Inspección,
mantenimiento y
evaluación de
puentes de
hormigón
Prof. dr. ir. Eva O.L. Lantsoght
• Introducción
• Mejores métodos de inspección
• Mejores métodos de mantenimiento
• Mejores métodos de evaluación
• Resumen
Contenido
¿Por qué preocuparnos de los
puentes existentes?
Puente
• Seguridad estructural
de puente
• Seguridad para los
pasajeros
Red
vial
• Fiabilidad de red vial
• Transporte de personas y
productos
Comu
nidade
s
• 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
Inspección de puentes
• Métodos no destructivos
• Pruebas de carga
• Puentes como parte de la red vial
Mejores métodos de inspección
• 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
Métodos de prueba no destructivos
• 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
Pruebas de carga
Pruebas de carga -Caso De Beek
• (video)
• 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
Sistemas de administración de
puentes
Mantenimiento de puentes
• Hojas de fibra de carbón
• Pretensado externo
• Encamisado de columnas
• Cubiertos
• ECC
• UHPC
• Monitoreo de estructuras
Mejores métodos de rehabilitación
• Reforzado externo
• Incrementar capacidad a flexión
• Problema: delaminación de hojas
Hojas de fibra de carbón
• Incrementar fuerza de pretensado
• Ejemplo: después de pérdida de
pretensado por efectos dependientes del
tiempo
• Fluencia
• Contracción
• Relajación
Pretensado externo
• Encamisado de acero
• Encamisado pretensado
• Hormigón en compresión triaxial
• Capacidad aumentada
• Ductilidad aumentada
• En regiones con sismos
Encamisado de columnas
• UHPC = hormigón de rendimiento ultra alto
• Alta capacidad
• Alta ductilidad
• ECC = compuestos de cemento
• Alta capacidad
• SHCC
Cubiertas
• Información de sensores
• Tiempo real
• Puente manda alerta
• “Big data”, interpretación
• Ecuador: puentes en aislamiento
Structural (health) monitoring
Evaluación de puentes
• Nuevos modelos
• Cortante
• Fatiga
• Inteligencia artificial
• Análisis probabilístico
• Mejores factores de carga vivo
• Análisis avanzado
• Análisis con elementos finitos no lineales
Mejores métodos de calculación
Yang, Y.; Walraven, J.; den Uijl, J.A. Shear Behavior of
Reinforced Concrete Beams without Transverse
Reinforcement Based on Critical Shear Displacement.
Journal of Structural Engineering 2017, 143,
Modelos para cortante – Critical
shear displacement theory
• Cambiar posición de carga
• Influencia de distribución de momento a
capacidad en cortante
• Fotogrametría + LVDT
Experimentos
Vigas en cortante
Lantsoght, E.O.L.; van der Veen, C.; de Boer, A.; Alexander,
S.D.B. Extended Strip Model for Slabs under Concentrated
Loads. ACI Structural Journal 2017, 114, 565-574.
Modelos para cortante en losas –
Strip model
Diferentes modos de falla de losas
Experimentos - Losas en cortante
Lantsoght, E.O.L.; van der Veen, C.; de Boer,
A. Proposal for the fatigue strength of concrete
under cycles of compression. Construction and
Building Materials 2016, 107, 138-156.
Modelos para fatiga – hormigón en
compresión
Pruebas de fatiga
Pruebas de fatiga
Comparación a resultados de experimentos
para Smin = 0,05
Modelo de fatiga mejorada para
análisis
Lantsoght, E.O.L.; Van der Veen , C.; Koekkoek, R.T.;
Sliedrecht, H. Fatigue testing of transversely prestressed
concrete decks. ACI Structural Journal 2019, 116, 143-154.
Modelos para fatiga – puentes
pretensado
• Compressive membrane action
• factor 1.622
• Capacidad adicional
• UC < 1
Modelos para fatiga – puentes
pretensados
• 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
Análisis probabilístico completo
• Datos de trafico
• WIM mediciones
• Análisis probabilístico
• Niveles diferentes
• Análisis vs. diseño
• Factores para niveles:
• Nivel de reparación
• Nivel no apto para uso
• Código: NEN 8700
Análisis probabilístico
Factores de cargas vivas
Steenbergen, R. D. J. M. et al., 2011
• 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
Elementos finitos non-lineal
• Reparación y rehabilitación antes de
reemplazo
• Reemplazo: recuperar materiales
• Agregados reciclados
• Utilizar en pavimentos y cimentaciones
Fin de vida de puentes
• Para ampliar la vida útil de puentes
existentes:
• Mejores métodos de inspección
• Mejores métodos de mantenimiento
• Mejores métodos de evaluación
(Investigación!)
Resumen y Conclusiones
Contact:
Prof. dr. ir. Eva Lantsoght
E.O.L.Lantsoght@tudelft.nl
elantsoght@usfq.edu.ec

Inspeccion, mantenimiento y evaluacion de puentes de hormigon

  • 2.
    Inspección, mantenimiento y evaluación de puentesde hormigón Prof. dr. ir. Eva O.L. Lantsoght
  • 3.
    • Introducción • Mejoresmétodos de inspección • Mejores métodos de mantenimiento • Mejores métodos de evaluación • Resumen Contenido
  • 4.
    ¿Por qué preocuparnosde los puentes existentes?
  • 5.
