Evaluarea sistemelor de poduri rutiere în

UNIVERSITATEA TEHNICĂ „GHEORGHE ASACHI” DIN IAȘI

Facultatea de Construcții și Instalații

Evaluarea sistemelor de poduri rutiere în

scopul creșterii rezilienței seismice

REZUMATUL TEZEI DE DOCTORAT

Doctorand:

Ing. Teșu Lăzărică

Conducător de doctorat:

Prof. univ. dr. ing. Atanasiu M. Gabriela

IAȘI - 2016

UNIVERSITATEA TEHNICĂ ”GHEORGHE ASACHI” DIN IAȘI

RECTORATUL

Către

.................................................................................................................

.................................................................................................................

Vă facem cunoscut că, în ziua de 21 octombrie 2016 la ora 11.30 în Sala de consiliu

O.1, Corp R, de la Facultatea de Construcții și Instalații, va avea loc susținerea publică a

tezei de doctorat intitulată:

”EVALUAREA SISTEMELOR DE PODURI RUTIERE ÎN SCOPUL CREȘTERII

REZILIENȚEI SEISMICE”

Elaborată de domnul TEȘU LĂZĂRICĂ în vederea conferirii titlului științific de

doctor.

Comisia de doctorat este alcătuită din:

1. BUDESCU MIHAI, prof.univ.dr.ing. Universitatea Tehnică ”Gheorghe

Asachi” din Iași

președinte

2. ATANASIU M GABRIELA, prof.univ.dr.ing. Universitatea Tehnică

”Gheorghe Asachi” din Iași

conducător de doctorat

3. BĂRBAT HORIA, prof.univ.dr.ing. Universitatea Politecnica de

Catalunia, Barcelona, Spania

referent oficial

4. VĂCĂREANU RADU SORIN, prof.univ.dr.ing. Universitatea Tehnică

de Construcții București

referent oficial

5. COMISU CRISTIAN CLAUDIU, conf.dr.ing. Universitatea Tehnică

”Gheorghe Asachi” din Iași

referent oficial

Cu această ocazie vă invităm să participați la susținerea publică a tezei de doctorat.

RECTOR,

Prof.univ.dr.ing. DAN CAȘCAVAL Secretar universitate,

Ing. Cristina Nagîț

i

CUPRINS

Capitolul 1 ............................................................................................................................. 1

1. Introducere......................................................................................................................... 1

1.1 Obiectivele cercetării ............................................................................................. 1

1.2 Structura tezei de doctorat ...................................................................................... 3

1.3 Stadiul actual al cercetărilor din domeniul tezei de doctorat .................................. 5

1.3.1 Studiu de sinteză privind efectele cutremurelor identificate la

structurile de poduri rutiere din beton armat din Romania .................... 5

1.3.2 Aspecte privind comportarea la cutremur a construcțiilor pentru transporturi la seismul din 4 martie 1977 .............................................. 5

1.3.3 Monitorizarea și reabilitarea infrastructurilor de poduri din beton

armat ..................................................................................................... 6

1.3.4 Conceptul de Reziliență ...................................................................... 10

1.3.5 Evaluarea podurilor pe durata ciclului de viață structurală .................. 13

1.4 Remarci finale privind actualitatea temei de doctorat........................................... 15

Capitolul 2 ........................................................................................................................... 17

2. Proiectarea podurilor din beton armat la acțiuni seismice ................................................ 17

2.1 Recomandări EUROCODE 8 ............................................................................... 17

2.1.1 Modelarea acțiunii seismice în EUROCODE 8 ................................... 17

2.1.2 Acțiuni seismice de calcul ................................................................... 17

2.1.3 Comportarea podurilor din beton armat la acțiuni seismice................. 18

2.2 Specificații de proiectare antiseismică a podurilor din beton armat conform

standard American AASHTO, SUA ..................................................................... 19

2.2.1 Criterii de performanță ........................................................................ 19

2.2.2 Sisteme de poduri din beton armat rezistente la cutremur ................... 19

2.3 Concluzii 20

Capitolul 3 ........................................................................................................................... 21

3. Identificarea sistemelor aplicată la structurile de poduri rutiere din beton armat ............. 21

3.1 Noțiuni introductive privind identificarea sistemelor ........................................... 21

3.2 Tipuri de modele utilizate în identificarea parametrică ........................................ 21

3.3 Modelarea și identificarea sistemelor dinamice liniare ......................................... 22

3.4 Identificarea sistemelor de poduri rutiere din beton armat ................................... 23

ii

3.5 Modele de acțiuni utilizate în proiectarea podurilor rutiere .................................. 23

3.6 Modele parametrice liniare ale sistemelor de poduri rutiere ................................. 23

3.7 Metode de estimare parametrică discretă aplicate sistemelor de poduri rutiere din beton armat .......................................................................................................... 23

3.8 Concluzii 24

Capitolul 4 ........................................................................................................................... 26

4. Identificarea modelor parametrice continue în domeniul timp pentru sisteme structurale 26

4.1 Introducere ........................................................................................................... 26

4.2 Identificarea parametrică pe modele continue în timp .......................................... 27

4.3 Modelul continuu - Model à priori de estimare grey-box ..................................... 27

4.4 Identificarea indirectă a modelelor continue în domeniul timp ............................ 28

4.5 Identificarea directă a parametrilor modelelor continue în domeniul timp ........... 28

4.6 Funcționala de Moment Poisson PMF .................................................................. 29

4.7 Etapele procedurii de estimare parametrică a modelelor continue în domeniul

timp ............................................................................................................ 29

4.8 Concluzii ............................................................................................................ 30

Capitolul 5 ........................................................................................................................... 31

