Investigations of the long-term extreme buffeting response of long-span bridges using importance sampling Monte Carlo simulations = Análisis de valores extremos a largo término de la respuesta de puentes colgantes ante la accion del viento por medio de simulaciones de Monte Carlo con muestreo por importancia
Abstract:
Several studies have shown that site measurements of the buffeting responses of long-span bridges do not always agree with predictions from analytical models. The observed discrepancy is believed to be explained by the variability in the wind’s turbulence field, which is ignored in the current design guidelines. Additionally, the guidelines neglect the true variability in the buffeting response, as this parameter is considered to be deterministically dependent on the mean wind speed only, and a single short-term-averaged wind condition is assumed to be representative of the bridge’s behaviour over its lifetime. Such assumptions underestimate the design buffeting response. Alternatively, a full long-term analysis is regarded as the most accurate approach to handling extreme response estimations. Applications of this analysis in the wind engineering literature are scarce due to its large computational demand. With the objective of alleviating such demand, this paper proposes a full long-term analysis framework based on importance sampling Monte Carlo (ISMC) simulations and investigates, for the first time, the extreme buffeting response of a suspension bridge in its design phase with this framework. The results were compared with available formulations based on reliability methods and numerical integration. The proposed ISMC framework requires fewer simulations than the other formulations while maintaining a good degree of accuracy. The results show that the estimated extreme response is 30% larger than the current design guidelines suggest, showing the importance of considering the turbulence parameters' and loading effects' variabilities when calculating extreme responses.
Resumen:
Diferentes estudios han mostrado que las mediciones en sitio de respuesta estructural de puentes colgantes ante acción del viento no coinciden con los modelos matemáticos que usamos hoy en día. La discrepancia puede ser explicada si se considera en el análisis la variabilidad de la turbulencia del viento. Sin embargo, esta no se incluye en las normas de diseño actuales. Adicionalmente, las normas ignoran la variabilidad misma de la respuesta. Este parámetro se considera determinístico tomando una sola condición de viento como representativa sobre toda la vida útil del puente. Estas suposiciones dan estimaciones erradas de la respuesta estructural de puentes colgantes. Alternativamente, el análisis de valores extremos a largo termino es considerado la metodología más precisa para este tipo de estimaciones ya que incluye la variabilidad de la turbulencia y la respuesta. Aplicaciones de este tipo de análisis son escasas debido a su exhaustiva demanda computacional. Con el objetivo de aliviar dicha demanda, este artículo presenta una formulación del análisis de largo tiempo usando simulaciones de Monte Carlo con muestreo por importancia. Este artículo investiga por primera vez la respuesta de un puente colgante en fase de diseño con este tipo de análisis. Los resultados fueron comparados con las otras formulaciones basados en métodos de confiabilidad e integración numérica. La formulación propuesta requiere menos simulaciones que las otras formulaciones sin demeritar la precisión en las estimaciones. Los resultados muestran que la respuesta extrema estimada con métodos de largo termino es 30% mayor que la respuesta estimada con los métodos actuales. De esta manera se comprueba que la variabilidad de la turbulencia y de la respuesta misma deben ser tenidos en cuenta en el diseño de puentes colgantes.
* Nota: Los resultados de esta investigación (y estudios similares), sirvieron de base teórica para que el análisis de valores extremos a largo termino fuese incluido en la nueva edición norma de diseño de puentes en Noruega N400 (https://viewers.vegnorm.vegvesen.no/product/859933/nb) Esperamos que en el futuro regulaciones de otros países adopten el método.
Citación recomendada (normas APA)
Darío Rafael; Fenerci Fernández Castellon, "Investigations of the long-term extreme buffeting response of long-span bridges using importance sampling Monte Carlo simulations = Análisis de valores extremos a largo término de la respuesta de puentes colgantes ante la accion del viento por medio de simulaciones de Monte Carlo con muestreo por importancia", Colombia:Engineering Structures, 2022. Consultado en línea en la Biblioteca Digital de Bogotá (https://www.bibliotecadigitaldebogota.gov.co/resources/3711733/), el día 2025-05-20.
¡Disfruta más de la BDB!
Explora contenidos digitales de forma gratuita, crea tus propias colecciones, colabora y comparte con otros.
Selecciona las Colecciones en las que vas a añadir el contenido
Para consultar los contenidos añadidos busca la opción
Tus colecciones en el menú principal o en
Mi perfil.
Mis colecciones
Cargando colecciones
Compartir este contenido
Investigations of the long-term extreme buffeting response of long-span bridges using importance sampling Monte Carlo simulations = Análisis de valores extremos a largo término de la respuesta de puentes colgantes ante la accion del viento por medio de simulaciones de Monte Carlo con muestreo por importancia
