13rd International Symposium on Structures, Geotechnics and Construction Materials

13rd Colloquium on structural analysis, design and monitoring

Consideration of the effect of environmental temperature change on the experimental dynamic response of the Rafael Iglesias Bridge in Costa Rica

Abstract

Bridges experience losses of their structural capacity during service. These losses of capacity can occur due to the degradation of their structural elements due to gradual processes of damage that occur, such as: corrosion of steel elements, or of the internal reinforcement in concrete structures, as well as different settlements in the bridge supports, or due to an increase in the load and quantity of the trucks that circulate over them. Additionally, there are extraordinary loads, which cause damage very quickly, almost immediately during the occurrence of events such as earthquakes, hurricanes, vehicle or road impacts. Such types of loads are infrequent during the operational life of bridges, but their effects are very significant.

Maintaining continuous monitoring of the structural health of bridges allows early identification of the state of structural health of bridges. The identification of variations in the dynamic response of a bridge through sensors allows identifying possible occurrences of damage in the structure, and taking corrective measures in a timely manner.

In this research work, a series of monitoring was carried out using an accelerometer type sensor installed at different points of the structure on one of the most relevant bridges in Costa Rica. Through the monitoring carried out, it has been possible to identify the dynamic response of this bridge at different times of the day, and the influence of environmental temperature changes on its dynamic response, to be considered in future damage evaluations of this structure.

The results have shown that the effect of the environmental temperature change on this bridge causes variations in the vibration modes of the bridge between 2% and 6%. These variations should be considered in damage assessments or monitoring of the structural health of this bridge.

Resumen

Los puentes experimentan pérdidas de su capacidad estructural durante su servicio. Estas pérdidas de capacidad, pueden darse por la degradación de sus elementos estructurales debido a procesos paulatinos de daño que ocurren, como pueden ser: la corrosión de elementos de acero, o del refuerzo interno en estructuras de concreto, así también asentamientos diferencias en los apoyos del puente, o por aumento de la carga y cantidad de los camiones que circulan sobre ellos. Adicionalmente, existen cargas extraordinarias, las cuales, causan daño de forma muy rápida, casi de inmediato durante la ocurrencia de eventos como lo son: terremotos, huracanes, impactos de vehículos o caminos. Tales tipos de cargas son poco frecuentes durante la vida operativa de los puentes, pero sus efectos son muy significativos.

Mantener un seguimiento continuo de la salud estructural de los puentes, permite identificar con tiempo el estado de la salud estructural de los mismo. La identificación de variaciones en la respuesta dinámica de un puente a través de sensores permite identificar posibles ocurrencias de daño en la estructura, y tomar las medidas correctivas en momentos oportunos.

En este trabajo de investigación, se realiza una serie de monitoreos, mediante el uso de un sensor tipo acelerómetro instalado en distintos puntos de la estructura sobre uno de los puentes más relevantes de Costa Rica. A través de los monitoreos realizados, se ha podido identificar la respuesta dinámica de este puente en distintos momentos del día, y se ha podido conocer la influencia de los cambios de temperatura ambiental en su respuesta dinámica, para que sean considerados en futuras evaluaciones de daño en esta estructura.

Los resultados han demostrado que el efecto del cambio de temperatura ambiental sobre este puente provoca variaciones en los modos de vibrar del puente entre 2% y el 6%. Estas variaciones deben ser consideradas en las evaluaciones de daño o seguimiento de la salud estructural de este puente.