5. Studii de caz privind identificarea parametrică a podurilor rutiere din beton armat ......... 31

5.1 Identificarea parametrică a unei pile de pod cu GLD discrete .............................. 31

5.1.1 Studiu de caz 1- Identificare parametrică în domeniul continuu de

timp a unei pile de pod model 3 MGLD .............................................. 32


timp a unei pile de pod model 5 MGLD .............................................. 34

5.1.3 Concluzii ............................................................................................. 36

5.2 Identificarea parametrică a elementelor structurale asistată de PARIS14 software37

5.2.1 Metodologia de cercetare .................................................................... 37

5.2.2 Studiu de caz 1 .................................................................................... 38

5.2.3 Studiu de caz 2 .................................................................................... 40

5.2.4 Studiu de caz 3 .................................................................................... 41

5.2.5 Concluzii ............................................................................................. 43

Capitolul 6 ........................................................................................................................... 44

6. Concluzii generale. Contribuții personale. Diseminarea și valorificarea cercetării .......... 44

iii

6.1 Concluzii generale privind rezultatele cercetării din cadrul programului de studii

doctorale ............................................................................................................ 44

6.2 Contribuții personale ............................................................................................ 46

6.3 Valorificarea și diseminarea cercetării ................................................................. 47

Capitolul 7 ........................................................................................................................... 49

7. Bibliografie selectivă ....................................................................................................... 49

Evaluarea sistemelor de poduri rutiere în scopul creșterii rezilienței seismice

1

Capitolul 1

1. Introducere

1.1 Obiectivele cercetării

Obiectivul general al tezei de doctorat a constat în evaluarea unor clase de sistemele

de poduri rutiere în scopul creșterii rezilienței seismice. În cadrul obiectivelor specifice de

cercetare am urmărit îndeosebi identificarea/dezvoltarea unor proceduri numerice,

specifice identificării indirecte în scopul corectării/actualizării modelelor de calcul ca

urmare a detectării de degradări ce pot apărea în structura podurilor ca efecte ale acțiunilor

extreme pe durata ciclului de viață structurală, funcție de hazardul seismic al zonei de

amplasament.

La inițializarea programului de studii doctorale s-a realizat un studiu privind stadiul

actual al cercetării, precum și sinteza bibliografică privind dimensiunile rezilienței

seismice, cu impact major la podurile rutiere din beton armat. Pe baza acestei sinteze,

cercetările s-au focalizat apoi pe dezvoltarea unor procedee indirecte de identificare a

modelelor de calcul pentru poduri rutiere existente, cu simularea unor posibile degradări,

în scopul îmbunătățirii rezilienței seismice a structurilor de poduri existente în exploatare.

Metodologia de cercetare dezvoltată în cadrul tezei a implicat experimentări numerice,

respectiv simulări numerice pentru corectarea modelelor de calcul ale unor clase de poduri

rutiere ca urmare a degradărilor ce pot apărea în elementele unei structurii de pod în

realitate. Capacitatea de a detecta apariția degradărilor în timp real poate ajuta la

prevenirea și/sau reducerea efectelor negative ale acestora.

În cadrul programului de doctorat s-a dezvoltat o procedură de identificare a

modelelor de dinamice parametrice, continue în timp, validată prin aplicarea acesteia pe o

structură de pod rutier din beton armat existent din Municipiul Iași, considerând

informațiile privind structura și datele experimentale reale privind caracteristicile

dinamice. Studiul de caz a demonstrat faptul că metodologia de identificarea indirectă

propusă este viabilă și aplicarea ei în diferite etape de monitorizare și evaluarea structurală

pe durata ciclului de viață poate conduce la creșterea rezilienței structurale la evenimente

seismice extreme.

Cu toate că noțiunea de reziliență a apărut încă din ultimele decenii, fiind introdusă

în domenii diverse precum ecologie, economie, sociologie, inginerie și altele, doar de

curând aceasta a căpătat o importanță majoră în politica de prevenire și reducere a

efectelor seismelor și ale altor tipuri de catastrofe naturale Dezastre, precum cele de tipul

uraganului Katrina sau Sandy din Statele Unite din 2005 și 2012, cutremurul de la

L'Aquila, Italia 2009, cutremurul din Chile 2010, cutremurul din Tohoku Japonia 2011

precum și lanțul de cutremure din Noua Zeelanda din perioada 2010-2011, precum și altele

1. Introducere

2

au pus sub semnul întrebării capacitatea comunităților de a funcționa și de a-și reveni

după. Această capacitatea de revenire și funcționare în urma unor evenimente extreme din

clasa de dezastre naturale este cunoscută în rândul cercetătorilor din domeniu, sub

denumirea de comportament rezilient (Cimellaro et al., 2016).

La ora actuală, cercetătorii realizează studii științifice de anvergură în domeniul

rezilienței structurale pentru formularea de noi abordări și identificarea de metode de

cuantificare care să ia în considerare modul de comportare și performanța structurilor atât

înainte, în timpul cât și după un eveniment extrem ce produce degradări importante.

Rezultatele obținute pot conduce la îmbunătățirea rezilienței la dezastre, a funcționalității

pe durata de exploatare, precum și la reducerea impactului și pierderilor provocate de

dezastre. De asemeni, pot oferi a intervențiilor de argumente privind necesitate reabilitării

și consolidării podurilor. Sistemele reziliente structurale și de infrastructură trebuie să ia în

considerare interdependențele inter - sisteme, precum și modul în care acestea afectează

rezultatele comportării structurale, în situațiilor de urgență la dezastre (Cimellaro et al.,

2016).

Din sinteza stadiului actual al cercetărilor din domeniul tematici tezei de doctorat a

rezultat clar că în acest domeniu a apărut stringent nevoie de noi metode, dat fiind

complexitatea factorilor necesari pentru a le descrie, acestea fiind structuri individuale,

precum poduri rutiere sau instalații industriale, rețele de transport și de distribuție.

