Estudio y propuestas de actuación frente a acciones térmicas del puente Millard E. Tydings Memorial Bridge sobre el río Susquehanna y del puente en la I-70 sobre el río Patapsco en el

Abstract

[ES] La primera estructura en el estudio corresponde con los dos puentes que cruzan el río Patapsco, en la I-70, a 15 millas al oeste de Baltimore, MD. Ambos tienen características similares, son puentes de vigas de acero estructural, pero con una longitud total diferente. El puente hacia el este tiene una longitud total (centro a centro) entre estribos de 250.85 m (823 pies), mientras que el puente hacia el oeste se extiende por 238 m (781 pies). Tienen un total de seis tramos en total, de los cuales los tres centrales tienen la misma longitud y tienen las mismas características. En este trabajo, solo se estudiarán los tramos medios, ya que están más afectados por los cambios de temperatura y son idénticos en los dos puentes. El segundo puente estudiado es el Millard E. Tydings Memorial Bridge, que cruza el río Susquehanna, y posee con una celosía de acero. Con una extensión de 1,500 metros (5,061 pies) formada por trece vanos y una estructura en celosía que se repite cada tres vanos (excepto los dos primeros), es bastante susceptible a los efectos por cambios de temperatura. Estos puentes han sufrido cambios de temperaturas extremos a lo largo de su vida y, como resultado, han surgido problemas estructurales en importantes elementos, como en juntas de dilatación y agrietamientos en vigas, entre otros. Ambos puentes han tenido que ser reparados de urgencia con soluciones temporales, y actualmente las labores de mantenimiento son intensas, lo que supone un gasto muy importante para el departamento de transporte del estado de Maryland. En este trabajo se han analizado los efectos de la temperatura en ambos puentes mediante un modelo de elementos finitos. A partir del análisis realizado se ha justificado el origen de los problemas detectados en los puentes y se proponen soluciones para la reparación definitiva de los elementos dañados.

INDICE 1. Introducción 2. Acciones térmicas. Elementos para disipar los efectos de la temperatura 3. Estudio térmico a. AASHTO b. Eurocódigo c. Similitudes y diferencias 4. Modelado del Patapsco River Bridge a. Metodología b. Resultados c. Comparación con observaciones de campo 5. Modelado Millard E. Tydings Memorial Bridge a. Metodología b. Resultados c. Comparación con observaciones 6. Resumen y conclusiones a. Resumen b. Conclusiones

[EN] The first structure analyzed corresponds to the two bridges that span over Patapsco River, on I-70, nearly 15 miles west of Baltimore, MD. Both have similar characteristics, they are steel girder bridges, but their total length differs. The eastbound bridge has a total length (center to center) between abutments of 250.85 m (823 ft), while the westbound bridge is 238 m (781 ft). They have a total of six spans in total, of which the three central ones are the same length and have the same characteristics. In this work, only the middle sections will be studied, since they are more affected by temperature changes and are identical in the two bridges. The second bridge studied is the Millard E. Tydings Memorial Bridge, a steel truss bridge which spans over the Susquehanna River. With an extension of 1,500 meters (5,061 feet) made up of thirteen spans and a lattice structure that is repeated every three spans (except the first two), it is quite susceptible to the effects of temperature changes. The bridges have suffered extreme temperature changes throughout their life and, as a result, structural failures have arisen in important elements such as expansion joints and beams, among others. Both bridges have had to be repaired temporally as a matter of urgency, and currently maintenance is intensive, which is a significant expense for the Maryland state Department Of Transportation. In this work, thermal effects due to temperature loads have been analyzed by a finite element software. From this analysis, it has been possible to justify the damages to the structures and several solutions are proposed for the repairment of these bridges.

TABLE OF CONTENTS 1. Introduction 2. Thermal loads. Devices to relieve thermal forces. 3. Temperature analysis a. AASHTO b. Eurocode c. Similitudes and differences 4. Modeling of the Patapsco River Bridge a. Methodology b. Results c. Comparison to field measurements 5. Modeling of the Millard E. Tydings Memorial Bridge a. Methodology b. Results c. Comparison to field measurements 6. Summary and conclusions