EVALUACIÓN DE ESTRUCTURAS DE PUENTES EXISTENTES CONMETODOLOGIAS BASADAS EN CONFIABILIDAD ESTADO DEL ARTE Valentina Machín Fernando Sima Ing. Prof. Asistente Universidad de la República
[email protected] Montevideo, Uruguay Dr. Ing. Prof. Adj. Universidad de la República
[email protected] Montevideo, Uruguay Resumen En este trabajo se presenta una reseña del estado actual del conocimiento en relación a las diferentes metodologías aplicables para la evaluación de estructuras de puentes existentes. Es habitual en la práctica que muchos puentes existentes, no cumplan con los requerimientos de una norma de diseño actual, sin embargo, mantienen las condiciones de servicio, con niveles de confiabilidad aceptables. Al encontrarse la estructura en servicio, se cuenta con herramientas que permiten disminuir las incertidumbres de las variables del cálculo. Se puede utilizar la información disponible de ensayos de materiales realizados durante la construcción, complementada con la extracción de testigos para ensayar a rotura y con ensayos no destructivos, como ultrasonido o pruebas de carga. Es posible además, medir el nivel de tránsito específico y estimar así las cargas que efectivamente circulan por el puente. De este modo, aplicando criterios probabilísticos, similares a los utilizados para la calibración de las normas de diseño, y ajustando el modelo de la estructura con la información obtenida de ensayos e inspecciones, se puede estudiar su desempeño utilizando coeficientes parciales menores. Se presenta un resumen del estado del arte de este tipo de metodologías que permiten, que en algunos casos resulte viable reforzar, en lugar de demoler, mientras que en otros casos se puede concluir que no es necesario intervenir, cuando la aplicación de la norma de diseño indica lo contrario. Palabras Clave: confiabilidad, evaluación, puente existente Keywords: reliability, assessment, existing bridge, Abstract The aim of this paper is to present different methodologies for assessment of existing bridges which do not met the criteria of design codes. There are many cases in which, despite this, it is possible to keep the bridge in operation, while maintaining adequate levels of reliability Being the structure in service, there are many tools which may led to reducing uncertainties related to the variables that affect calculation. Information of tests results carried on for quality control purposes during construction may be available, and complemented with in situ core testing of materials and non-destructive tests as load testing or ultrasonic methods. It is also possible to measure specific traffic levels and thus, estimate the loads that actually circulate throughout the bridge. Thus, by applying probabilistic criteria, similar to those used for calibration of design codes, and adjusting the structure model with the information obtained from tests, the bridge´s performance can be studied using reduced partial safety factors. In this work a summary of state-of-the-art methods for the safety assessment of existing bridges is presented. By applying this methodologies, in some cases it is feasible to reinforce instead of demolish and rebuild, or, in other cases, it is not necessary to intervene, while the application of standard design codes would indicate the opposite. que la estructura debe mantenerse en servicio durante una cierta vida útil. Los diferentes métodos de análisis de estructuras que se aplican para verificar los estados límite.Machín et al. Los primeros buscan determinar la probabilidad de falla.. Es fácil encontrar ejemplos de estructuras de puentes que no cumplen todos los requerimientos de una norma de diseño y.: Evaluación de estructuras de puentes existentes con metodologías basadas en confiabilidad Introducción En este trabajo se presentan diferentes metodologías para la evaluación de estructuras de puentes existentes y se reseñan programas de investigación. aplicando criterios probabilísticos y calibrando el modelo del puente con los datos que se obtienen de ensayos y monitoreos. del Ministerio de Transporte y Obras Públicas. etc. para utilizarla luego en la planificación de los trabajos de mantenimiento. Ya no es usual realizar tareas de reparación. fisuras y vibraciones. Asimismo. Vican.. Estos últimos son los que utilizan la mayoría de las normas técnicas de diseño (ISO2394. Aplica incluso a estructuras construidas recientemente. 1998). Se suelen utilizar para analizar problemas de alta complejidad. Entonces. 