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EVALUACION DE
CAPACIDAD DE
PUENTES
EXISTENTES DE
HORMIGÓN?
Prof. dr. ir. Eva Lantsoght
INDICE
• Introducción
• Mejores métodos de
inspección
• Mejores métodos de
mantenimiento
• Mejores métodos de
evaluación
• Manejo integral de
puentes
• Resumen
¿Por qué preocuparnos de
los puentes existentes?
Puente
• Seguridad estructural
de puente
• Seguridad para los
pasajeros
Red
vial
• Confiabilidad de red vial
• Transporte de personas
y productos
Comunida
des
• Acceso a comunidades
aislados
• Impacto social de
retrasos
Seguridad
Economía
• Costo de reparación
• Costo de demolición
• Costo de reciclaje
• Nueva construcción
Medio
ambiente
• Impacto de reparación
• Impacto de reemplazo
• Emisiones CO2
• Materiales
• Transporte
Factores
sociales
• Impacto visual
• Retrasos en el tráfico
• Empleo
Sustenibilidad
Coneic presentation 2020
Coneic presentation 2020
Coneic presentation 2020
Coneic presentation 2020
Coneic presentation 2020
Inspección de puentes
Mejores métodos de inspección
• Métodos no destructivos
• Pruebas de carga
• Puentes como parte de la
red vial
Métodos de prueba no
destructivos
• Resistividad eléctrica
• Proporción de corrosión
en cubiertas de
hormigón armado
Métodos de prueba no
destructivos
• Georadar
• Objetos dentro del hormigón
• Reforzamiento
• Mallas electrosoldadas
Métodos de prueba no
destructivos
• Termografía infrarrojo
• Defectos en el hormigón:
• Fisuras
• Delaminación
• Desintegración del hormigón
Métodos de prueba no
destructivos
• Combinación de
métodos para analizar
condición del puente
• Mas información:
NDToolbox
• www.ndtoolbox.org
Mantenimiento de puentes
Mantenimiento de puentes
• Mantenimiento regular
• Garantizar funcionamiento de
puente
Mantenimiento y Rehabilitación
de Tableros
Acciones a realizar e intervalos recomendados:
• Lavar el tablero: cada 1-2 años
Mantenimientopreventivo
Lavar eltablerode un
puente (TranBC,2015).
Mantenimiento y Rehabilitación
de Tableros
• Limpiar imbornales:
cada 2 años
• Barrer el tablero: cada
2 semanas
• Limpiar el tablero en
rejilla: cada 1-2 años
• Sellar fisuras en el
pavimento: cada 4
años
Mantenimientopreventivo
Sellar fisuras en el pavimento(Alpha paving industries LLC,2016).
Mantenimiento y Rehabilitación
de Tableros
Actividades requeridas después de una inspección:
• Sellar el tablero de hormigón: cada 4-6 años
Mantenimientopreventivo
Sellar el tablero
de hormigón
(Spec-net,
2016).
Mantenimiento y Rehabilitación
de Juntas y Soportes
Actividades programadas dentro de un plan
• Lubricación de soportes: cada 4 años
• Limpiar y sellar las juntas de expansión: cada 4 meses
• Limpiar ensamblajes de soportes de expansión: cada
año
Mantenimientopreventivo
Limpiar juntas
de expansión
en un canal
de agua
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2009)
Mantenimiento y Rehabilitación
de Juntas y Soportes
• Reemplazo de soportes: sacar los soportes viejos e
instalar nuevos soportes.
Mantenimientocorrectivo y rehabilitación
Reemplazode soportes (Freyssinet, 2011). Reemplazode soportes con gatos(Freyssinet, 2011).
Mantenimiento y Rehabilitación
de Juntas y Soportes
• Reemplazo de juntas: Sacar la junta de caucho y el
hormigón alrededor, y reemplazar ambos elementos.
Mantenimientocorrectivo y rehabilitación
Reemplazode
juntas en un
puente existente
(CityWater,
2012).