Metodele de optimizare, precum algoritmi genetici Genetic Algorithms GA și rețelele

Bayesiene oferă flexibilitate în studiul rezilienței privind includerea de constrângeri sociale

și tehnice. Domaneschi et al. (2014) evaluează performanța seismică a podurilor

suspendate și cu dispozitive de disipare a energiei, și propune cuantificarea performanței

sistemului atunci când un dispozitiv de control se deteriorează sau funcționează

necorespunzător ca urmare a efectelor unui eveniment seismic. Acești autori afirmă că

sensibilitatea este redusă, dar crește robustețea și rezistență, atunci când acțiunile de

control compensează pierderile cauzate de defecțiuni și sugerează că modificări automate

ale sistemului pot reduce timpul de recuperare structurală. În mod similar, Chandrasekaran

& Banerjee (2016) au analizat diferite strategii de reabilitare pentru poduri afectate de

cutremur și caută metode de a reducere pierderile și timpii de recuperare folosind procedee

GA. Echevarria et al. (2014) cercetează metode de îmbunătățirea rezilienței la poduri în

ceea ce privește recuperarea funcționalității, prin creșterea robusteții acestora și limitarea

pierderilor. Metodele studiate evaluează timpul de recuperare și costurile în cazul pilelor

de pod supuse la evenimente hazard de tipul explozie, foc și cutremur. Mackie et al. (2001)

introduc idei de sustenabilitate în contextul rezistenței prin costuri de reparații și timp.

Aceștia subliniază necesitatea unor studii privind ciclul de viață pentru a avea o vedere mai

clară a avantajelor pe care le pot oferi investițiilor inițiale.

Analiza studiilor recente efectuate în domeniul temei tezei de doctorat a evidențiat

actualitatea tematicii, precum și necesitatea dezvoltării respectiv a adaptării unor proceduri

de evaluare a rezilienței seismice a podurilor rutiere de beton armat utilizând simulări


3

numerice bazate pe proceduri numerice performante, în baza unor măsurători

experimentale efectuate ciclic.

1.2 Structura tezei de doctorat

Teza de doctorat este structurată în șapte capitole tematice și un capitol cuprinzând

cuprinde lista referințelor, respectiv 109 titluri bibliografice. În cadrul primelor capitole ale

tezei se prezintă sintetic rezultatele unor cercetări referitoare la tematica abordată,

importanța în contextul stadiului actual al cercetărilor din domeniu și a evaluării stării

actuale a infrastructurilor rutiere, respectiv al structurilor de poduri rutiere din beton armat,

atât din țară cât și din străinătate. De asemenea sunt prezentate sintetic metodele curente de

evaluare ale „stării de sănătate” a structurilor de poduri rutiere, cu exemple concrete

identificate din o serie de proiecte de reabilitare ale podurilor rutiere din țara noastră.

Apoi, în teza de doctorat se prezintă cercetările autorului privind aplicarea

identificării sistemelor, prin proceduri de corectare/actualizare, la sistemele de poduri

rutiere din beton armat precum și la elementelor componente, în ideea evaluării

comportării acestor structuri pe durata ciclului structural de viață și a creșterii rezilienței

lor seismice. În partea finală sunt prezentate o serie de experimente numerice în cadrul a

două studii de caz, considerând datelor dinamice experimentale pentru un pod rutier real,

existent în municipiul Iași , respectiv podul T. Vladimirescu.

Rezultatele simulărilor numerice efectuate împreună cu concluziile care reies în

urma studiilor de sinteză și a cercetării științifice efectuate de autor sunt prezentate în

finalul tezei de doctorat.

Teza de doctorat cuprinde următoarele capitole:

Capitolul 1 - Introducere prezintă obiectivele programului de cercetări, studiul de

sinteză din literatura de specialitate privind principalele tipuri de degradări identificate la

structurile de poduri rutiere din beton armat expuse riscului seismic. Detectarea/

identificarea din timp a acestor degradări este foarte utilă în procesul de corectare și

adoptarea unor noi principii de proiectare structurilor de pod din beton armat astfel încât

evenimente extreme, cum sunt seismele, inundațiile, alunecările de teren să aibă efecte

minime, să permită ca structurile respective să fie în continuare în stare de funcționare. In

cadrul acestui capitol sunt reliefate o serie de aspecte privind comportarea la cutremur a

construcțiilor pentru transporturi din România, la seismul din 4 martie 1977; aspecte

privind monitorizarea și reabilitarea infrastructurilor de poduri din beton armat, precum și

evaluarea podurilor pe durata ciclului de viață structurală, în cadrul conceptului de

reziliență. Studiile preliminare prezentate în acest capitol au identificat direcțiile de

cercetare din cadrul tezei, în scopul creșterii rezilienței seismice, respectiv adaptarea unor

procedurilor de identificare parametrică pe modele discrete și continue în timp, însoțită de

validarea prin studii de caz pentru structuri de poduri rutiere din municipiul Iași, respectiv

podul T. Vladimirescu.

1. Introducere

4

Capitolul 2 - Proiectarea podurilor din beton armat pentru asigurarea

rezistenței la acțiuni seismice cuprinde sintetic rezultatele studiului documentar,

comparativ al principalelor norme și procedurilor de analiză și de calcul pentru structurile

de pod rutiere din beton armat, din România, Europa și respectiv din Statele Unite ale

Americii SUA. Studierea acestor normative și standardele utilizate în proiectarea

sistemelor de poduri rutiere din beton armat oferă înțelegerea principalelor metode de

calcul și analiză, precum și a factorilor ce trebuie considerați în proiectarea unei structuri

de pod rezistentă la hazarde de tipul seismelor..

