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Enhancing Robustness in Precast Modular Frame Optimization: Integrating NSGA-II, NSGA-III, and RVEA for Sustainable Infrastructure
Indexado
WoS WOS:001231644000001
Scopus SCOPUS_ID:85194091329
DOI 10.3390/MATH12101478
Año 2024
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The advancement toward sustainable infrastructure presents complex multi-objective optimization (MOO) challenges. This paper expands the current understanding of design frameworks that balance cost, environmental impacts, social factors, and structural integrity. Integrating MOO with multi-criteria decision-making (MCDM), the study targets enhancements in life cycle sustainability for complex engineering projects using precast modular road frames. Three advanced evolutionary algorithms-NSGA-II, NSGA-III, and RVEA-are optimized and deployed to address sustainability objectives under performance constraints. The efficacy of these algorithms is gauged through a comparative analysis, and a robust MCDM approach is applied to nine non-dominated solutions, employing SAW, FUCA, TOPSIS, PROMETHEE, and VIKOR decision-making techniques. An entropy theory-based method ensures systematic, unbiased criteria weighting, augmenting the framework's capacity to pinpoint designs balancing life cycle sustainability. The results reveal that NSGA-III is the algorithm converging towards the most cost-effective solutions, surpassing NSGA-II and RVEA by 21.11% and 10.07%, respectively, while maintaining balanced environmental and social impacts. The RVEA achieves up to 15.94% greater environmental efficiency than its counterparts. The analysis of non-dominated solutions identifies the A4 design, utilizing 35 MPa concrete and B500S steel, as the most sustainable alternative across 80% of decision-making algorithms. The ranking correlation coefficients above 0.94 demonstrate consistency among decision-making techniques, underscoring the robustness of the integrated MOO and MCDM framework. The results in this paper expand the understanding of the applicability of novel techniques for enhancing engineering practices and advocate for a comprehensive strategy that employs advanced MOO algorithms and MCDM to enhance sustainable infrastructure development.

Revista



Revista ISSN
Mathematics 2227-7390

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Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Ruiz-Velez, Andres - Univ Politecn Valencia - España
Universitat Politècnica de València - España
2 GARCIA-CONEJEROS, JOSE ANTONIO Hombre Pontificia Universidad Católica de Valparaíso - Chile
3 Alcala, Julian - Univ Politecn Valencia - España
Universitat Politècnica de València - España
4 YEPES-PIQUERAS, VICTOR Hombre Univ Politecn Valencia - España
Universitat Politècnica de València - España

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Financiamiento



Fuente
European Regional Development Fund
MCIN/AEI/10.13039/501100011033

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Agradecimientos



Agradecimiento
No Statement Available
Grant PID2020-117056RB-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/501100011033 and by \u201CERDF A way of making Europe\u201D.

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