Mejores métodos de
rehabilitación
• Hojas de fibra de carbón
• Pretensado externo
• Encamisado de columnas
• Cubiertos
• ECC
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• SHCC
• Monitoreo de estructuras
Hojas de fibra de carbón
• Reforzado externo
• Incrementar capacidad
a flexión
• Problema: de
laminación de hojas
Pretensado externo
• Incrementar fuerza de
pretensado
• Ejemplo: después de
pérdida de pretensado por
efectos dependientes del
tiempo
• Fluencia
• Contracción
• Relajación
Encamisado de columnas
• Encamisado de acero
• Encamisado pretensado
• Hormigón en compresión
tri-axial
• Capacidad aumentada
• Ductilidad aumentada
• En regiones con sismos
Cubiertas
• UHPC = hormigón de
rendimiento ultra alto
• Alta capacidad
• Alta ductilidad
• ECC = compuestos de
cemento
• Alta capacidad
• SHCC = strain hardening cementious composites
• Nuevo material para reparaciones
Evaluación de puentes
Mejores métodos de calculación
• Nuevos modelos
• Cortante
• Fatiga
• Inteligencia artificial
• Análisis probabilístico
• Mejores factores de
carga en vivo
• Análisis avanzado
• Análisis con elementos
finitos no lineales
Modelos para cortante – Critical
shear displacement theory
Yang, Y.; Walraven, J.; den Uijl, J.A. Shear Behavior of Reinforced
Concrete Beams without TransverseReinforcementBasedon Critical
Shear Displacement. Journalof StructuralEngineering 2017,143,
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Vigas en cortante
• Cambiar posición de carga
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Lantsoght,E.O.L.;van der Veen, C.; de Boer, A.; Alexander,
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Pruebas de fatiga
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ACI StructuralJournal2019,116,143-154.
Modelos para fatiga – puentes
pretensados
• Compressive membrane
action
• factor 1.622
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Inteligencia artificial
• Redes neuronales
artificiales
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desconocida
• Datos experimentales
Shear capacity of SFRC
ANN-based
function
b d av/d fc,cyl ρ fy F ftenf
Vutot
da
430datapoints
Abambres, M. and E.O.L.Lantsoght, ANN-basedShearCapacityof
Steel Fiber-ReinforcedConcreteBeamsWithoutStirrups. fibers
2019.in press.
Coneic presentation 2020
Análisis probabilístico
Análisis probabilístico completo
• Análisis probabilístico completo
• Variabilidad de propiedades
de materiales
• Variabilidad de cargas
• Variabilidad de dimensiones
• Combinación con elementos
finitos
• Variabilidad espacial de
propiedades de materiales
• Resultado: probabilidad de falla
Análisis probabilístico
Factores de cargas vivas
• Datos de trafico
• WIM mediciones
• Análisis probabilístico
• Niveles diferentes
• Análisis vs. diseño
• Factores para niveles:
• Nivel de reparación
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Steenbergen,R. D. J. M. et al., 2011
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• Modelos avanzados
• Modelos avanzados de
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• Capacidad en tensión de
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• Mecánica de la fractura
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• Mejor estimación para
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• Pruebas de carga para analizar
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• Fisuras y deformaciones ~ carga
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• Formación de fisuras: emisiones acústicas
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Pruebas de carga
Caso De Beek
Manejo integral de puentes
Sistemas de administración de
puentes
• Para propietarios de
puentes
• Mejor administración de
datos
• Mejor acceso a
• Planos as-built
• Informes de inspección
• Puentes como parte de la
red vial
• Priorizar esfuerzos de
inspección y reparación
Optimizar acciones
Yang, D.Y. and D.M. Frangopol,Probabilisticoptimizationframeworkfor
inspection/repairplanningof fatigue-criticaldetailsusingdynamic
Bayesiannetworks.Computers& Structures,2018.198:p. 40-50.
Structural (health) monitoring
• Información de sensores
• Tiempo real
• Puente manda alerta
• “Big data”, interpretación
• Ecuador: puentes en
aislamiento
Cargas en Ecuador
• WIM
• cargas
• frecuencias
• actualizar modelo de
carga viva
• puentes/estructuras
existentes
• codigo
• factores de carga
Fin de vida de puentes
• Reparación y
rehabilitación antes de
reemplazo
• Reemplazo: recuperar
materiales
• Agregados reciclados
• Utilizar en pavimentos
y cimentaciones
Resumen y Conclusiones
Para ampliar la vida útil de
puentes existentes:
1. Mejores métodos de inspección
2. Mejores métodos de
mantenimiento
3. Mejores métodos de evaluación
(¡Investigación!)
4. Desarollar plan de manejo de
puentes nacional
Contact:
Eva Lantsoght
E.O.L.Lantsoght@tudelft.nl
elantsoght@usfq.edu.ec

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  • 1. EVALUACION DE CAPACIDAD DE PUENTES EXISTENTES DE HORMIGÓN? Prof. dr. ir. Eva Lantsoght
  • 2. INDICE • Introducción • Mejores métodos de inspección • Mejores métodos de mantenimiento • Mejores métodos de evaluación • Manejo integral de puentes • Resumen
  • 3. ¿Por qué preocuparnos de los puentes existentes?