Capitolul 3 - Identificare sistemelor aplicată la structuri de poduri rutiere din

beton armat analizează conceptul de identificare parametrică cu aplicație și la sistemele

de poduri rutiere din beton armat și importanța acestui concept în domeniul ingineriei

civile și îndeosebi în cazul acestor tipuri de structuri. Procesul de identificare parametrică

permite obținerea și actualizarea unor modele structurale care descriu, cu un grad înalt de

precizie, comportarea unei structuri de construcții de pod rutier, în baza măsurătorilor

efectuate experimental, „in situ”. Aceste modele pot fi de real folos în evaluare și

diagnosticarea stării curente a unui pod rutier, cât și în procesul de simulare a comportării

acestei structuri expusă hazardului seismic.

În Capitolul 4 - Identificarea modelor parametrică continue în domeniul timp

a sistemelor de poduri se prezintă o procedură de identificare directă a parametrilor

structurali pentru modele parametrice continue în domeniul timp, dezvoltată de autorul

tezei de doctorat și aplicabilă pentru o clasă de structuri de poduri rutiere din beton armat.

Estimarea parametrilor necunoscuți ai modelelor unor structuri de construcție și ecuațiile

diferențiale aferente sunt adaptate în cadrul tezei în baza unui proces de prefiltrare, care

transformă modelul original într-un model de estimare. Modelul de pod parametric,

continuu în domeniul de timp se reprezintă prin ecuații diferențiale similare cu cele ce

descriu modelele parametrice discrete, dar nu include diferențialele în raport cu timpul t

ale semnalelor de intrare - ieșire ale structurii, conducând la rezolvări mai puțin laborioase

și mai eficiente. Procesul de prefiltrare propus se bazează pe metoda Funcționalei de

Moment Poisson care reduce identificarea sistemului dinamic continuu în timp la

rezolvarea unui sistem de ecuații algebrice.

Capitolul 5 - Studii de caz privind identificarea parametrică a podurilor

rutiere din beton armat prezintă două experimente numerice considerând datele reale

privind caracteristicile dinamice obținute din monitorizarea comportării dinamice a

podului rutier T. Vladimirescu precum și rezultatele obținute. Simulările numerice

prezentate, efectuate în programul doctoral, precum și rezultatele obținute validează

procedura de identificare indirectă / updatare a modelelor dinamice de calcul pentru

structuri de poduri rutiere, prezentate în capitolul 4 anterior. Primul studiu de caz

consideră un model parametric continuu în timp pentru o pilă perete a podului rutier din

beton armat real, situat în zona T. Vladimirescu a municipiului Iași, modelată ca un sistem

cu mai multe grade de libertate dinamică SMGLD. Cel de al doilea studiu de caz ilustrează


5

simulările numerice efectuate privind estimarea parametrilor necunoscuți ale unor

elemente de pod rutier, considerând diferite stadii de degradări simulate pentru modelul de

element finit inițial nedegradat, efectuat la scară reală pentru podul rutier din beton armat,

existent în Municipiul Iași.

Capitolul 6 cuprinde Concluzii generale ale cercetărilor din programul de studii

doctorale sinteza contribuțiilor personale, informații privind diseminarea și valorificarea

rezultatelor obținute în cadrul cercetărilor efectuate în programul de studii doctorale, In

acest capitol se prezintă concluziile generale ale cercetării rezultate din studiul sintetic al

unor clase de structuri de pod rutier expuse riscului seismic, precum metodologiei de

creștere a rezilienței seismice prin identificare și simulări numerice efectuate pe durata

ciclului de viață structurală a podului rutier din beton armat. Se evidențiază validarea

procedurii de identificare parametrică pe modele dinamice continue in timp, validată prin

studiul de caz considerat, care este deosebit de utilă în monitorizarea structurilor de poduri

rutiere pe durata ciclului de viață ce conduce implicit și la creșterea rezilienței lor

seismice.

Capitolul 7 cuprinde lista referințelor bibliografice, în număr de 109 lucrări din

literatura de specialitate, 8 normative și standarde, și 42 de surse de pe internet. În Anexele

la teză se prezintă succint lista de abrevieri, lista de tabele și respectiv lista de figuri

incluse în teza de doctorat.

1.3 Stadiul actual al cercetărilor din domeniul tezei de doctorat

1.3.1 Studiu de sinteză privind efectele cutremurelor identificate la

structurile de poduri rutiere din beton armat din Romania

Obiectivul acestui subcapitol constă în prezentarea unui studiu de sinteză privind

principalele tipuri de degradări identificate în literatura de specialitate, pentru structurile de

poduri rutiere din beton armat. Avariile și degradările care survin la structurile de poduri,

afectate de evenimente extreme de tip seismic ajută la o mai bună înțelegere a comportării

acestui tip de structuri. Aceasta poate servi ca model în corectarea și adoptarea unor noi

principii de proiectare structurilor de pod din beton armat astfel încât evenimente extreme,

cum sunt seismele, inundațiile, alunecările de teren să aibă efecte minime, structurile fiind

în continuare în stare de funcționare.