2013). J. K. Teniendo en cuenta los altos costos que implican las obras de refuerzo en este tipo de estructuras. Por ejemplo. deben reforzarse o incluso demolerse. que tiene a su cargo la gran mayoría de los puentes de la red vial del país. Los coeficientes parciales de diseño tienen en cuenta además. se pueden clasificar en dos grandes grupos: métodos probabilísticos y métodos de los factores parciales o semiprobabilísticos. (Wisniewski et al. cuenta con un sistema de gestión de la red.. se puede estudiar su desempeño con coeficientes de seguridad menores a los de diseño. sin embargo. Estas incertidumbres se reducen al contar con información de los materiales. que puentes que han estado en servicio durante años. En este sentido. En los países que llevan a cabo programas de mantenimiento de la red. se han desarrollado . reparación. se cuenta además con informes correspondientes a inspecciones periódicas de la estructura. con información de inspecciones periódicas y también con puentes en los que se han efectuado tareas de mantenimiento. aplicando coeficientes de seguridad parciales calculados con incertidumbres importantes. se han modificando las estrategias de mantenimiento de este tipo de estructuras. se han revisado algunos criterios que se utilizan en el diseño. Esta información. lo que ayudará a estimar su evolución. estos códigos no resultan los más apropiados debido a varios motivos. se reduce la capacidad de carga nominal de los elementos de la estructura. 1992). lo cual permite tener en cuenta el estado actual del puente. se puede complementar con ensayos no destructivos. durante las últimas dos décadas. que presentan errores de ejecución. las dimensiones efectivas de las piezas. J. En algunos casos. o que han sufrido cierto nivel de deterioro debido a la acción de agentes ambientales o accidentes. realizados por profesionales especializados. sin disminuir el índice de confiabilidad de la estructura. directa o indirectamente. como ultrasonido o pruebas de carga. autorización de pasaje de cargas mayores a las de diseño. por ejemplo los datos del control estadístico del hormigón. normativa y otros trabajos realizados recientemente. En cuanto a los estados límite de servicio. considerados conservadores. Se cuenta entonces. Con respecto a la información disponible.. Los factores parciales que indican son calculados considerando el diseño de una estructura nueva. es posible tener una mayor certeza en cuanto a los valores que caracterizan la resistencia de los materiales. así como para calibrar los coeficientes de seguridad de los métodos de factores parciales. que pueden prolongar su vida útil (Kotes. en muchos casos. mantienen las condiciones de servicio. J. refuerzo y ensanche de las estructuras. sino que se han elaborado programas de mantenimiento de puentes. si existe. así como su evolución hasta ese momento (SCHELLEMBERG. Dichas normas deben establecer reglas para verificar que un puente es seguro y capaz de cumplir ciertas condiciones de servicio y durabilidad. A partir de información de este tipo. entre otros. 2012) En segundo lugar. en base a distribuciones de probabilidad para un conjunto de variables consideradas básicas. por lo que. muchas veces erróneamente. la Dirección Nacional de Vialidad. en Uruguay. en relación a la estimación de la durabilidad se tiene a la vista el estado de conservación actual. Por lo tanto. un conjunto de variables que en la etapa de diseño son valores esperados. Este tipo de situaciones ocurre en puentes cuya carga de uso se debe aumentar. et al. en la evaluación de un puente existente se puede medir. los que requieren inspecciones periódicas realizadas por técnicos especializados. Según los criterios de diseño. rehabilitación y/o mantenimiento solamente como respuesta a daños observados. se cuenta con información correspondiente a ensayos de los materiales durante la etapa de construcción de la estructura. que en el caso de los puentes suele ser del orden de los 100 años. o destructivos. 