Simplified probabilistic model for maximum traffic load from weigh-in-motion data

This is an Accepted Manuscript of an article published by Taylor & Francis Group in Structure and infrastructure engineering on 2016, available online at: http://www.tandfonline.com/10.1080/15732479.2016.1164728This paper reviews the simplified procedure proposed by Ghosn and Sivakumar to model the maximum expected traffic load effect on highway bridges and illustrates the methodology using a set of Weigh-In-Motion (WIM) data collected on one site in the U.S.A. The paper compares different approaches for implementing the procedure and explores the effects of limitations in the site-specific data on the projected maximum live load effect for different bridge service lives. A sensitivity analysis is carried out to study changes in the final results due to variations in the parameters that define the characteristics of the WIM data and those used in the calculation of the maximum load effect. The procedure is also implemented on a set of WIM data collected in Slovenia to study the maximum load effect on existing Slovenian highway bridges and how the projected results compare to the values obtained using advanced simulation algorithms and those specified in the Eurocode of actions.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Nuevo puente en arco en Amposta en sustitución al puente colgante

La construcción del nuevo puente viene a consecuencia del fin de la vida útil de la estructura precedente, en este caso el Puente Colgante de Amposta. Dicho puente, ha sido objeto de innumerables rehabilitaciones en un intento de mantener viva la estructura ya que es un monumento arquitectónico muy relevante en la ciudad de Amposta. El proyecto del nuevo puente contempla optimizar la integración del mismo en el entorno del delta, respetando el medioambiente y las características tan particulares de la zona

Proyecto de Especialidad de un Puente en Arco en sustitución al Puente Colgante de Amposta

Con una extensión de 320 km2 de superficie, el delta del Ebro es la zona húmeda más extensa de Cataluña. Constituye el segundo hábitat más importante del Mediterráneo occidental y el segundo de España. El considerable papel en el campo biológico contrasta y convive con la fuerte humanización y práctica de la agricultura en gran parte de su superficie. La movilidad en el delta del Ebro ha registrado en los últimos años un notable crecimiento a consecuencia principalmente de dos factores: el desarrollo urbano de los municipios que lo conforman y las visitas de carácter turístico que atrae. La construcción del nuevo puente viene a consecuencia del fin de la vida útil de la estructura precedente, en este caso el Puente Colgante de Amposta. Dicho puente, ha sido objeto de innumerables rehabilitaciones en un intento de mantener viva la estructura ya que es un monumento arquitectónico muy relevante en la ciudad de Amposta. En el intento de alargar la vida útil se ha limitado el paso de vehículos de gran tonelaje lo que limita en gran modo el desarrollo de la ciudad de Amposta. El presente proyecto de especialidad plantea una alternativa al Puente Colgante existente en caso de que éste llegue al fin de su vida útil. El diseño del puente contempla optimizar la integración del mismo en el entorno, respetando el medioambiente y las características tan particulares de la zona pero siempre manteniendo el carácter monumental del puente. Para la elaboración del proyecto de especialidad en primer lugar se ha realizado un análisis de las distintas tipologías estructurales, que incluye un análisis multicriterio, llegando a la conclusión de que la estructura más adecuada es un puente en arco de tablero inferior. El vano central de mayor luz consta de dos arcos de acero de sección cuadrada hueca. Los arcos presentan una pequeña inclinación hacia el eje longitudinal del tablero y llegan a unirse en su parte más elevada. El tablero es mixto y está formado por dos cajones metálicos y una losa de hormigón armado. Las péndolas, de las cuales cuelga el tablero, están situadas cada 15 metros. A continuación se ha realizado el proyecto y cálculo del puente. Se ha predimensionado el puente en base a puentes de características similares. Para verificar que las dimensiones son aproximadamente las adecuadas, se ha realizado un primer modelo aproximado en 2D mediante el programa informático de cálculo de estructuras SAP2000. Después se ha realizado un modelo más complejo en 3D, también con el SAP2000. Se han introducido las características de las secciones y se ha hecho un análisis detallado de las distintas acciones y sus combinaciones más desfavorables. Se ha determinado el número de cordones necesarios en cada péndola y se han ajustado las secciones de los arcos y el tablero, aumentando o reduciendo el área, el canto y los espesores según fuese necesario. También se ha estudiado la flexión local en la losa del tablero mediante un modelo de emparrillado plano. Se han determinado los giros, desplazamientos y reacciones máximas en los apoyos para el dimensionamiento de los mismos. Por otro lado, a partir de los desplazamientos máximos obtenidos se ha podido especificar el tipo de juntas de calzada necesarias en cada extremo del puente. Por último se han dimensionado y armado las pilas y las cimentaciones, que servirán de transmisión de las cargas del puente al terreno. En el pliego de condiciones se ha realizado una descripción del procedimiento constructivo del puente. También se ha realizado un presupuesto aproximado

