Este documento presenta los mejores métodos para inspeccionar, mantener y evaluar puentes de hormigón existentes con el fin de ampliar su vida útil. Describe métodos no destructivos de inspección, programas de mantenimiento preventivo y correctivo, y nuevos modelos avanzados para el análisis estructural. Concluye que para maximizar la vida de los puentes se deben aplicar los mejores métodos en cada una de estas áreas, así como desarrollar un plan nacional de gestión de puentes.

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

11. Inspección de puentes

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

17. Mantenimiento de puentes

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

30. Evaluación de puentes

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.

37. Pruebas de fatiga

38. Pruebas de fatiga

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

49. Pruebas de carga
Caso De Beek

50. Manejo integral de puentes

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

57. Contact:
Eva Lantsoght
E.O.L.Lantsoght@tudelft.nl
elantsoght@usfq.edu.ec