2013). También es posible monitorear el nivel de tráfico para estimar las cargas que efectivamente circulan por el puente. algunos de los cuales se detallan a continuación. una evaluación de seguridad realizada aplicando criterios de diseño puede indicar. no resultaría lógico verificarlo con los mismos factores de seguridad parciales que se utilizan para el diseño (Sobrino. es posible acceder a distintos puntos de la estructura para observar deflexiones. P. Casas. al evaluar un puente existente. que le permite sistematizar la información que se recaba en las inspecciones periódicas. En base a toda esta información. como ensayos a rotura de probetas extraídas de la estructura. si un puente lleva varias décadas en servicio. incluso no previstas en la etapa de diseño. tuvo como objetivo investigar. medición de diferencia de potencial. ensayos de ultrasonido. España. Esta guía se centra en la realización de ensayos de carga con el objetivo de calibrar los modelos de la estructura en evaluaciones de nivel 3. entre 2003 y 2005. Entre los resultados más destacables del segundo punto. 2012). (Bridge Management in Europe). Recomienda el uso de métodos probabilísticos analíticos y de simulación para modelar las cargas de tráfico. túneles y alcantarillas. se observó que la principal diferencia se encontraba en la forma de valorar los daños. entre 1999 y 2002. Recientemente se han llevado adelante varios programas de investigación que incluyeron dentro de sus objetivos la aplicación de metodologías basadas en confiabilidad para evaluación de estructuras de puentes existentes. Da valores estadísticos de referencia para acero estructural. etc. 2010). Considera seis niveles de evaluación según el esquema de la Figura 1. Este proyecto de COST (Cooperation in Science and Technology) investigó. Programas de investigación confiabilidad que optimice el costo total. Eslovenia. las cuales se han aplicado con éxito. análisis con variación en el tiempo. la cual en unos casos es aditiva. como COST 345 referencias. Francia. Niveles de evaluación (BRIME. procedimientos para inspeccionar y evaluar estructuras de puentes. avance de carbonatación. fue llevado a cabo por laboratorios de investigación de Alemania. En muchos casos se demostró mediante estas prácticas. radiografías. se encuentra un catálogo de defectos que se pueden encontrar en estructuras de hormigón y una guía para optimizar las tareas de evaluación. ya sea mediante FORM (Fisrt Order Reliability Method). con el objetivo final de crear un sistema de gestión de puentes de toda la red.: Evaluación de estructuras de puentes existentes con metodologías basadas en confiabilidad metodologías específicas para evaluar el desempeño de puentes existentes. rehabilitación y mantenimiento de puentes existentes (Wisniewski et al. 2006). simulación con Monte Carlo u otros tipos de muestreo. se utilizaron en otros proyectos. eran capaces de soportar las cargas aplicadas con seguridad durante el periodo esperado. recomienda el uso de muestreo direccional o muestreo por importancia. (BRIME. muros de contención. sumando la puntuación de cada elemento y en otros utiliza el valor más alto asignado al elemento en peor estado de toda la estructura. Presenta modelo probabilístico de ingreso de cloruros en el hormigón y plantea la necesidad de generar información estadística que permita modelar mejor otros procesos de deterioro. Comparando los procedimientos de evaluación utilizados en los países que participaron del proyecto. Noruega y Reino Unido entre 1998 y 2001. que considera entre las variables de cálculo los resultados de las inspecciones periódicas de la estructura. Figura 1. una evaluación completa del ciclo de vida de la estructura considerando los costos de mantenimiento y reparación. Clasifica estos ensayos en: . basada en un análisis de El proyecto SAMARIS (Sustainable and Advanced Materials for Road Infrastructure).Machín et al. como la corrosión y la reacción álcaliagregado. En las inspecciones plantea realizar mapeo de fisuras. entre otros. 2001) Para el análisis probabilístico presenta un desarrollo basado en teoría de confiabilidad. que estructuras que no cumplían las verificaciones de diseño. reparación y restricción de cargas. COST 345 agrega a los niveles de evaluación del BRIME. El proyecto de investigación BRIME. en lugar de la aplicación directa del método de Monte Carlo. y se buscaba unificar asimismo los criterios de mantenimiento. hormigón y acero de refuerzo. evaluación. En ese momento se contaba con la versión experimental de los Eurocódigos que unificaban los criterios de diseño. Algunos resultados del programa BRIME. dedicado a estudiar los procedimientos de evaluación de estructuras de carreteras en 27 países de la Unión Europea. 4 o 5. En caso de realizar simulaciones. lo que llevó a profundizar las investigaciones en el área. Incluye un análisis del software disponible para análisis de estructuras con teoría de confiabilidad. (COST 345. SORM (Second Order Reliability Method). para desarrollar nuevas técnicas de evaluación. para reducir el tamaño de la muestra. 