Advanced assessment methods for elderly bridges. State-of-the-art and justification based on LCA

[ANGLÈS] Many of the existing bridges do not satisfy the structural requirements specified in design codes for new bridges. However, many of these bridges must remain in service and therefore decisions must be made in order to maintain their safety. In the design of new bridges, it is accepted “to be on the safe side” inherent in the standards; but for an assessment of an elderly bridge this procedure should be removed in order to have a more realistic understanding of the state of the structure. Otherwise, the decisions made, being too conservative, can result in unnecessary costs. The main problem is that many existing bridges near to the end of their live under conventional evaluation methods give results which imply or the replacement of the bridge or a high investment for repair it to bring it back to the performance level stipulated in the current standards. The existing advanced methods of structural assessment allow evaluating the actual state of the structure. It has been shown in many cases that better results can be obtained with advanced methods than with conventional methods because the advanced ones evaluate the structure decreasing as much as possible the existing uncertainties. This implies to move from a structure that initially seemed to require heavy investments or to be replaced, to a structure which would have acceptable conditions of behaviour at least for a certain period of time, with a much lower investment and an optimized repair and maintenance. Current methods of advanced evaluation are based on probabilistic methods of reliability through the updating of the variables that which contains uncertainty (traffic solicitations, etc.). This updating is carried out by site‐specific data taken with Structural Health Monitoring systems. Load tests also can be included within the advanced methodologies of evaluation. These evaluation methods have a great impact on the life‐cycle assessment of a bridge because apart from reducing the maintenance and repair costs allow, with a more accurate assessment, extend the lifespan of a structure while maintaining adequate levels of performance and safety. The present thesis aims to synthesize the state‐of‐the‐art of the mentioned advanced assessment methods used in bridges. It also highlights the involvement, influence and direct relationship of these methods with the different aspects which are currently considered in Life‐Cycle Assessment of existing bridges.[CASTELLÀ] Muchos de los puentes existentes no satisfacen los requerimientos estructurales especificados en los códigos de diseño para nuevos puentes. Sin embargo, muchos de estos puentes deben mantenerse en servicio y, por tanto, deben tomarse decisiones respecto a mantener su nivel de seguridad. Para el diseño de puentes nuevos, se acepta el “estar del lado seguro” inherente en las normativas; pero para una evaluación de un puente de avanzada edad dicho proceder debe eliminarse para poder tener un conocimiento más real del estado de la estructura. De lo contrario, las decisiones que se tomen, por demasiado conservadoras, pueden dar lugar a gastos innecesarios. El problema principal reside en que muchos puentes existentes cercanos al fin de su vida útil bajo métodos de evaluación convencional arrojan resultados que implicarían o la sustitución del puente o una inversión de reparación muy elevada para llevarlo de nuevo al nivel de comportamiento estipulado en las normativas actuales. Los métodos avanzados de evaluación estructural existentes, permiten evaluar el estado real de la estructura. Se ha demostrado en muchos casos que con métodos avanzados se obtienen mejores resultados que con los métodos convencionales ya que se evalúa la estructura disminuyendo al máximo posible las incertidumbres existentes. Ello conlleva pasar de una estructura que en un principio parecía requerir una inversión muy elevada o ser sustituida, a una estructura que volvería a estar en condiciones aceptables de comportamiento al menos durante un determinado periodo de tiempo, con una inversión mucho menor y optimizada de reparación y mantenimiento. Los métodos actuales de evaluación avanzada se basan en métodos probabilísticos de fiabilidad a través de la actualización de las variables que encierran incertidumbre (solicitación del tráfico, etc.). Dicha actualización se lleva a cabo con datos tomados in situ mediante sistemas “Structural Health Monitoring”. Las pruebas de carga también pueden englobarse dentro de las metodologías avanzadas de evaluación. Estos métodos de evaluación tienen un gran impacto en la evaluación del ciclo de vida de un puente puesto que aparte de reducir los costes de mantenimiento y reparación permiten, mediante una evaluación más precisa, alargar la vida útil de una estructura manteniendo unos niveles de comportamiento y seguridad adecuados. La presente tesis presente sintetizar el estado del arte de los métodos avanzados de evaluación estructural mencionados utilizados en puentes. También incide directamente en la implicación, influencia y relación directa de dichos métodos con los distintos aspectos que se consideran actualmente en la evaluación del Ciclo de Vida de los puentes existentes