1.3.2 Aspecte privind comportarea la cutremur a construcțiilor pentru

transporturi la seismul din 4 martie 1977

Faptul că degradările și avariile au fost într-un număr redus evidențiază comportarea

bună a acestor categorii de structuri, având în vedere importanța deosebită ce se acordă în

proiectare și execuție, în vederea asigurării exploatării căilor de comunicații în deplină

siguranță (Bălan et al., 1982). Diferența de comportare la cutremur a acestor categorii de

1. Introducere

6

construcții, față de construcțiile rezidențiale și industriale poate fi atribuită și alcătuirilor

mai judicioase, legată de funcționalitatea simplă, care necesită implicit și o mai bună

conformare antiseismică. Din punct de vedere statistic, avariile produse de cutremurul din

anul 1977 construcțiilor pentru transporturi au o pondere foarte redusă. Astfel, din totalul

de 37.271 poduri și podețe de cale ferată și sosea s-au remarcat avarii restrânse, constând

în deplasări ale suprastructurilor, fisuri în cuzineți, ziduri întoarse, ziduri de gardă, în

bancheta cuzineților sau în elevații. Aceste avarii s-au produs la circa 30 de poduri, deci

sub 0.05%, și respectiv 0.20%, dacă se raportează la numărul podurilor și podețelor situate

în zonele afectate de seism. Considerând rețeaua de drumuri județene și comunale s-au

înregistrat avarii numai la 7 poduri dintr-un număr total de 4.212 poduri.

Concluzii

Din analiza avariilor și a degradărilor identificate la structurile de poduri ca efecte

ale seismului din 4.03.1977 se poate aprecia că acestea au manifestat o comportare

satisfăcătoare, chiar și în cazul unor construcții mai vechi, la proiectarea cărora nu s-a avut

în vedere considerarea efectului acțiunii seismice. Comportarea bună s-a datorat și faptului

că aceste construcții au beneficiat de o concepție inginerească judicioasă și de rezerve

suficiente de rezistență.

Avariile constatate, ce nu au periclitat stabilitatea și rezistența construcțiilor și

respectiv siguranța circulației au scos în evidență o serie de aspecte cu privire la

comportarea nefavorabilă a unor materiale și elemente de construcție la cutremur, folosite

pe scară larga în trecut, la lucrări masive, cum este cazul zidăriilor de piatra, de cărămidă

sau chiar de beton simplu, care au prezentat fisuri largi, ca urmare a solicitărilor de

întindere apărute ca efecte ale seismului. Aceste fisuri au devenit apoi degradări mai ales

în zonele de discontinuitate între cuzineți și infrastructură sau, în cazul variațiilor bruște de

secțiune, în zonele de legătură a zidurilor întoarse cu corpul culeelor.

1.3.3 Monitorizarea și reabilitarea infrastructurilor de poduri din beton

armat

Având în vedere îndeosebi durata de viață structurală proiectată inițial, depășită

pentru majoritatea podurilor rutiere din infrastructura României se poate afirma că acestea

prezintă o vulnerabilitate crescută în cazul unor dezastre naturale de tip cutremur,

inundații, cât si dezastre artificiale. Acest subcapitol are drept scop identificarea și

prezentarea unor programe de reabilitare din țară și străinătate, precum și soluțiile propuse

pentru remedierea și prevenirea degradărilor specifice la structurile de poduri rutiere.


7

1.3.3.1 Programe și proiecte internaționale

Infrastructura publică reprezintă una din părțile vitale ale economiei și siguranței

cetățenilor. La ora actuală Statele Unite ale Americii SUA se confruntă cu o criză

îngrijorătoare privind starea drumurilor degradate, podurilor îmbătrânite, aeroporturilor

supraaglomerate și a rețelelor de electricitate solicitate din ce în ce mai mult. În prezent,

SUA se confruntă cu o finanțare redusă pentru infrastructuri, estimată la o valoare de 1

trilion de dolari, sumă care nu i-a in considerație și investițiile viitoare necesare pentru a

putea ține pasul cu creșterea populației și, pentru a susține o economie competitivă.

Potrivit estimărilor, dacă acest trend curent continuă, deteriorarea suprafeței infrastructurii

de transporturi va costa economia o sumă de circa 2.9 trilioane de dolari și, respectiv,

nevoia a 400,000 de locuri de muncă, până în anul 2040,

(http://www.sacbee.com/opinion/op-ed/soapbox/article47207350.html).

În ultimii ani, Congresul American a aprobat o serie de extensii de proiecte, pe

termen scurt, pentru finanțarea transporturilor. Astfel în vara anului 2014 a fost semnat un

proiect de lege care extinde legea transporturilor din 2012 pană în mai 2015

(http://www.ttnews.com/articles/basetemplate.aspx?storyid=36143&t=FHWAs-Nadeau-

Says-States-Need-Long-Term-Highway-Funding).

În SUA, în primăvara anului 2015 s-a inițiat planul de dezvoltare a unei noi

legislații care să crească cheltuielile în infrastructuri, pentru repararea drumurilor și

podurilor. Conform acestei legislații ar urma să fie implementat un program multianual, în

valoare de 1 trilion $ pentru reconstruirea drumurilor și podurilor degradate și, în același

timp, pentru investiții în alte proiecte de modernizare a infrastructurii,

(http://thehill.com/policy/transportation/228413-sanders-increase-infrastructure-spending).

În octombrie 2015, The House Transportation and Infrastructure Committee aprobă o lege

prin care se vor aloca 325 bilioane de dolari pe proiecte în transporturi pe următoarele șase

luni ale anului. Această măsură, intitulată Surface Transportation Reauthorization and

Reform Act of 2015 vă cheltui 261 bilioane de dolari pe autostrăzi, 55 bilioane pe

transportul public si aproximativ 9 bilioane pe proiecte de siguranță

(http://thehill.com/policy/transportation/257797-house-panel-approves-six-year-325b-

highway-bill).

Implementarea tehnicilor inovative de execuție rapidă a podurilor, Accelerated

Bridge Construction ABC, în cadrul proiectelor de reabilitare a podurilor devine astăzi o

practică, din ce în ce mai utilizată în SUA. Asemenea proiecte indică investiții fără

precedent luate în vederea îmbunătățirii și modernizării infrastructurilor de transporturi.