2004). la utilización de nuevos materiales en pavimentos y estructuras de hormigón para infraestructura vial (SAMARIS. con miras a la demanda esperada para el 2020. en el que se calcula un factor de redundancia del sistema. estimar la distribución de carga entre los elementos principales y secundarios del puente. Para las verificaciones estructurales. como líneas de influencia y factores de distribución de carga. Indica además. es un proyecto realizado entre 2006 y 2007 con el objetivo de evaluar. SAMARIS recomienda el modelo de cargas nominales calibradas.1998 y 2001). Los primeros se basan en el desarrollo de sistemas de medición denominados B-WIM (bridge weight-in-motion). Una de sus áreas de estudio. recomienda medir el pasaje de al menos 100 vehículos pesados por carril.. Los resultados más interesantes se refieren a las conclusiones alcanzadas mediante ensayos del tipo de carga baja. Es el más conservador de los ensayos. Al aplicarse niveles bajos de carga. . ̅ (valor medio de solicitaciones debidas a todas las cargas). 2010). En los ensayos diagnósticos se aplican cargas de servicio. Gráfico comparativo de líneas de influencia de momento flector calculado y teórico en carril de circulación (arriba) y carril de adelantamiento (abajo) (ARCHES. Como un procedimiento más elaborado propone medir las máximas cargas diarias por varios días y aplicar técnicas estadísticas y simulación de Monte Carlo para extrapolar esta información y determinar valores característicos de cargas pico de transito para periodos mayores de tiempo. modelando la estructura con elementos finitos y simulando las cargas. durante un mínimo de 24 horas. Si se requiere una evaluación más elaborada recomienda: Análisis lineal probabilístico en cada elemento. Para que la información de estos ensayos se considere confiable. y luego calculando el índice de confiabilidad del sistema. VR y VS (coeficientes de variación de R y S respectivamente) = (1) métodos de resistencia de diseño. con sensores de fibra óptica y MEM-S (Micro-ElectroMechanical-System) que funcionan en red mediante comunicación inalámbrica. y disminuir incertidumbres acerca de las condiciones de borde y algunas propiedades de los materiales. Detalla además diferentes ensayos no destructivos. En particular se demostró que las diferencias entre las líneas de influencia del momento estimado y el medido son considerables (ver Figura 2). Figura 2. principalmente mediante el uso de polímeros reforzados con fibra de carbono. en el que. e incluye un catálogo de posibles defectos para utilizar en la evaluación estructural. Presenta un desarrollo importante de diferentes métodos de monitoreo permanente de estructuras. por lo que no se recomienda para evaluación de nivel 5.: Evaluación de estructuras de puentes existentes con metodologías basadas en confiabilidad ensayos de baja carga. Recomienda en primera instancia verificar la estructura con métodos como: uso de factores de seguridad parciales para verificar los elementos. la disponibilidad de los puentes ferroviarios europeos. ya que si no resultó aceptable para otras evaluaciones avanzadas. verificando que el índice de confiabilidad supere un cierto valor objetivo. Tanto estos ensayos como los de baja carga. disminuye también el riesgo de dañar la estructura. 1994). sino para optimizar el modelo de evaluación. y el resto de la Unión Europea. no debería someterse la estructura a cargas tan altas. en base a mediciones realizadas durante la circulación de vehículos a velocidad normal. el puente se carga con un porcentaje alto de su carga de diseño. Presenta una guía de evaluación. especialmente en puentes cortos y antiguos de un solo vano. para evaluar los elementos. planteados en SAMARIS. 2010). pero es más económico. Análisis completo no lineal probabilístico. Método de Sobrino y Casas para vigas continuas trabajando principalmente a flexión (Sobrino. la cual diferencia según se evalúe un elemento del puente. recolecta información del tráfico real en el puente. realizado entre 2006 y 2010. El proyecto ARCHES (Assessment and Rehabilitation of Central European Highway Structures). refiere a la evaluación y monitoreo de puentes (ARCHES. los cuales calculan parámetros de la estructura. métodos de reparación. Se realizan para ajustar los modelos estructurales. de los cuales más de un 35% supera los 100 años en servicio. el puente entero o una línea completa. tiene por objetivo reducir las diferencias en el nivel