  • 4. Puente • Seguridad estructural de puente • Seguridad para los pasajeros Red vial • Confiabilidad de red vial • Transporte de personas y productos Comunida des • Acceso a comunidades aislados • Impacto social de retrasos Seguridad
  • 5. Economía • Costo de reparación • Costo de demolición • Costo de reciclaje • Nueva construcción Medio ambiente • Impacto de reparación • Impacto de reemplazo • Emisiones CO2 • Materiales • Transporte Factores sociales • Impacto visual • Retrasos en el tráfico • Empleo Sustenibilidad
  • 12. Mejores métodos de inspección • Métodos no destructivos • Pruebas de carga • Puentes como parte de la red vial
  • 13. Métodos de prueba no destructivos • Resistividad eléctrica • Proporción de corrosión en cubiertas de hormigón armado
  • 14. Métodos de prueba no destructivos • Georadar • Objetos dentro del hormigón • Reforzamiento • Mallas electrosoldadas
  • 15. Métodos de prueba no destructivos • Termografía infrarrojo • Defectos en el hormigón: • Fisuras • Delaminación • Desintegración del hormigón
  • 16. Métodos de prueba no destructivos • Combinación de métodos para analizar condición del puente • Mas información: NDToolbox • www.ndtoolbox.org
  • 18. Mantenimiento de puentes • Mantenimiento regular • Garantizar funcionamiento de puente
  • 19. Mantenimiento y Rehabilitación de Tableros Acciones a realizar e intervalos recomendados: • Lavar el tablero: cada 1-2 años Mantenimientopreventivo Lavar eltablerode un puente (TranBC,2015).
  • 20. Mantenimiento y Rehabilitación de Tableros • Limpiar imbornales: cada 2 años • Barrer el tablero: cada 2 semanas • Limpiar el tablero en rejilla: cada 1-2 años • Sellar fisuras en el pavimento: cada 4 años Mantenimientopreventivo Sellar fisuras en el pavimento(Alpha paving industries LLC,2016).
  • 21. Mantenimiento y Rehabilitación de Tableros Actividades requeridas después de una inspección: • Sellar el tablero de hormigón: cada 4-6 años Mantenimientopreventivo Sellar el tablero de hormigón (Spec-net, 2016).
  • 22. Mantenimiento y Rehabilitación de Juntas y Soportes Actividades programadas dentro de un plan • Lubricación de soportes: cada 4 años • Limpiar y sellar las juntas de expansión: cada 4 meses • Limpiar ensamblajes de soportes de expansión: cada año Mantenimientopreventivo Limpiar juntas de expansión en un canal de agua (Dynajet, 2009)
  • 23. Mantenimiento y Rehabilitación de Juntas y Soportes • Reemplazo de soportes: sacar los soportes viejos e instalar nuevos soportes. Mantenimientocorrectivo y rehabilitación Reemplazode soportes (Freyssinet, 2011). Reemplazode soportes con gatos(Freyssinet, 2011).
  • 24. Mantenimiento y Rehabilitación de Juntas y Soportes • Reemplazo de juntas: Sacar la junta de caucho y el hormigón alrededor, y reemplazar ambos elementos. Mantenimientocorrectivo y rehabilitación Reemplazode juntas en un puente existente (CityWater, 2012).
  • 25. Mejores métodos de rehabilitación • Hojas de fibra de carbón • Pretensado externo • Encamisado de columnas • Cubiertos • ECC • UHPC • SHCC • Monitoreo de estructuras
  • 26. Hojas de fibra de carbón • Reforzado externo • Incrementar capacidad a flexión • Problema: de laminación de hojas
  • 27. Pretensado externo • Incrementar fuerza de pretensado • Ejemplo: después de pérdida de pretensado por efectos dependientes del tiempo • Fluencia • Contracción • Relajación
  • 28. Encamisado de columnas • Encamisado de acero • Encamisado pretensado • Hormigón en compresión tri-axial • Capacidad aumentada • Ductilidad aumentada • En regiones con sismos
  • 29. Cubiertas • UHPC = hormigón de rendimiento ultra alto • Alta capacidad • Alta ductilidad • ECC = compuestos de cemento • Alta capacidad • SHCC = strain hardening cementious composites • Nuevo material para reparaciones
  • 31. Mejores métodos de calculación • Nuevos modelos • Cortante • Fatiga • Inteligencia artificial • Análisis probabilístico • Mejores factores de carga en vivo • Análisis avanzado • Análisis con elementos finitos no lineales
  • 32. Modelos para cortante – Critical shear displacement theory Yang, Y.; Walraven, J.; den Uijl, J.A. Shear Behavior of Reinforced Concrete Beams without TransverseReinforcementBasedon Critical Shear Displacement. Journalof StructuralEngineering 2017,143,
  • 33. Experimentos Vigas en cortante • Cambiar posición de carga • Influencia de distribución de momento a capacidad en cortante • Fotogrametría + LVDT
  • 34. Modelos para cortante en losas – Strip model Lantsoght,E.O.L.;van der Veen, C.; de Boer, A.; Alexander, S.D.B.Extended Strip Model for Slabs under Concentrated Loads. ACI StructuralJournal2017,114,565-574.
