Reliability based design optimization of long-span bridges under flutter constraint

Resumen

e ha aplicado optimización probabilista (RBDO) a puentes colgantes de gran vano considerando condiciones de flameo mediante tres métodos diferentes cuyas denominaciones anglosajonas son Reliability Index Approach, Performance Measure Approach y Sequential Optimization and Reliability Assessment. Se considera la existencia de incertidumbre en la velocidad extremal de viento en el emplazamiento del puente, y en las funciones de flameo obtenidas experimentalmente en túnel de viento. Se plantean dos casos de optimización probabilista; en el primero únicamente se optimiza el volumen del cajón del puente variando los espesores de las chapas que forman el cajón, mientras que en el segundo se minimiza tanto el volumen de los cables principales como el tablero del puente. En ambos casos, se desea obtener diseños óptimos que satisfagan un valor prefijado de la seguridad estructural frente a flameo además de otras restricciones de tipo determinista. Para resolver este problema, se programan en Matlab los métodos de RBDO mencionados anteriormente, código que ejecuta un modelo de elementos finitos realizado en Abaqus para obtener las respuestas estructurales y el código FLAS, desarrollado por nuestro grupo de investigación, para realizar el análisis a flameo. Antes de resolver el problema de RBDO se realizan distintos análisis de fiabilidad para conocer el nivel de seguridad estructural del puente con su diseño original. Las formulaciones de RBDO propuestas se han aplicado a dos ejemplos de puentes colgantes de gran vano: el Great Belt East Bridge en Dinamarca y el proyecto del Puente de Messina en Italia. Los resultados obtenidos por los diferentes métodos de RBDO se comparan en términos de precisión y eficiencia computacional.