de servicios existentes entre las infraestructuras viales de los países del centro y este de Europa. ensayos diagnósticos y pruebas de carga. Casas. no son adecuados para predecir la carga última de un puente. junto con un factor que refleje el estado actual del puente método de la carga media. Sustainable Bridges (2007). J. Finalmente en las pruebas de carga. solo se utilizan valores de de (valor medio de resistencia). aplicando análisis no lineal o análisis plástico método de Ghosn y Moses. que debe ser mayor a la unidad (NCHRP. preferentemente con periodo de retorno de 5 años y se interrumpe el tránsito. J.Machín et al. y no requiere interrumpir el tránsito. el cual estima eventos críticos a partir de las características específicas del tráfico sobre el puente. es decir. definido como el peor valor de resistencia que. presenta para los diferentes estados límite. Para cada modo de fallo. denominados DMRB (Design Manual for Roads and Bridges) (DMRB. Determinados los valores correspondientes a las cargas y a las resistencias. 2006) está orientada principalmente al diseño de puentes. mediante métodos probabilísticos. una estimación de posibles deficiencias y de la integridad de la estructura. Incluye además. 2003) se basa en principios muy similares a los utilizados en la normativa canadiense. a diferencia del DAF (Dynamic Amplification Factor) que se aplica a un vehículo solo. Este valor puede ser mayor o menor que la resistencia característica de diseño. basándose en su experiencia y conocimiento del material. que no debe ser mayor a la unidad y representa. 20Mpa para la superestructura y 25Mpa para elementos pretensados. indica también cómo determinar los valores de cálculo en base a los resultados de los ensayos. Para el hormigón. si no se pueden extraer testigos ni se cuenta con mayor información. se obtuvieron valores aproximadamente 15% menores que los del Eurocódigo. recomienda utilizar para las evaluaciones cargas menores que las indicadas en los Eurocódigos de diseño. si el flujo de tránsito es bajo y la superficie de rodadura se encuentra en buen estado (DMRB Vol. que refiere a la evaluación mediante factores de carga y de resistencia (Load and Resistance Factor Rating). En Reino Unido el Departamento de Transporte ha desarrollado normativas de diseño y evaluación de estructuras viales. a juicio del ingeniero. Mediante ensayos de carga baja. y como calcular el ADR (Allowance Dynamic Ratio) mediante simulación numérica.Machín et al. se calcula un factor de multiplicación de la carga móvil F. para la evaluación de puentes existentes se utilizan criterios análogos para determinar. Sec. A modo de ejemplo. se puede alcanzar en la estructura o elemento considerado. Como es de esperar. considerando principalmente aspectos económicos. Admite también verificar los elementos de la estructura mediante el método de carga media. Plantea comenzar el proceso de evaluación identificando los modos de falla más probables y determinando el índice de confiabilidad objetivo β para cada uno. Para el cálculo de los términos de resistencia de los elementos.5 pero si se trabaja con la peor resistencia creíble este valor pasa a ser 1. Cabe destacar que el ADR corresponde al cociente entre los efectos de las cargas totales características y el efecto total de las cargas estáticas características. 2010). considerando las cargas reales. Sin embargo. los cuales se recomienda utilizar sólo en evaluación y no en diseño. la norma indica un conjunto de factores de seguridad parciales para cada tipo de carga. de los cables de postensado y de los remaches. se aplicaron métodos basados en confiabilidad para calibrar los factores parciales. Si bien los procedimientos son similares. En caso de no realizarse ensayos. si para un elemento de hormigón se utiliza la resistencia característica. la forma de falla de los elementos. recomienda utilizar 15Mpa para la resistencia característica a compresión de la subestructura. los índices de confiabilidad objetivo son diferentes. otros factores parciales a aplicar.3. considerando el comportamiento del sistema desde el punto de vista de la redundancia. Canadá. del acero de refuerzo del hormigón armado. 