Nuevo puente en arco en Amposta en sustitución al puente colgante

La construcción del nuevo puente viene a consecuencia del fin de la vida útil de la estructura precedente, en este caso el Puente Colgante de Amposta. Dicho puente, ha sido objeto de innumerables rehabilitaciones en un intento de mantener viva la estructura ya que es un monumento arquitectónico muy relevante en la ciudad de Amposta. El proyecto del nuevo puente contempla optimizar la integración del mismo en el entorno del delta, respetando el medioambiente y las características tan particulares de la zona

Proyecto de Especialidad de un Puente en Arco en sustitución al Puente Colgante de Amposta

Con una extensión de 320 km2 de superficie, el delta del Ebro es la zona húmeda más extensa de Cataluña. Constituye el segundo hábitat más importante del Mediterráneo occidental y el segundo de España. El considerable papel en el campo biológico contrasta y convive con la fuerte humanización y práctica de la agricultura en gran parte de su superficie. La movilidad en el delta del Ebro ha registrado en los últimos años un notable crecimiento a consecuencia principalmente de dos factores: el desarrollo urbano de los municipios que lo conforman y las visitas de carácter turístico que atrae. La construcción del nuevo puente viene a consecuencia del fin de la vida útil de la estructura precedente, en este caso el Puente Colgante de Amposta. Dicho puente, ha sido objeto de innumerables rehabilitaciones en un intento de mantener viva la estructura ya que es un monumento arquitectónico muy relevante en la ciudad de Amposta. En el intento de alargar la vida útil se ha limitado el paso de vehículos de gran tonelaje lo que limita en gran modo el desarrollo de la ciudad de Amposta. El presente proyecto de especialidad plantea una alternativa al Puente Colgante existente en caso de que éste llegue al fin de su vida útil. El diseño del puente contempla optimizar la integración del mismo en el entorno, respetando el medioambiente y las características tan particulares de la zona pero siempre manteniendo el carácter monumental del puente. Para la elaboración del proyecto de especialidad en primer lugar se ha realizado un análisis de las distintas tipologías estructurales, que incluye un análisis multicriterio, llegando a la conclusión de que la estructura más adecuada es un puente en arco de tablero inferior. El vano central de mayor luz consta de dos arcos de acero de sección cuadrada hueca. Los arcos presentan una pequeña inclinación hacia el eje longitudinal del tablero y llegan a unirse en su parte más elevada. El tablero es mixto y está formado por dos cajones metálicos y una losa de hormigón armado. Las péndolas, de las cuales cuelga el tablero, están situadas cada 15 metros. A continuación se ha realizado el proyecto y cálculo del puente. Se ha predimensionado el puente en base a puentes de características similares. Para verificar que las dimensiones son aproximadamente las adecuadas, se ha realizado un primer modelo aproximado en 2D mediante el programa informático de cálculo de estructuras SAP2000. Después se ha realizado un modelo más complejo en 3D, también con el SAP2000. Se han introducido las características de las secciones y se ha hecho un análisis detallado de las distintas acciones y sus combinaciones más desfavorables. Se ha determinado el número de cordones necesarios en cada péndola y se han ajustado las secciones de los arcos y el tablero, aumentando o reduciendo el área, el canto y los espesores según fuese necesario. También se ha estudiado la flexión local en la losa del tablero mediante un modelo de emparrillado plano. Se han determinado los giros, desplazamientos y reacciones máximas en los apoyos para el dimensionamiento de los mismos. Por otro lado, a partir de los desplazamientos máximos obtenidos se ha podido especificar el tipo de juntas de calzada necesarias en cada extremo del puente. Por último se han dimensionado y armado las pilas y las cimentaciones, que servirán de transmisión de las cargas del puente al terreno. En el pliego de condiciones se ha realizado una descripción del procedimiento constructivo del puente. También se ha realizado un presupuesto aproximado

