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

6.
Inspección de puentes

7.
Mejores métodos de inspección
• Métodos no destructivos
• Pruebas de carga
• Puentes como parte de la
red vial

8.
Métodos de prueba no
destructivos
• Resistividad eléctrica
• Proporción de corrosión
en cubiertas de
hormigón armado

9.
Métodos de prueba no
destructivos
• Georadar
• Objetos dentro del hormigón
• Reforzamiento
• Mallas electrosoldadas

10.
Métodos de prueba no
destructivos
• Termografía infrarrojo
• Defectos en el hormigón:
• Fisuras
• Delaminación
• Desintegración del hormigón

11.
Métodos de prueba no
destructivos
• Combinación de
métodos para analizar
condición del puente
• Mas información:
NDToolbox
• www.ndtoolbox.org

12.
Mantenimiento de puentes

13.
Mantenimiento de puentes
• Mantenimiento regular
• Garantizar funcionamiento de
puente

14.
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).

15.
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).

16.
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).

17.
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)

18.
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).

19.
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).

20.
Mejores métodos de
rehabilitación
• Hojas de fibra de carbón
• Pretensado externo
• Encamisado de columnas
• Cubiertos
• ECC
• UHPC
• SHCC
• Monitoreo de estructuras

21.
Hojas de fibra de carbón
• Reforzado externo
• Incrementar capacidad
a flexión
• Problema: de
laminación de hojas

22.
Pretensado externo
• Incrementar fuerza de
pretensado
• Ejemplo: después de
pérdida de pretensado por
efectos dependientes del
tiempo
• Fluencia
• Contracción
• Relajación

23.
Encamisado de columnas
• Encamisado de acero
• Encamisado pretensado
• Hormigón en compresión
tri-axial
• Capacidad aumentada
• Ductilidad aumentada
• En regiones con sismos

24.
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

25.
Evaluación de puentes

26.
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

27.
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,

28.
Experimentos
Vigas en cortante
• Cambiar posición de carga
• Influencia de distribución de
momento a capacidad en
cortante
• Fotogrametría + LVDT

29.
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.

30.
Experimentos - Losas en cortante

31.
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.

32.
Pruebas de fatiga

33.
Pruebas de fatiga

34.
Modelo de fatiga mejorada para
análisis
• Comparación a resultados de experimentos para Smin = 0,05

35.
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.

36.
Modelos para fatiga – puentes
pretensados
• Compressive membrane
action
• factor 1.622
• Capacidad adicional
• UC < 1

37.
Inteligencia artificial
• Redes neuronales
artificiales
• Forma de función
desconocida
• Datos experimentales

38.
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.

39.
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

40.
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

41.
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

42.
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

43.
Pruebas de carga
Caso De Beek

44.
Manejo integral de puentes

45.
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

46.
Optimizar acciones
Yang, D.Y. and D.M. Frangopol,Probabilisticoptimizationframeworkfor
inspection/repairplanningof fatigue-criticaldetailsusingdynamic
Bayesiannetworks.Computers& Structures,2018.198:p. 40-50.

47.
Structural (health) monitoring
• Información de sensores
• Tiempo real
• Puente manda alerta
• “Big data”, interpretación
• Ecuador: puentes en
aislamiento

48.
Cargas en Ecuador
• WIM
• cargas
• frecuencias
• actualizar modelo de
carga viva
• puentes/estructuras
existentes
• codigo
• factores de carga

49.
Fin de vida de puentes
• Reparación y
rehabilitación antes de
reemplazo
• Reemplazo: recuperar
materiales
• Agregados reciclados
• Utilizar en pavimentos
y cimentaciones

50.
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

51.
Contact:
Eva Lantsoght
E.O.L.Lantsoght@tudelft.nl
elantsoght@usfq.edu.ec