2006). que compara las cargas con la resistencia. una guía para la ejecución de pruebas de carga estática y dinámica. plantea valores de referencia para la tensión de fluencia del acero estructural. Si se cuenta con la posibilidad de extraer muestras de los materiales. cálculos en base a factores parciales. es decir. como realizar un modelo con elementos finitos de interacción vehículo-puente. distinguiendo por el año de la construcción del puente. Admite también reducir la carga a considerar en el cálculo. en el método LRFR los factores parciales para la carga móvil son menores y los "vehículos tipo" son menos conservadores que en los del LRFD. pero dedica un capítulo específico a la evaluación de estructuras existentes. en función del índice β definido en base a los criterios anteriores.: Evaluación de estructuras de puentes existentes con metodologías basadas en confiabilidad ARCHES describe además. Se denomina este análisis con la sigla LRFR. por ejemplo. el factor parcial es de 1. Una característica peculiar de este código es que introduce el concepto de la "peor resistencia creíble". Incluye además un coeficiente relativo al estado de deterioro (del puente o del elemento en estudio). así como factores parciales para los materiales. Normativa existente Se han aprobado códigos específicos para la evaluación de puentes existentes en Reino Unido. 4. La diferencia principal con el método de diseño conocido como LRFD (Load and Resistance Factor Design) será entonces los criterios probabilísticos aplicados para determinar cada conjunto de factores parciales. El código norteamericano (AASHTO LRFR. En particular.2. el nivel de inspección y las características del tráfico. agrega además factores que consideren los defectos o el posible deterioro. con un 10% de probabilidad de ser superadas en 5 años (ARCHES D15. La norma Canadiense (CAN/CSA-S6. Además de esta reducción. recomienda evaluar los puentes con cargas con un periodo de retorno de solo 50 años. en lo que respecta a los factores parciales a aplicar a las cargas y a las propiedades de los materiales. Estados Unidos. el volumen que trata la inspección. Suiza y Dinamarca. equivalente a una probabilidad del 5% de ser superada en 50 años. Al determinar el valor de resistencia de esta forma se reducen incertidumbres asociadas con el uso de tensiones características. a criterio del ingeniero. De la misma forma que en el desarrollo de la normativa de diseño. el mantenimiento y la evaluación de las estructuras viales. de forma similar a las norma de diseño del mismo manual. por lo que se reducen los factores parciales para el material. Las cargas de diseño corresponden a un periodo de retorno de 1000 años. Esto se debe a que los . donde un valor de F mayor a uno indica que es aceptable. al igual que los periodos de servicio a considerar. 2006). la posibilidad de aplicar directamente métodos probabilísticos. que deberá ser mayor a la unidad.25 3. actualiza los valores de resistencia y acciones. se cuenta con una guía para el cálculo de la capacidad de carga de puentes existentes. la incorporación de medidas de campo y de ensayos diagnósticos y la consideración de los ensayos de carga (Wisniewski et al. 2012). en base a un análisis del tipo costobeneficio. El último caso supone la aplicación directa de la teoría de confiabilidad para estimar la probabilidad de falla. Si bien utiliza factores parciales. estos son aplicados únicamente a los términos relativos a la resistencia. 2011). ya que aumenta los factores de seguridad para los elementos de sistemas no redundantes.75 3. se está considerando la creación de un Eurocódigo que trate la evaluación de puentes. la ampliación de la información existente relativa a los materiales del puente mediante ensayos no destructivos y/o monitoreo estructural. la inclusión de criterios de robustez y redundancia en los sistemas estructurales.75 2. según diferentes normas Diseño Evaluación Canadá USA Denmark Europe 3. Tabla 1. así como la realización de pruebas de carga para estimar la capacidad de carga del puente.7 4.5 y se calcula para un periodo de 75 años. Utiliza distintos valores para el índice de confiabilidad objetivo según el modo de falla considerado. 