Advanced assessment methods for elderly bridges. State-of-the-art and justification based on LCA

[ANGLÈS] Many of the existing bridges do not satisfy the structural requirements specified in design codes for new bridges. However, many of these bridges must remain in service and therefore decisions must be made in order to maintain their safety. In the design of new bridges, it is accepted “to be on the safe side” inherent in the standards; but for an assessment of an elderly bridge this procedure should be removed in order to have a more realistic understanding of the state of the structure. Otherwise, the decisions made, being too conservative, can result in unnecessary costs. The main problem is that many existing bridges near to the end of their live under conventional evaluation methods give results which imply or the replacement of the bridge or a high investment for repair it to bring it back to the performance level stipulated in the current standards. The existing advanced methods of structural assessment allow evaluating the actual state of the structure. It has been shown in many cases that better results can be obtained with advanced methods than with conventional methods because the advanced ones evaluate the structure decreasing as much as possible the existing uncertainties. This implies to move from a structure that initially seemed to require heavy investments or to be replaced, to a structure which would have acceptable conditions of behaviour at least for a certain period of time, with a much lower investment and an optimized repair and maintenance. Current methods of advanced evaluation are based on probabilistic methods of reliability through the updating of the variables that which contains uncertainty (traffic solicitations, etc.). This updating is carried out by site‐specific data taken with Structural Health Monitoring systems. Load tests also can be included within the advanced methodologies of evaluation. These evaluation methods have a great impact on the life‐cycle assessment of a bridge because apart from reducing the maintenance and repair costs allow, with a more accurate assessment, extend the lifespan of a structure while maintaining adequate levels of performance and safety. The present thesis aims to synthesize the state‐of‐the‐art of the mentioned advanced assessment methods used in bridges. It also highlights the involvement, influence and direct relationship of these methods with the different aspects which are currently considered in Life‐Cycle Assessment of existing bridges.[CASTELLÀ] Muchos de los puentes existentes no satisfacen los requerimientos estructurales especificados en los códigos de diseño para nuevos puentes. Sin embargo, muchos de estos puentes deben mantenerse en servicio y, por tanto, deben tomarse decisiones respecto a mantener su nivel de seguridad. Para el diseño de puentes nuevos, se acepta el “estar del lado seguro” inherente en las normativas; pero para una evaluación de un puente de avanzada edad dicho proceder debe eliminarse para poder tener un conocimiento más real del estado de la estructura. De lo contrario, las decisiones que se tomen, por demasiado conservadoras, pueden dar lugar a gastos innecesarios. El problema principal reside en que muchos puentes existentes cercanos al fin de su vida útil bajo métodos de evaluación convencional arrojan resultados que implicarían o la sustitución del puente o una inversión de reparación muy elevada para llevarlo de nuevo al nivel de comportamiento estipulado en las normativas actuales. Los métodos avanzados de evaluación estructural existentes, permiten evaluar el estado real de la estructura. Se ha demostrado en muchos casos que con métodos avanzados se obtienen mejores resultados que con los métodos convencionales ya que se evalúa la estructura disminuyendo al máximo posible las incertidumbres existentes. Ello conlleva pasar de una estructura que en un principio parecía requerir una inversión muy elevada o ser sustituida, a una estructura que volvería a estar en condiciones aceptables de comportamiento al menos durante un determinado periodo de tiempo, con una inversión mucho menor y optimizada de reparación y mantenimiento. Los métodos actuales de evaluación avanzada se basan en métodos probabilísticos de fiabilidad a través de la actualización de las variables que encierran incertidumbre (solicitación del tráfico, etc.). Dicha actualización se lleva a cabo con datos tomados in situ mediante sistemas “Structural Health Monitoring”. Las pruebas de carga también pueden englobarse dentro de las metodologías avanzadas de evaluación. Estos métodos de evaluación tienen un gran impacto en la evaluación del ciclo de vida de un puente puesto que aparte de reducir los costes de mantenimiento y reparación permiten, mediante una evaluación más precisa, alargar la vida útil de una estructura manteniendo unos niveles de comportamiento y seguridad adecuados. La presente tesis presente sintetizar el estado del arte de los métodos avanzados de evaluación estructural mencionados utilizados en puentes. También incide directamente en la implicación, influencia y relación directa de dichos métodos con los distintos aspectos que se consideran actualmente en la evaluación del Ciclo de Vida de los puentes existentes

