Influence of the Properties of a Glass Fiber Reinforced PolymerDeck on the Dynamic Response of a Road Bridge

• Gallegos Calderón, Christian ^[1] ; Oliva Quecedo, Javier ^[2] ; G. Pulido, M. Dolores ^[3] ; Goicolea, José M. ^[4]
  1. [1] Universidad Politécnica de Madrid, E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos, Madrid, España / AR2V Ingeniería, Madrid, España
  2. [2] AR2V Ingeniería, Madrid, España
  3. [3] Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja CSIC, Madrid, España / Universidad Politécnica de Madrid, E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos, Madrid, España
  4. [4] Universidad Politécnica de Madrid, E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos, Madrid, España

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• Localización: Revista Politécnica, ISSN-e 2477-8990, Vol. 52, Nº. 1, 2023 (Ejemplar dedicado a: Revista Politecnica), págs. 73-82
• Idioma: inglés
• DOI: 10.33333/rp.vol52n1.08
• Títulos paralelos:
  • Influencia de las Propiedades de un Tablero de Polímero Reforzado con Fibra de Vidrio en la Respuesta Dinámica de un Puente Carretero
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• Resumen
  • español

    El uso de tableros multicelulares de Polímero Reforzado con Fibra de Vidrio (GFRP por sus siglas en inglés) en la rehabilitación y construcción de puentes ha aumentado en los últimos 30 años por varios motivos, como: el bajo costo de mantenimiento, rápida instalación, resistencia a la corrosión, y alta relación resistencia-peso. Debido a la naturaleza ortotrópa de los tableros de GFRP y la compleja geometría de su sección transversal, el análisis dinámico de puentes que incluyan este tipo de elementos puede representar un problema computacional costoso. Por lo tanto, este artículo estudia la respuesta dinámica de un puente carretero de GFRP-acero cuando se modela el tablero multicelular de GFRP como una placa ortótropa. Para ello, se desarrolla un modelo de elementos finitos del puente híbrido, y se realiza un análisis de sensibilidad para investigar la influencia de las propiedades mecánicas del elemento ortótropo en el comportamiento del puente. La rugosidad del pavimento, el grado de acción compuesta entre el tablero y los largueros, el modelo dinámico multicuerpo de un camión, y la interacción vehículo-puente se tienen en cuenta en el análisis. Los resultados indican que las propiedades más relevantes de la placa ortótropa en la respuesta de la estructura son el módulo de elasticidad en la dirección longitudinal, el módulo de elasticidad en la dirección transversal, y el módulo de cortante. De igual manera, se determina que lograr una acción compuesta total y evitar el deterioro de la vía son aspectos importantes para reducir la respuesta del puente híbrido.

  • English

    The use of multicellular Glass Fiber Reinforced Polymer (GFRP) deck panels in the rehabilitation and construction of bridges has increased over the last 30 years due to several benefits, such as: low maintenance cost, fast installation, corrosion resistance, and high strength-to-weight ratio. Due to the orthotropic nature of GFRP decks and their complex cross-section geometry, expensive computational problems may be obtained when bridges that include these elements are analyzed under traffic loads. Therefore, this paper studies the dynamic response of a GFRP-steel road bridge modelling the multicellular GFRP deck as an orthotropic plate. For this purpose, a finite element model of the hybrid structure is developed, and a sensitivity analysis is carried out to investigate the influence of the mechanical properties of the orthotropic element on the bridge behavior. The roughness of the pavement, the degree of composite action between the deck and the stringers, the multibody dynamic model of a truck, and the vehicle-bridge interaction phenomenon are included in the analyses. Results indicate that the most relevant properties of the orthotropic plate on the response of the structure are the modulus of elasticity in the longitudinal direction, the modulus of elasticity in the transverse direction, and the shear modulus. Also, achieving a full composite action and avoiding deterioration of road are identified as key aspects to reduce the vibration levels on the hybrid bridge.

     

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