1996). emitida por el Ministerio de Transporte en 1996. En Dinamarca. el cual deberá incluir. basados en el criterio del inspector del puente. Para la verificación estructural presenta tres enfoques posibles: verificación determinística. Si este análisis preliminar falla. la actualización de los modelos de carga mediante mediciones in situ del nivel de tránsito real. la sociedad Suiza de Ingenieros y Arquitectos publicó una serie de normas para estructuras existentes (SIA 269. El primero utiliza factores parciales para calcular la resistencia y las acciones "actualizadas". (JCSS. las acciones variables y accidentales tienen una distribución Gumbel y las variables relativas a las resistencias últimas se ajustan a una distribución lognormal. El primer valor compara el costo y el beneficio de intervenir en la estructura y se calcula comparando el costo de la reducción de riesgos como resultado de la intervención y los costos de la seguridad. Los códigos comentados anteriormente indican valores objetivo para el índice de confiabilidad. utilizados por algunas de las normas comentadas anteriormente (la norma británica no explicita estos valores). semi-probabilística y probabilística. consiste en utilizar directamente la actualización de variables. y que pueden definirse por ejemplo. la redundancia del puente. la seguridad frente a la fatiga en relación a la vida útil remanente de la estructura.Valores de confiabilidad β para diseño y evaluación. en este trabajo se propone tomar los . seis diferenciando según los materiales de la estructura.2 4. En la Tabla 1 se presentan los índices de confiabilidad para diseño y evaluación. El segundo es el cociente entre los costos directos en el caso de una falla y los costos que son necesarios para reparar o reconstruir la estructura en caso de falla. En 2011. uno sobre propiedades geotécnicas y otro acerca de los aspectos sísmicos.5. En cuanto a las acciones. definiendo como grado de cumplimiento al cociente entre las mismas. los que se busca superar al evaluar un puente mediante métodos probabilísticos. pero no realiza ninguna diferenciación que tenga en cuenta la redundancia en las estructuras. Trabajos recientes Entre las metodologías aplicadas en trabajos recientes. en los que no necesariamente se utilizaron normas de evaluación de estructuras. las cuales suelen aumentar y superar los valores de diseño. la cual fue complementada en 2004 con otra guía que clasifica la capacidad de carga de los puentes mediante criterios basados en confiabilidad (Danish Road Directoraten. permite realizar directamente un análisis probabilístico utilizando principios de confiabilidad y modelos específicos para las cargas y las resistencias. Incluye. entre otros aspectos considerados clave. Se considera como aceptable un riesgo de falla de 10-05 por año.Machín et al.2 ISO 4. mientras que en el diseño este valor es de 3. coeficientes que afectan la resistencia. se encuentra la aplicación de análisis estructurales más avanzados o detallados. Define valores para el índice de confiabilidad objetivo en función de dos parámetros que denomina eficiencia de la intervención y consecuencias de la falla estructural. la reducción de los índices de confiabilidad objetivo en relación a los que se utilizan para el diseño. Tiene en cuenta además. Una metodología aplicada en Schneider (1992).2 4. Tiene en cuenta además. asumiendo que las acciones permanentes y la rigidez de los elementos siguen una distribución de probabilidad de tipo normal.: Evaluación de estructuras de puentes existentes con metodologías basadas en confiabilidad factores parciales para la evaluación se calibraron considerando un índice de confiabilidad objetivo a 5 años de 2.7 -- JCSS SIA 4. considera la problemática de las cargas móviles debidas al tráfico. 2001) Las normas SIA 269 se componen de 8 tomos. el uso de cargas móviles medidas en sitio y de factores de amplificación dinámica. Para el análisis semiprobabilístico. e incluye posibles acciones accidentales que difícilmente se hayan considerado en el diseño. de forma similar a otras normas.5 4. Ya en 2001 el Comité de Seguridad Estructural de este país había publicado una norma de diseño y evaluación de estructuras basada en modelos probabilísticos. Sin embargo.2 4.7 Debido al éxito de la aplicación de estos códigos en sus países de origen. También indica criterios estadísticos para definir valores de diseño en base a resultados de ensayos. (abajo) Distribución Gumbel para los valores maximales de la misma variable (Messervey et al. De forma simplificada. A modo de ejemplo se presenta en la Figura 4. Fisher-Tippet o exponencial simple. para luego actualizar las variables con la información disponible y volver a calcular este valor. sino que constituyen un desarrollo genérico aplicable a estructuras existentes. . para realizar un análisis de confiabilidad.8. Por otro lado. Una metodología para actualizar variables en base a resultados de ensayos de la estructura. Se indican coeficientes parciales de seguridad para las cargas y para la resistencia del hormigón y del acero. Las distribuciones maximales pueden ser: tipo I. tipo II.8 