  • 35. Experimentos - Losas en cortante
  • 36. Modelos para fatiga – hormigón en compresión Lantsoght,E.O.L.;van der Veen, C.; de Boer, A. Proposal for the fatigue strengthof concreteunder cycles of compression.Constructionand BuildingMaterials2016,107,138-156.
  • 39. Modelo de fatiga mejorada para análisis • Comparación a resultados de experimentos para Smin = 0,05
  • 40. Modelos para fatiga – puentes pretensado Lantsoght,E.O.L.;Van der Veen , C.; Koekkoek, R.T.; Sliedrecht, H. Fatigue testingof transverselyprestressedconcretedecks. ACI StructuralJournal2019,116,143-154.
  • 41. Modelos para fatiga – puentes pretensados • Compressive membrane action • factor 1.622 • Capacidad adicional • UC < 1
  • 42. Inteligencia artificial • Redes neuronales artificiales • Forma de función desconocida • Datos experimentales
  • 43. Shear capacity of SFRC ANN-based function b d av/d fc,cyl ρ fy F ftenf Vutot da 430datapoints Abambres, M. and E.O.L.Lantsoght, ANN-basedShearCapacityof Steel Fiber-ReinforcedConcreteBeamsWithoutStirrups. fibers 2019.in press.
  • 45. Análisis probabilístico Análisis probabilístico completo • Análisis probabilístico completo • Variabilidad de propiedades de materiales • Variabilidad de cargas • Variabilidad de dimensiones • Combinación con elementos finitos • Variabilidad espacial de propiedades de materiales • Resultado: probabilidad de falla
  • 46. Análisis probabilístico Factores de cargas vivas • Datos de trafico • WIM mediciones • Análisis probabilístico • Niveles diferentes • Análisis vs. diseño • Factores para niveles: • Nivel de reparación • Nivel no apto para uso Steenbergen,R. D. J. M. et al., 2011
  • 47. Elementos finitos non-lineal • Modelos avanzados • Modelos avanzados de materiales • Capacidad en tensión de hormigón • Mecánica de la fractura • Potencia computacional necesaria • LoA IV • Mejor estimación para infraestructura crítica
  • 48. Pruebas de carga • Pruebas de carga para analizar capacidad de puente existente • Fisuras y deformaciones ~ carga aplicada • Formación de fisuras: emisiones acústicas • Demostrar que puente resiste carga viva
  • 51. Sistemas de administración de puentes • Para propietarios de puentes • Mejor administración de datos • Mejor acceso a • Planos as-built • Informes de inspección • Puentes como parte de la red vial • Priorizar esfuerzos de inspección y reparación
  • 52. Optimizar acciones Yang, D.Y. and D.M. Frangopol,Probabilisticoptimizationframeworkfor inspection/repairplanningof fatigue-criticaldetailsusingdynamic Bayesiannetworks.Computers& Structures,2018.198:p. 40-50.
  • 53. Structural (health) monitoring • Información de sensores • Tiempo real • Puente manda alerta • “Big data”, interpretación • Ecuador: puentes en aislamiento
  • 54. Cargas en Ecuador • WIM • cargas • frecuencias • actualizar modelo de carga viva • puentes/estructuras existentes • codigo • factores de carga
  • 55. Fin de vida de puentes • Reparación y rehabilitación antes de reemplazo • Reemplazo: recuperar materiales • Agregados reciclados • Utilizar en pavimentos y cimentaciones
  • 56. Resumen y Conclusiones Para ampliar la vida útil de puentes existentes: 1. Mejores métodos de inspección 2. Mejores métodos de mantenimiento 3. Mejores métodos de evaluación (¡Investigación!) 4. Desarollar plan de manejo de puentes nacional