Advanced assessment methods for elderly bridges. State-of-the-art and justification based on LCA

[ANGLÈS] Many of the existing bridges do not satisfy the structural requirements specified in design codes for new bridges. However, many of these bridges must remain in service and therefore decisions must be made in order to maintain their safety. In the design of new bridges, it is accepted “to be on the safe side” inherent in the standards; but for an assessment of an elderly bridge this procedure should be removed in order to have a more realistic understanding of the state of the structure. Otherwise, the decisions made, being too conservative, can result in unnecessary costs. The main problem is that many existing bridges near to the end of their live under conventional evaluation methods give results which imply or the replacement of the bridge or a high investment for repair it to bring it back to the performance level stipulated in the current standards. The existing advanced methods of structural assessment allow evaluating the actual state of the structure. It has been shown in many cases that better results can be obtained with advanced methods than with conventional methods because the advanced ones evaluate the structure decreasing as much as possible the existing uncertainties. This implies to move from a structure that initially seemed to require heavy investments or to be replaced, to a structure which would have acceptable conditions of behaviour at least for a certain period of time, with a much lower investment and an optimized repair and maintenance. Current methods of advanced evaluation are based on probabilistic methods of reliability through the updating of the variables that which contains uncertainty (traffic solicitations, etc.). This updating is carried out by site‐specific data taken with Structural Health Monitoring systems. Load tests also can be included within the advanced methodologies of evaluation. These evaluation methods have a great impact on the life‐cycle assessment of a bridge because apart from reducing the maintenance and repair costs allow, with a more accurate assessment, extend the lifespan of a structure while maintaining adequate levels of performance and safety. The present thesis aims to synthesize the state‐of‐the‐art of the mentioned advanced assessment methods used in bridges. It also highlights the involvement, influence and direct relationship of these methods with the different aspects which are currently considered in Life‐Cycle Assessment of existing bridges.[CASTELLÀ] Muchos de los puentes existentes no satisfacen los requerimientos estructurales especificados en los códigos de diseño para nuevos puentes. Sin embargo, muchos de estos puentes deben mantenerse en servicio y, por tanto, deben tomarse decisiones respecto a mantener su nivel de seguridad. Para el diseño de puentes nuevos, se acepta el “estar del lado seguro” inherente en las normativas; pero para una evaluación de un puente de avanzada edad dicho proceder debe eliminarse para poder tener un conocimiento más real del estado de la estructura. De lo contrario, las decisiones que se tomen, por demasiado conservadoras, pueden dar lugar a gastos innecesarios. El problema principal reside en que muchos puentes existentes cercanos al fin de su vida útil bajo métodos de evaluación convencional arrojan resultados que implicarían o la sustitución del puente o una inversión de reparación muy elevada para llevarlo de nuevo al nivel de comportamiento estipulado en las normativas actuales. Los métodos avanzados de evaluación estructural existentes, permiten evaluar el estado real de la estructura. Se ha demostrado en muchos casos que con métodos avanzados se obtienen mejores resultados que con los métodos convencionales ya que se evalúa la estructura disminuyendo al máximo posible las incertidumbres existentes. Ello conlleva pasar de una estructura que en un principio parecía requerir una inversión muy elevada o ser sustituida, a una estructura que volvería a estar en condiciones aceptables de comportamiento al menos durante un determinado periodo de tiempo, con una inversión mucho menor y optimizada de reparación y mantenimiento. Los métodos actuales de evaluación avanzada se basan en métodos probabilísticos de fiabilidad a través de la actualización de las variables que encierran incertidumbre (solicitación del tráfico, etc.). Dicha actualización se lleva a cabo con datos tomados in situ mediante sistemas “Structural Health Monitoring”. Las pruebas de carga también pueden englobarse dentro de las metodologías avanzadas de evaluación. Estos métodos de evaluación tienen un gran impacto en la evaluación del ciclo de vida de un puente puesto que aparte de reducir los costes de mantenimiento y reparación permiten, mediante una evaluación más precisa, alargar la vida útil de una estructura manteniendo unos niveles de comportamiento y seguridad adecuados. La presente tesis presente sintetizar el estado del arte de los métodos avanzados de evaluación estructural mencionados utilizados en puentes. También incide directamente en la implicación, influencia y relación directa de dichos métodos con los distintos aspectos que se consideran actualmente en la evaluación del Ciclo de Vida de los puentes existentes

