunas Pautas sobre el Desarrollo de la Investigaciรณn

Vigas HoAo

Base de Datos Fuente (OLTP): Diagrama del Modelo

RESHOR

Resistencia del hormigón en Kg/cm².

RESACER Resistencia del acero en Kg/cm².

ANCHO

Ancho de la sección (cm).

ALTO

Alto de la sección (cm).

LONG

Largo del elemento (m).

VOL

Volumen del elemento (m3).

TSECC

Tipo de sección (cuadrada o rectangular)

CANTBA

Cantidad de barras de acero.

AACER

Área del acero de refuerzo (cm²).

CUANTOK “Sí” cuando la cuantía de acero está dentro de los límites permisibles.

FALLA

Naturaleza de la falla del elemento.

RESMOM

Resistencia a momento del elemento.

COSTO

Costo del elemento (Bs.)

Para Responder con el apoyo de la Minería de Datos • Basándonos en los tipos de vigas ¿qué configuraciones de las mismas deberían evitarse para los próximos proyectos?

• ¿Qué tan segura es una viga con una relación 2 a 3 con relación a su ancho versus altura de la sección transversal?

• Se tiene un rango de resistencias de diseño entre 80000 y 100000 Kg*m. ¿Qué configuraciones se sugieren para satisfacer dichas solicitudes de carga?

• Debido a la disponibilidad local de material se ha restringido el uso de las barras de acero No. 9 y superiores. ¿Qué implicaciones tendría en las clasificaciones?

• ¿Cuál es la tendencia de la cuantía de acero con relación al incremento de la altura efectiva de la sección?

• Todas las vigas de las dos últimas plantas se construyeron con un 2% de error en la resistencia del hormigón. ¿Qué efecto tendrá esto en el factor de seguridad estructural?

• Si se dispone de acero de refuerzo con un 2% menos en su resistencia a la fluencia, ¿qué impacto se tendrá en la naturaleza de la falla de las vigas?

• Por razones de protección antisísmica, todos los momentos de diseño serán incrementados en un 25%. ¿Cuál será el impacto en el costo por tipo de viga?

• Cómo se comparan las vigas rectangulares con las vigas cuadradas suponiendo la resistencia y composición de sus materiales constante.

Gracias