Por:
Sarita Cabrera
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Fecha:
2021
Abstract:
Information regarding the state of bridges is fundamental for maintaining a satisfactory performance level, given that deterioration may lead to bridge failure and thus, increased costs. Bridges face harsh environmental conditions and natural disasters are often inevitable and can be one of the main reasons for bridge collapse. Consequences from flooding events (e.g., scour) are responsible for a large percentage of failures in bridge structures. Therefore, the assessment of bridges susceptible to these phenomena is of utmost importance to identify possible mitigation needs. The objective of the present research is to present a consistent framework to obtain fragility curves associated with the inplane behavior of masonry arch bridges (MAB) under flood hazard. By implementing metamodeling techniques to the probabilistic analysis, a computational cost-efficient framework is proposed which is employed on a MAB “Ponte da Vala do Carregado” located in Portugal. A two-dimensional numerical model was constructed where the random variables that affect the structural capacity and the scouring process were considered. Finally, a parametric analysis, based on the geometric variations of the bridge structure and geotechnical variations of the foundation material (bed material), was implemented. The fragility curves show that failure probability increases when flow discharge increases, especially when the skew flow was considered. This will allow assessing the performance of bridges that may affect the network efficiency at important sections of the roadway system if damaged by a flood event.
Resumen:
La información sobre el estado de los puentes es fundamental para mantener un nivel de desempeño satisfactorio, dado que el deterioro puede conducir a la falla del puente y, por ende, a un aumento de los costos. Los puentes enfrentan duras condiciones ambientales y los desastres naturales a menudo son inevitables y pueden ser una de las principales razones del colapso del puente. Las consecuencias de las inundaciones (por ejemplo, la socavación) son responsables de un gran porcentaje de fallas en las estructuras de los puentes. Por lo tanto, la evaluación de puentes susceptibles a estos fenómenos es de suma importancia para identificar posibles necesidades de mitigación. El objetivo de la presente investigación es presentar un marco consistente para obtener curvas de fragilidad asociadas con el comportamiento en el plano de puentes de arco de mampostería (MAB) bajo peligro de inundación. Mediante la implementación de técnicas de metamodelado para el análisis probabilístico, se propone un marco computacional rentable que se emplea en un MAB ""Ponte da Vala do Carregado"" ubicado en Portugal. Se construyó un modelo numérico bidimensional donde se consideraron las variables aleatorias que afectan la capacidad estructural y el proceso de socavación. Finalmente, se implementó un análisis paramétrico, basado en las variaciones geométricas de la estructura del puente y las variaciones geotécnicas del material de cimentación (material del lecho). Las curvas de fragilidad muestran que la probabilidad de falla aumenta cuando aumenta la descarga del flujo, especialmente cuando se considera el flujo sesgado. Esto permitirá evaluar el desempeño de los puentes que pueden afectar la eficiencia de la red en secciones importantes del sistema vial si se dañan por una inundación.