    Puente • Seguridad estructural depuente • Seguridad para los pasajeros Red vial • Fiabilidad de red vial • Transporte de personas y productos Comu nidade s • Acceso a comunidades aislados • Impacto social de retrasos Seguridad
  • 6.
    Economía • Costo dereparación • 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.
  • 13.
    • Métodos nodestructivos • Pruebas de carga • Puentes como parte de la red vial Mejores métodos de inspección
  • 14.
    • Resistividad eléctrica •Proporción de corrosión en cubiertas de hormigón armado Métodos de prueba no destructivos
  • 15.
    • Georadar • Objetosdentro del hormigón • Reforzamiento • Mallas electrosoldadas Métodos de prueba no destructivos
  • 16.
    • Termografía infrarrojo •Defectos en el hormigón: • Fisuras • Delaminación • Desintegración del hormigón Métodos de prueba no destructivos
  • 17.
    Combinación de métodospara analizar condición del puente Mas información: NDToolbox www.ndtoolbox.org Métodos de prueba no destructivos
  • 18.
    • Pruebas decarga para analizar capacidad de puente existente • Fisuras y deformaciones ~ carga aplicada • Formación de fisuras: emisiones acústicas • Demostrar que puente resiste carga viva Pruebas de carga
  • 19.
    Pruebas de carga-Caso De Beek • (video)
  • 20.
    • Para propietariosde 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 Sistemas de administración de puentes
  • 21.
  • 22.
    • Hojas defibra de carbón • Pretensado externo • Encamisado de columnas • Cubiertos • ECC • UHPC • Monitoreo de estructuras Mejores métodos de rehabilitación
  • 23.
    • Reforzado externo •Incrementar capacidad a flexión • Problema: delaminación de hojas Hojas de fibra de carbón
  • 24.
    • Incrementar fuerzade pretensado • Ejemplo: después de pérdida de pretensado por efectos dependientes del tiempo • Fluencia • Contracción • Relajación Pretensado externo
  • 25.
    • Encamisado deacero • Encamisado pretensado • Hormigón en compresión triaxial • Capacidad aumentada • Ductilidad aumentada • En regiones con sismos Encamisado de columnas
  • 26.
    • UHPC =hormigón de rendimiento ultra alto • Alta capacidad • Alta ductilidad • ECC = compuestos de cemento • Alta capacidad • SHCC Cubiertas
  • 27.
    • Información desensores • Tiempo real • Puente manda alerta • “Big data”, interpretación • Ecuador: puentes en aislamiento Structural (health) monitoring
  • 28.
  • 29.
    • Nuevos modelos •Cortante • Fatiga • Inteligencia artificial • Análisis probabilístico • Mejores factores de carga vivo • Análisis avanzado • Análisis con elementos finitos no lineales Mejores métodos de calculación
  • 30.
    Yang, Y.; Walraven,J.; den Uijl, J.A. Shear Behavior of Reinforced Concrete Beams without Transverse Reinforcement Based on Critical Shear Displacement. Journal of Structural Engineering 2017, 143, Modelos para cortante – Critical shear displacement theory
  • 31.
    • Cambiar posiciónde carga • Influencia de distribución de momento a capacidad en cortante • Fotogrametría + LVDT Experimentos Vigas en cortante
  • 32.
    Lantsoght, E.O.L.; vander Veen, C.; de Boer, A.; Alexander, S.D.B. Extended Strip Model for Slabs under Concentrated Loads. ACI Structural Journal 2017, 114, 565-574. Modelos para cortante en losas – Strip model
  • 33.
    Diferentes modos defalla de losas Experimentos - Losas en cortante
  • 34.
    Lantsoght, E.O.L.; vander Veen, C.; de Boer, A. Proposal for the fatigue strength of concrete under cycles of compression. Construction and Building Materials 2016, 107, 138-156. Modelos para fatiga – hormigón en compresión
  • 35.
  • 36.
  • 37.
    Comparación a resultadosde experimentos para Smin = 0,05 Modelo de fatiga mejorada para análisis
  • 38.
    Lantsoght, E.O.L.; Vander Veen , C.; Koekkoek, R.T.; Sliedrecht, H. Fatigue testing of transversely prestressed concrete decks. ACI Structural Journal 2019, 116, 143-154. Modelos para fatiga – puentes pretensado
  • 39.
    • Compressive membraneaction • factor 1.622 • Capacidad adicional • UC < 1 Modelos para fatiga – puentes pretensados
  • 40.
    • Análisis probabilísticocompleto • 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 Análisis probabilístico completo
  • 41.
    • Datos detrafico • WIM mediciones • Análisis probabilístico • Niveles diferentes • Análisis vs. diseño • Factores para niveles: • Nivel de reparación • Nivel no apto para uso • Código: NEN 8700 Análisis probabilístico Factores de cargas vivas Steenbergen, R. D. J. M. et al., 2011
  • 42.
    • 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 Elementos finitos non-lineal
  • 43.
    • Reparación yrehabilitación antes de reemplazo • Reemplazo: recuperar materiales • Agregados reciclados • Utilizar en pavimentos y cimentaciones Fin de vida de puentes
  • 44.
    • Para ampliarla vida útil de puentes existentes: • Mejores métodos de inspección • Mejores métodos de mantenimiento • Mejores métodos de evaluación (Investigación!) Resumen y Conclusiones
  • 45.
    Contact: Prof. dr. ir.Eva Lantsoght E.O.L.Lantsoght@tudelft.nl elantsoght@usfq.edu.ec