(http://fleetowner.com/blog/bigness-road-bridge-construction).

1. Introducere

8

Fig. 1.1 Aplicarea tehnicii ABC pentru înlocuirea rapidă a unui pod

(http://www.wired.com/2013/10/abc/)

Noua generație de infrastructuri trebuie să fie nu doar mai rezistentă, rapidă,

modernă, ci și una rezilientă la acțiunile mediului. În prezent trăim într-o lume supusă la

riscuri din ce în ce mai multe, în care ne confruntăm începând cu dezastre naturale și până

la acte de terorism. În același timp asistăm la noi schimbări tehnologice și sociale, fără

precedent. Astăzi se construiesc autostrăzi pentru mașinile viitorului în care, tehnologiile

noi, precum mașinile care se conduc singure, ar putea transformă modul în care ne

transportam dintr-un loc în altul, (http://www.governing.com/gov-institute/voices/col-

infrastructure-critical-need-resiliency.html).

1.3.3.2 Programe si proiecte naționale

În prezent, infrastructura României se află într-un stadiu precar, necesitând operații

de reabilitare și modernizare, având în vedere lipsa unor programe eficiente și viabile în

special de mentenanță și asigurare a calității infrastructurii podurilor în general și podurile

rutiere. Noua politică a Ministerul Transporturilor pentru următorii are ca scop elaborarea

de planuri strategice pe termen lung în sectorul de transport și infrastructură și,

colaborarea cu strategiile deja existente precum și cu Master Planul General de Transport

MPGT ce urmează a fi adoptat și plus în aplicare. Aceste planuri trebuie să asigure

transpunerea în legislația românească privind transporturilor rutiere a tuturor

reglementărilor europene, (http://mt.gov.ro/web14/strategia-in-transporturi/programul-de-

guvernare). Compania Națională de Drumuri și Autostrăzi din România CNADNR a făcut

demersuri pentru continuarea și finalizarea tuturor proiectelor de reabilitare a drumurilor

naționale și podurilor rutiere aflate deja în lucru, printre care amintim reabilitarea podului

rutier peste Oituz la Poiana Sărată, pe DN 11, km 90+450 precum și Reabilitarea podului

Giurgiu, peste Dunăre, pe DN 5, km 64+884 (http://www.ziuacargo.ro/stiri/focus-

stiri/neaga-cnadnr-nu-pierdem-fondurile-europene-pentru-drumuri-si-poduri-ok-ul-ce-pe-

master-plan-intarzie). Ministerul Transporturilor a adoptat MPGT, care reprezintă


9

documentul strategic care va stabili proiectele de infrastructură de referință pentru

următorii 16 ani din țară prin intermediul finanțărilor nerambursabile de la Comisia

Europeană. Potrivit MPGT urmează să se realizeze peste 1.300 de km de autostrăzi noi,

aproape 1.900 de km de drumuri expres si 2.800 de km de drumuri Transregio precum și o

serie de proiecte pentru lucrări de reabilitare și întreținere pentru podurile rutiere deficitare

sau cu durată de viață expirată (http://monitorizari.hotnews.ro/stiri-infrastructura_articole-

19343352-harta-master-planul-transport-2-0-drumuri-autostrazi-avea-romania-cat-vor-

costa-vezi-modificari-aparut-fata-varianta-initiala.htm).

1.3.3.2.1 Podul peste Dunăre de la Giurgiu - Ruse

În vara anului 2015, CNADNR anunța începerea primelor lucrări de reabilitare,

după 61 de ani, a podului de peste Dunăre de la Giurgiu. Lucrările constau din înlocuirea

integrală a sistemului rutier (placi betonate și straturi asfaltice), în vederea asigurării

confortului și siguranței traficului rutier pe această porțiune de drum.

1.3.3.2.2 Podul peste Olt de la Slatina

Un alt pod care urmează a fi reabilitat este podul de peste Olt de la Slatina, lucrările

urmând a începe în anul 2016. Podul peste Olt de la Slatina, construit în anul 1932, are o

lungime totală de 425 m, și a fost clasificat de Ministerul Transporturilor ca având

stabilitate nesatisfăcătoare la acțiunile statice, dinamice și seismice. La tablier, podul

prezintă coroziuni prin oxidare ruginei, având protecția anticorozivă degradată în proporție

de 80 %. De asemenea, calea de rulare are asfaltul vălurit și crăpat, rosturile de dilatație

degradate și parapeții de siguranță deteriorați, (http://www.romania-

actualitati.ro/podul_peste_olt_de_la_slatina_in_reabilitare_din_2016-79644).

1.3.3.2.3 Podul peste râul Bicaz

În anul 2012, Direcția Regională de Drumuri și Poduri Iași DRDP Iași a propus

lucrări de reabilitare pentru podul de peste râul Bicaz, amplasat pe DN 15, km. 287+062.

Construit în anul 1951, cu o perioadă de exploatare care atinge 61 de ani, podul a suferit o

serie de procese majore de degradare, determinate atât din cauza execuției deficitare, cât și

de lipsa lucrărilor de întreținere și reparații. Scopul lucrărilor de reabilitare este de a aduce

starea podului la nivelul de clasă „E” de încărcare și de amenaja o zona carosabilă de 7.80

m lățime cu două trotuare a câte 1.50m fiecare,

(http://www.drdpiasi.ro/Achiz/2012/Lucrari/2012-11-14-11-PTH%20-

%20Bicaz%202012_V%5B1%5D.2_sEMNAT.pdf).

