Evaluación por confiabilidad estructural de puentes en acero apoyada en monitoreo e instrumentación

Evaluation for structural reliability of steel bridges supported by monitoring and instrumentation

En este artículo se presenta la evaluación por confiabilidad estructural de los elementos principales de uno de los puentes de acero más importantes de la red vial nacional de Colombia. La evaluación mediante técnicas de confiabilidad estructural se basó en el levantamiento geométrico, ensayos mecánicos, conteo del tráfico, prueba de carga, calibración de modelo estructural, instrumentación, monitoreo y simulación numérica. Para el monitoreo se empleó un esquema electrónico de medidores instalados sobre una red de datos multipunto master-slave (rs4-85), empleando la señal de diez galgas extensiométricas instaladas en los elementos principales del puente. A través del monitoreo se realizó una revisión de las solicitaciones reales generadas por el tráfico en los elementos principales del puente comparadas con la carga de diseño (C40-95) del Código Colombiano de Diseño Sísmico de Puentes. Se encontraron sobrecargas importantes sobre algunos elementos del puente, que afectan su seguridad y que deben ser objeto de control inmediato, además de algunas probabilidades de falla en algunos elementos que no están dentro del rango de seguridad para que garanticen la estabilidad y menor riesgo del puente.

1. INTRODUCCIÓN

El Grupo de Investigación de Estructuras del Departamento de Ingeniería Civil está trabajando desde hace tres años en las técnicas de confiabilidad estructural, en sistemas de monitoreo e instrumentación y en estudios especializados de patología y durabilidad para la evaluación de puentes existentes [Muñoz, 2001], [Muñoz, Daza, Obregón, 2002], [Muñoz Prieto, Obregón, 2004], [Muñoz, Valbuena, Hernández, 2004], [Muñoz, et al, 2005]. Las primeras evaluaciones mediante las técnicas de confiabilidad estructural se realizaron mediante simulaciones de Montecarlo, basadas en la información existente sobre pesajes y conteos del tráfico suministrados por el Instituto Nacional de Vías (Invías). Se decidió tener mayor certeza de los efectos de las cargas reales y se realizó la evaluación de uno de los puentes más importantes de Colombia, por donde circula la mayor cantidad de carga pesada, apoyados en un sistema electrónico de monitoreo e instrumentación. Además se realizó la prueba de carga sobre este puente para calibrar su modelo estructural y tener mayor certeza en las labores de simulación numérica y los cálculos de los índices de falla empleando la confiabilidad estructural.

2. DESARROLLO DEL TRABAJO

En la Figura 1 se presenta un flujograma con las etapas del proyecto, las cuales se explican a continuación: