Detección de daño estructural de losas de hormigón armado de puentes sometidas a fatiga
DOI:
https://doi.org/10.3989/ic.13.087Palabras clave:
Puentes de hormigón, fatiga, fisuración, identificación del daño, modelos output-onlyResumen
La naturaleza compleja de muchos fenómenos estructurales requiere que los modelos numéricos necesiten ser verificados con el comportamiento estructural real. Por ello, muchas estructuras son monitorizadas, tanto para detectar posibles daños estructurales como para proporcionar datos a incluir en los modelos. A menudo, la monitorización se basa en el cambio de las propiedades dinámicas mediante técnicas de análisis modal experimental. Con respecto al hormigón estructural, la mayoría de los trabajos existentes se ha centrado en el cambio de las frecuencias propias con cargas monótonamente crecientes. En este artículo se analizan los efectos de la fatiga. Se ha llevado a cabo una campaña experimental sobre piezas que reproducen la losa superior de tableros de puentes, realizándose ensayos de fatiga y uno estático de referencia. Las propiedades dinámicas se han ido extrayendo mediante técnicas de output-only a partir de ensayos de excitación mediante impacto. El cambio de las propiedades dinámicas se ha correlacionado con las etapas del proceso de fatiga: formación de fisuras, reducción de tension-stiffening y rotura frágil de la armadura.
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Citas
(1) Cunha, A., Caetano, E. (2006): Experimental modal analysis of civil engineering structures. Sound and Vibration, (6): 12-20.
(2) Kim, B.H., Stubbs, N., Park, T. (2005). A new method to extract modal parameters using output-only responses. Journal of Sound and Vibration, 282(1-2): 215-230.
(3) Gentile, C., Bernardini, G. (2008). Output-only modal identification of a reinforced concrete bridge from radar-based measurements. NDT&E International, 41(7): 544-553.
(4) Altunisik, A.C., Bayraktar, A., Sevim, B. (2011). Output-only system identification of posttensioned segmental concrete highway bridges. ASCE Journal Bridge Engineering, 16(2): 259-266,
(5) González, M.N., Cobo, A., Fuente, J.V. (2013). Obtención de modelos de cálculo de sistemas provisionales de protección de borde mediante la técnica de Análisis Modal Operacional. Informes de la Construcción, 65(529): 99-106.
(6) Bairán, J.M., Marí, A.R., Mohr, S. (2010). Estudio del comportamiento del hormigón armado ante esfuerzos normales y tangentes mediante modelos seccionales de interacción completa. Informes de la Construcción, 62(518): 65-77.
(7) Waltering, M., Bongard, V., Waldmann, D., Maas, S., Zu.rbes, A. (2009). Vergleich statischer und dynamischer Methoden zur Zustandsbewertung von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken (Comparison of static and dynamic methods to assess the state of reinforced and prestressed concrete structures). Beton- und Stahlbetonbau, 104(10): 628-641.
(8) De Roeck, G., Peeters, B., Maeck, J. (2000). Dynamic monitoring of civil engineering structures. En Papadrakakis, M., Samartin, A., Onate, E. (Eds.), Computational methods for shell and spatial structures IASS-IACM 2000 (pp. 1-24). Athens, Greece: © isasr-ntua.
(9) Maya, L.F., Albajar, L., Portabella, J., Lópe,z C., Morán, F. (2010). Uso de hormigones con fibras de ultra-alta resistencia para el desarrollo de conexiones entre elementos prefabricados. Informes de la Construcción, 62(520): 27-41.
(10) Casas, J.R., Aparicio, A.C. (1994). Structural damage identification from dynamic test data. ASCE Journal of Structural Engineering, 120(8): 2437-2450.
(11) Ndambi, J.M., Vantomme, J., Harri, K. (2002). Damage assessment in reinforced concrete beams using eigenfrequencies and mode shape derivatives. Engineering Structures, 24(4): 501-515.
(12) Schläfli, M., Bru.hwiler, E. (1998). Fatigue of existing reinforced concrete bridge deck slabs, Engineering Structures. Engineering Structures, 20(11): 991-998.
(13) Newhook, J., Limaye, V. (2007). Monitoring fatigue life in concrete bridge deck slabs. En Proceedings of SPIE, v 6531, Nondestructive characterization for composite materials, aerospace engineering, civil infrastructure, and homeland security (pp. R1-8). http://dx.doi.org/10.1117/12.716970
(14) Sasaki, K.K., Paret, T., Araiza, J.C., Hals, P. (2010). Failure of concrete T-beam and box-girder highway bridges subjected to cyclic loading from traffic. Engineering Structures, 32(7): 1838-1845.
(15) Peeters, B., Maeck, J., De Roeck, G. (2000). Excitation sources and dynamic system identification in civil engineering. En European COST F3 Conference on System Identification and Structural Health Monitoring, (pp. 341-350). Madrid, Spain.
(16) Neild, S.A., Williams, M.S., McFadden, P.D. (2003). Nonlinear vibration characteristics of damaged concrete beams. ASCE Journal Structural Engineering, 129(2): 260-268.
(17) Zanuy, C., Maya, L.F., Albajar, L., de la Fuente, P. (2011). Transverse fatigue behaviour of lightly reinforced concrete bridge decks. Engineering Structures, 33(10): 2839-2849.
(18) Manterola, J. (2002). Puentes, Tomos I-VI. Madrid, Spain: Colegio Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos.
(19) Ministerio de Fomento. (2008). Instrucción de Hormigón Estructural EHE 08. Madrid, Spain. http://www.fomento. es/MFOM/LANG_CASTELLANO/ORGANOS_COLEGIADOS/CPH/instrucciones/EHE08INGLES/.
(20) Cornelissen, H. A. (1984). Fatigue failure of concrete in tension, Heron, 29 (4), pp. 1-68.
(21) Gilbert, R.I. (2007). Tension stiffening in lightly reinforced concrete slabs. ASCE Journal of Structural Engineering, 133(6): 899-903.
(22) Felber, A.J. (1993). Development of a hybrid bridge evaluation system (PhD Thesis), p. 277. Vancouver, Canada: University of New British Columbia.
(23) Felber, A., Cantieni, R. (1996). Advances in ambient vibration testing: Ganter bridge, Switzerland. Structural Engineering International, 6(3): 187-190,
(24) Brincker, R., Ventura, C. E., Andersen, P. (2001). Damping estimation by frequency domain decomposition. En Proc. International Modal Analysis Conference IMAC, (pp. 1-6). Kissimee, Florida.
(25) ANSYS. (2010). ANSYS Mechanical APDL Programmer’s Manual. Release 13.0. Canonsburg, PA: SAS IP, Inc.
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