y 4. como para las incertidumbres de los modelos de resistencia y solicitaciones. en el que se modela la resistencia de los materiales y la magnitud de las cargas con distribuciones gaussianas.2010) para consecuencias de falla muy baja. este tipo de distribuciones tiene un comportamiento asintótico. se recolecta información por periodos que alcanzan a lo sumo algunos meses y se puede extrapolar a periodos de retorno tales como los especificados en la normativa.: Evaluación de estructuras de puentes existentes con metodologías basadas en confiabilidad datos de diseño y calcular un valor de referencia de este índice. Si bien aún no se ha desarrollado un Eurocódigo para la evaluación de estructuras. Otras metodologías desarrolladas en base a los coeficientes parciales de los Eurocódigos se presentan en Caspeele et al (2013) y se denominan: Método del valor de diseño y Método de factores parcial ajustados. Los valores de β considerados son 2. en particular para puentes se considera una vida útil de 100 años. distribución normal para las solicitaciones correspondientes a las cargas permanentes y Gumbel para cargas variables. en Kotes et al (2013) se calculan los coeficientes parciales modificados para materiales y cargas. se muestran en la gráfica de la Figura 3 (arriba). en función del coeficiente de variación δm y del índice de confiabilidad β. a intervalos mayores.3. 2011). Parten de la formulación de los coeficientes parciales de seguridad utilizados para el diseño. ya que permite trabajar con una cantidad reducida del total de datos medidos. permitiendo modificar del índice de confiabilidad objetivo y la vida útil esperada. mediante el ajuste de las incertidumbres del modelo y los coeficientes de variación de sus variables principales. se modela según una distribución de Poisson. 3. Por un lado es eficiente. Dada una variable con distribución normal. La utilización de distribuciones de valores extremos presenta dos ventajas destacables. Weibull o exponencial acotada. baja. En este caso se considerará que la estructura es segura en su estado actual si el segundo valor calculado supera al primero. media y alta respectivamente. se desprecian los efectos de la degradación en los materiales y los posibles cambios de los efectos de las cargas en el tiempo. Este cálculo se realiza en base a un análisis de confiabilidad. si bien el modelo de cálculo que se propone lo puede contemplar. lo que permite extrapolar las mediciones adquiridas en un cierto intervalo de tiempo. como se muestra en la Figura 3(abajo). Gumbel o doble exponencial. Si se toman los máximos medidos para esta variable y los mismos se ajustan a una distribución tipo I. La ocurrencia de las cargas móviles por otro lado. los que corresponden a los indicados en la norma (ISO 13822.3. Figura 3.1. la gráfica de la variación del coeficiente parcial de las propiedades de los materiales ɣm. consiste en una simple traslación. En relación a los Eurocódigos existentes. No son específicas para puentes. al considerar sólo los valores máximos por una cierta unidad de tiempo (máximo horario. El método del valor de diseño considera una distribución lognormal tanto para las propiedades de los materiales. diario o mensual). la transformación para extrapolar la información medida a un periodo de tiempo mayor. También admite actualizar valores en base a resultados de inspecciones y ensayos.Machín et al. Los valores de estos coeficientes modificados dependen entonces de la edad del puente y de su vida útil remanente. Por otro lado. Messervey et al (2011) aplicó estadística de valores extremos al análisis de la información recolectada en monitoreos de estructuras de puentes. ó Tipo III. en EN1990 (2003) se definen las bases de cálculo considerando el diseño de estructuras nuevas. en función de la vida útil remanente. 2010). 3. las funciones de densidad de probabilidad para diferentes tamaños de muestra n. es desarrollada en (ISO 13822. En consecuencia. para un factor de sensibilidad de 0. (arriba) Distribución gaussiana para la variable monitoreada . actualizando la capacidad resistente y las solicitaciones reales. SAMARIS (2006). Sustainable and Advaced Materials for Road Infrastructure State of the art report on assessment of structures in selected EEA and CE countries – Deliverable D19. ISO 2394 (1998) General Principles on Reliability for Structures. Assessment of bridges on the Swiss national roads. Transportation Research Board. Balkema. 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