Evaluación estructural mediante pruebas de carga de puentes existentes. Aplicación a los puentes de carretera en Europa
- Autores: Juan David Gómez Roldán
- Directores de la Tesis: Joan Ramón Casas Rius (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ( España ) en 2010
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Ángel Carlos Aparicio Bengoechea (presid.), Antonio R. Marí Bernat (secret.), Luis Armando Canhoto Neves (voc.), Alejandro Arboleda Carvajal (voc.), Michel Ghosn (voc.)
- Materias:
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- Resumen
En el período posterior a la II Guerra Mundial, especialmente entre los años 50 y 70, se construyeron gran cantidad de kilómetros de carreteras en diversos países del mundo. El envejecimiento de los puentes, unido a otros factores tales como camiones con mayor capacidad de carga, aumento del tráfico, mantenimiento deficiente, etc., ha hecho que la evaluación de estas estructuras tome cada día más importancia. En Europa, la evaluación de puentes de carretera es de vital importancia pues, ante la incorporación de nuevos Estados a la Unión Europea, es necesario garantizar un nivel de seguridad mínimo en los puentes que permita consolidar la integración económica regional. Para conseguir los niveles de seguridad deseados con los métodos de evaluación más tradicionales es evidente que muchos puentes tendrían que ser reforzados o reemplazados requiriendo una gran inversión, por lo que se hace importante encontrar métodos de evaluación más ajustados y exactos que permitan identificar las estructuras en las que sea necesariamente imprescindible intervenir.
Uno de los objetivos principales del proyecto ARCHES (Assessment and Rehabilitation of Central European Highway Structures) (ARCHES 2009), financiado por el 6º Programa Marco de la Comisión Europea es el desarrollo de técnicas avanzadas para la evaluación de puentes de carretera.
Existe una amplia variedad de métodos y técnicas de evaluación de puentes, entre los cuales las pruebas de carga han demostrado ser una herramienta eficiente, pues permiten establecer con precisión la resistencia mínima de la estructura y a menudo confirman la existencia de resistencia adicional en los puentes.
En esta tesis doctoral se realiza una revisión del estado del arte de la aplicación de pruebas de carga en la evaluación estructural de puentes y de los resultados obtenidos por varios autores y Administraciones encargadas del mantenimiento y operación de carreteras. Así mismo, se incluye una breve descripción de las metodologías que recogen diferentes normas internacionales sobre las condiciones de aplicación y de incorporación de los resultados de las pruebas de carga en puentes en la evaluación de su capacidad portante.
Los objetivos principales de la tesis doctoral se enmarcan en el desarrollo del proyecto ARCHES y pretenden establecer herramientas sencillas y de fácil aplicación que permitan determinar la carga de prueba a aplicar a un puente determinado con el fin de alcanzar un nivel de seguridad establecido y determinar cuando debe detenerse la prueba para evitar el daño o colapso del puente.
En primer lugar se propone una metodología simple para la definir las acciones de tráfico en un puente específico a partir de datos de tráfico. Conocer el tráfico real en el puente es fundamental para determinar el nivel de carga a aplicar durante la prueba de carga para garantizar, precisamente, que dicho tráfico puede circular por el puente con seguridad. La metodología propuesta, una vez verificada mediante la comparación con métodos avanzados de simulación, se aplica al caso de seis países europeos: Holanda, Eslovaquia, Eslovenia, Polonia, Republica Checa y España. Finalmente, mediante el enfoque probabilista de la fiabilidad estructural se calibran los factores de prueba de carga necesarios para alcanzar un nivel de seguridad determinado. Los factores de la carga de prueba se han calibrado para tres índices de fiabilidad: 2,3, 3,6 y 5,0 para tener en cuenta el nivel de seguridad exigible al puente en cuestión y para cada uno de los tráficos provenientes de los seis países antes mencionados.
Como resultados finales se recogen una serie de tablas y figuras que permiten al ingeniero evaluador, de una manera sencilla, seleccionar los factores de la prueba de carga a aplicar en un caso particular.
La tesis se ha estructurado en cinco capítulos y tres anexos, tal como se describe a continuación.
Capítulo 1. Objetivos. En este capítulo se enuncia el objetivo general y los objetivos específicos establecidos en la tesis doctoral. Capítulo 2. Evaluación de puentes mediante pruebas de carga: Estado del arte. Inicialmente se establecen las definiciones de los diferentes tipos de pruebas de carga y los requisitos de su aplicación. Posteriormente se mencionan diferentes experiencias en la realización de pruebas de carga, haciendo hincapié en las características de los puentes ensayados, su estado, los medios de carga utilizados y los resultados obtenidos. Esta recopilación se presenta agrupada por países. Finalmente se hace una mención de las diferentes normas que admiten la aplicación de pruebas de carga para la evaluación de estructuras, especialmente de puentes. Capítulo 3. Evaluación de puentes mediante pruebas de carga: Metodología propuesta. En este capítulo se presenta la metodología propuesta para la caracterización de las acciones de tráfico de un sitio específico a partir de información tipo WIM (Weight-in-Motion) o similar, así como la descripción del procedimiento empleado para la calibración de los factores de la prueba de carga y las hipótesis consideradas en su definición.
Capítulo 4. Resultados. En este capítulo se muestra un resumen de los resultados, bajo la modalidad de tablas y figuras. Los resultados de la aplicación del método propuesto se muestran para puentes con documentación y sin documentación. Finalmente se presenta un ejemplo de la aplicación de la metodología propuesta y se compara con la metodología empleada en los Estados Unidos.
Capítulo 5. Conclusiones y futuras líneas de investigación. Contiene las conclusiones que pueden establecerse de acuerdo con los temas analizados y los resultados obtenidos durante el estudio y se establecen las líneas de acción para trabajos futuros que pueden ampliar los resultados obtenidos en esta tesis. Anexo A. Caracterización del tráfico. En este anexo se incluye la información que permite caracterizar el tráfico de los seis países en estudio, tales como distribución de vehículos por número de ejes, histogramas de distancia entre ejes, histogramas de peso por eje, histograma de peso total, etc.
Anexo B. Determinación de los factores parciales de la carga de prueba. En este anexo se incluyen las tablas y figuras que contienen todos los resultados obtenidos para la calibración de los factores para la carga de prueba de los seis países considerados. Anexo C. Evaluación del puente de Barcza (Polonia). En este anexo se incluyen los estudios y cálculos realizados sobre la información del puente de Barcza previos a su evaluación mediante una prueba de carga. Adicionalmente, se describe la utilización de la emisión acústica, como herramienta diagnóstica para determinar la necesidad de suspender la prueba de carga antes de provocar daños irreversibles en el puente.
Palabras claves: Evaluación, puentes, prueba de carga, carga de prueba, fiabilidad, seguridad, ensayo no destructivo, Unión Europea.