1. Introducere

10

1.3.3.3 Programe și proiecte de reabilitare în municipiul Iași

În Iași, pasarela Nicolina din municipiul Iași nu a mai fost reabilitată de mai bine de

15 ani, iar potrivit municipalității ieșene lucrările de modernizare erau absolut necesare,

având în vedere starea structurală precară a acesteia, (http://www.digi24.ro/Stiri/Regional/

Digi24+Iasi/Stiri/Un+nou+santier+in+Iasi+Pasarela+Nicolina+va+fi+impracticabila+in).

Fig. 1.2 Amplasament pasarela Nicolina, Iași

(http://wikimapia.org/8431112/ro/Pod-Nicolina)

Concluzii

Potrivit studiului documentar prezentat în acest subcapitol se poate afirma că

preocuparea pentru infrastructura publică este în continuă creștere, fiind una din părțile

vitale ale economiei și siguranței cetățenilor. La ora actuală, marea majoritate a țărilor

europene, precum și SUA se confruntă cu o criză îngrijorătoare privind drumurile

degradate și podurile îmbătrânite, infrastructuri ce au depășit ciclul de viață structurală de

proiectare. De asemenea apare evidentă necesitatea unor măsuri de finanțare pe termen

lung și sustenabile pentru transporturi, care să vină în ajutor statelor și municipalităților în

acțiunea de reabilitare și înlocuire a infrastructurilor deja îmbătrânite. Printre căile de

intensificare a dezvoltării proiectelor de investiții în transporturi se poate considera și

implementarea evaluării podurilor pe durata ciclului de viață.

1.3.4 Conceptul de Reziliență

Termenul de reziliență este adesea folosit în cercetările din diferite domenii de

studiu ale mediului și al materialelor, cu inginerie, psihologie, sociologie și respectiv

economie. În dicționarul Webster’s Comprehensive Dictionary (2003), reziliența este

definită ca „abilitatea de recuperare rapidă în urma unei boli, schimbări sau accident.

Proprietatea materialului de a reveni la forma inițială sau poziția inițială înainte de a fi


11

îndoit, întins sau comprimat”. Reziliența a fost definită ca fiind „capacitatea de a face față

unor pericole neanticipate când acestea încep sa se manifeste, învățând sistemul să își

revină” și ca „abilitatea unui sistem de a rezista presiunilor unor ‘încărcări din mediul

înconjurător’.. o calitate fundamentală întâlnită atât la indivizi, grupuri, organizații cât și

sisteme ca un întreg”, (Wildavsky, 1988).

Conceptul de reziliență poate fi regăsit în multe domenii. În fizică și matematică,

reziliența se referă la viteza cu care un material sau sistem revine la starea de echilibru,

după o serie de solicitări care produc deplasări. În ecologie, reziliența se referă la

persistența legăturilor din cadrul unui sistem și la abilitatea de adaptare la schimbare. În

termeni psihologici, reziliența se referă la procesul de adaptare reușită, în pofida unor

circumstanțelor amenințătoare și provocatoare. În sociologie, reziliența constă în

capacitatea unor unități sociale cum ar fi comunități sau orașe, de a face față unor șocuri

externe exercitate la nivelul infrastructurii acestora.

În literatura de specialitate din domeniul hazardului de tipul seismelor, definiția

rezilienței este redusă la capacitatea sistemului de a face față și de a rezista după dezastru

cu impact și degradări minime. Această capacitate include și abilitatea de a reduce sau de a

evita pierderi, de a limita efectele dezastrelor și, respectiv de recuperare cu interferențe

sociale minime. Tematica privind reziliența, ce se regăsește în studiile privind hazardul

seismic este focalizată pe măsuri preventive pentru limitarea degradărilor care pot apărea

în urma unui eveniment extrem precum și pe strategii, ce pot fi adoptate după eveniment,

pentru a reduce impactul dezastrului.

Cuantificarea rezilienței implică definirea corespunzătoare a funcționalității și a

variației acesteia în timp. În cazul unui eveniment extrem, dacă pierderea funcționalității

este bruscă este foarte importantă identificarea clară a schimbărilor în funcționalitate, pe

durata procesului de reabilitare. Cimellaro et al. (2010) definește reziliența ca fiind funcția

ce indică capacitatea de a susține un nivel de funcționalitate și de performanță a unei

clădiri, a unui pod, rețele vitale sau comunități, pe o perioada definită ca durata de control

T, stabilită de către proprietari sau de societate.

Reziliența seismică include pierderile materiale pe durata seismului, precum și

pierderile din perioada de reabilitare necesare menținerii sistemul în stadiu de funcțiune cu

întreruperi minime. Reziliența consideră că procesul de recuperare include și reacțiile

individuale, respectiv ale organizațiilor expuse la calamitate. Reziliența seismică poate

include comparația pierderilor și a diferitelor măsuri considerate înainte și după eveniment

verificând dacă strategiile considerate pot reduce sau elimina în urma degradărilor produse

de un cutremur, (Cimellaro et al., 2010).

Scopul îmbunătățirii rezilienței seismice este de a reduce pierderile de vieți

omenești, vătămările și pierderile economice, în vederea menținerii calității vieții și după

cutremur. Reziliența seismică poate fi sporită prin îmbunătățirea calității infrastructurii

comunității (liniile vitale) de a funcționa, înainte și după un cutremur, de asemenea, prin

scăderea timpului de răspuns în caz de urgență, prin strategii de recuperare care să permit

1. Introducere

12

comunităților să revină la nivelul de funcționare dinaintea de calamitate cât mai rapid

posibil (Bruneau et al., 2003). Cuantificarea rezilienței este abordată, în primul rând, în

context social, din care -problematica inginerească este formulată ca o parte importantă,

folosită în final. În cazul clădirilor cuantificarea rezilienței fizice seismice este legată de

probabilitatea depășirii accelerațiilor de nivel și deplasărilor de nivel, (Bruneau &

Reinhorn, 2006).