Nuevo puente en arco en Amposta en sustitución al puente colgante

La construcción del nuevo puente viene a consecuencia del fin de la vida útil de la estructura precedente, en este caso el Puente Colgante de Amposta. Dicho puente, ha sido objeto de innumerables rehabilitaciones en un intento de mantener viva la estructura ya que es un monumento arquitectónico muy relevante en la ciudad de Amposta. El proyecto del nuevo puente contempla optimizar la integración del mismo en el entorno del delta, respetando el medioambiente y las características tan particulares de la zona

Proyecto de Especialidad de un Puente en Arco en sustitución al Puente Colgante de Amposta

Con una extensión de 320 km2 de superficie, el delta del Ebro es la zona húmeda más extensa de Cataluña. Constituye el segundo hábitat más importante del Mediterráneo occidental y el segundo de España. El considerable papel en el campo biológico contrasta y convive con la fuerte humanización y práctica de la agricultura en gran parte de su superficie. La movilidad en el delta del Ebro ha registrado en los últimos años un notable crecimiento a consecuencia principalmente de dos factores: el desarrollo urbano de los municipios que lo conforman y las visitas de carácter turístico que atrae. La construcción del nuevo puente viene a consecuencia del fin de la vida útil de la estructura precedente, en este caso el Puente Colgante de Amposta. Dicho puente, ha sido objeto de innumerables rehabilitaciones en un intento de mantener viva la estructura ya que es un monumento arquitectónico muy relevante en la ciudad de Amposta. En el intento de alargar la vida útil se ha limitado el paso de vehículos de gran tonelaje lo que limita en gran modo el desarrollo de la ciudad de Amposta. El presente proyecto de especialidad plantea una alternativa al Puente Colgante existente en caso de que éste llegue al fin de su vida útil. El diseño del puente contempla optimizar la integración del mismo en el entorno, respetando el medioambiente y las características tan particulares de la zona pero siempre manteniendo el carácter monumental del puente. Para la elaboración del proyecto de especialidad en primer lugar se ha realizado un análisis de las distintas tipologías estructurales, que incluye un análisis multicriterio, llegando a la conclusión de que la estructura más adecuada es un puente en arco de tablero inferior. El vano central de mayor luz consta de dos arcos de acero de sección cuadrada hueca. Los arcos presentan una pequeña inclinación hacia el eje longitudinal del tablero y llegan a unirse en su parte más elevada. El tablero es mixto y está formado por dos cajones metálicos y una losa de hormigón armado. Las péndolas, de las cuales cuelga el tablero, están situadas cada 15 metros. A continuación se ha realizado el proyecto y cálculo del puente. Se ha predimensionado el puente en base a puentes de características similares. Para verificar que las dimensiones son aproximadamente las adecuadas, se ha realizado un primer modelo aproximado en 2D mediante el programa informático de cálculo de estructuras SAP2000. Después se ha realizado un modelo más complejo en 3D, también con el SAP2000. Se han introducido las características de las secciones y se ha hecho un análisis detallado de las distintas acciones y sus combinaciones más desfavorables. Se ha determinado el número de cordones necesarios en cada péndola y se han ajustado las secciones de los arcos y el tablero, aumentando o reduciendo el área, el canto y los espesores según fuese necesario. También se ha estudiado la flexión local en la losa del tablero mediante un modelo de emparrillado plano. Se han determinado los giros, desplazamientos y reacciones máximas en los apoyos para el dimensionamiento de los mismos. Por otro lado, a partir de los desplazamientos máximos obtenidos se ha podido especificar el tipo de juntas de calzada necesarias en cada extremo del puente. Por último se han dimensionado y armado las pilas y las cimentaciones, que servirán de transmisión de las cargas del puente al terreno. En el pliego de condiciones se ha realizado una descripción del procedimiento constructivo del puente. También se ha realizado un presupuesto aproximado