Sistemele de transport rutier sunt rețele ce asigură circulația sigură și eficientă a

oamenilor, produselor și serviciilor. Astfel, starea infrastructurii de poduri rutiere joacă un

rol important în funcționalitatea rețelelor de transport. Efectul produs de evenimentele

naturale extreme, de tip seism sau, cele artificiale pot conduce la deteriorarea bruscă a

condiției infrastructurii, cauzând întârzieri în trafic și pierderi economice. În aceste

condiții, răspunsul cât mai prompt, în situații de urgență poate reduce durata de restabilire

a funcționalității sistemului de transport, (Deco et al., 2013).

În prezent, nu se cunoaște încă o definiție calitativă pentru reziliență, întrucât

această noțiune acoperă atât aspecte sociale cât și tehnice. Cuantificarea rezilienței R

consideră mai multe definiții analitice. Astfel, reziliența poate fi formulată considerând

expresia (1.1):

0

0

ht

t

h

Q t dt

Rt t

(1.1)

în care: Q(t) este o funcție dependentă de timp t; t0, momentul de timp la care are loc

evenimentul seismic; și th, momentul de timp la care a avut loc investigația.

Funcționalitatea unei structuri, respectiv infrastructuri poate fi astfel definită ca

abilitatea de a oferi servicii adecvate utilizatorilor ei. Funcționalitatea este exprimată ca un

procent din serviciul asociat când structura este nedegradată, care poate fi considerat ca

100% mărime adimensională. Ca urmare reziliența definită în ecuația (1.1) poate fi

considerată ca fiind adimensională.

Concluzii

Din studiul de sinteză documentară prezentat în acest subcapitol reiese faptul că

reziliența structurală este un concept nou, foarte important pentru sistemele de poduri

rutiere. Conform studiului prezentat în acest subcapitol, reziliența se poate defini ca fiind

capacitatea de a face față și de a rezista la un dezastru, cu impact și degradări minime.

Această capacitate include și abilitatea de a reduce sau de a evita pierderile de vieți

omenești și materiale, de a limita efectele dezastrelor și de conduce la recuperare/

refuncționalizare cu interferențe sociale minime.

Cuantificarea rezilienței implică definirea corespunzătoare a funcționalității unui

sistem de pod și a variației acesteia în timp. În cazul unui eveniment extrem, când


13

pierderea funcționalității este bruscă, foarte importantă este determinarea clară a

schimbărilor în funcționalitate pe durata procesului de recuperare.

Sistemele de transport rutier sunt rețelele ce asigură circulația sigură și eficientă a

oamenilor, a produselor și serviciilor, cum s-a arătat mai sus iar starea infrastructurii de

poduri rutiere joacă un rol important în funcționalitatea rețelelor de transport. Efectul

produs de evenimente naturale extreme, de tip seism sau cele artificiale poate conduce la

deteriorarea bruscă a condiției infrastructurii, cauzând întârzieri în trafic și pierderi

economice. Astfel, un răspunsul cât mai prompt în situații de urgență poate reduce durata

de restabilire a funcționalității sistemului de transport.

1.3.5 Evaluarea podurilor pe durata ciclului de viață structurală

În etapa actuală de dezvoltare a societății, evaluarea pe durata ciclului de viață a

construcțiilor este un domeniu de cercetare popular și încă în creștere, care devine din ce în

ce mai mult un subiect de studiu pentru comunitatea de inginerie civilă. După cum arată

autorul Wenzel (2009), podurile, considerate ca paradigmă pentru infrastructurile de

importanță critică au fost întotdeauna monitorizate, această activitate variind între

inspecția vizuală „in situ” și monitorizarea continuă prin rețelele de senzori.

Unul din obiectivele urmărite în procesul de evaluare pe durata ciclului de viață a

construcțiilor este monitorizarea, în mod automat a comportării structurii, în așa fel încât

orice degradare produsă sau orice sporire a defectelor intrinseci să fie imediat detectabilă.

După detectarea degradărilor, acestea trebuie localizate, iar gravitatea lor poate fi

apreciată, astfel încât să conducă rapid, la decizii privind la măsurile ce pot fi luate ulterior

cum ar fi de exemplu, oprirea imediată a utilizării structurii, repararea imediată, etc.

În prezent, structurile civile și aerospațiale sunt supuse la inspecții de rutină și de

întreținere, la intervale specifice de timp. Inspecțiile de pod din SUA, de exemplu, sunt

programate o dată la doi ani (Lynch, 2007). Abordarea bazată pe planificarea pe perioade

de timp a monitorizării structurilor importante nu include aspecte legate de degradările

neprevăzute, care apar între inspecțiile programate. Dacă aceste degradări trec

neobservate, acestea pot pune în pericol viața, sau ar putea provoca solicitarea inutilă a

unor componente structurale. Dacă intervalele de timp la care sunt programate inspecțiile

sunt excesiv de planificate, iar structura se află în continuare, într-o stare bună structurală,

costul unei inspecțiilor amănunțite ar putea fi eliminat. În cazul întreținerii de rutină,

cuprinzând și înlocuirea unor componente structurale, chiar dacă acestea sunt în stare

excelentă, impactul economic este mult mai ridicat. Evaluarea pe durata ciclului de viață a

structurii are potențialul de a rezolva ambele aspecte ale acestei probleme, deoarece

monitorizarea are potențialul de a deveni continuă, iar întreținerea și reparațiile necesare să

se realizeze în funcție de starea actualizată a structurii.

Cele mai frecvente măsurători utilizate în evaluarea structurală pe durata ciclului de

viață structural a unui pod rutier sunt cele ce identifică răspunsului dinamic al structurii.

1. Introducere

14

Răspunsul dinamic conține informații despre masă, rigiditate și amortizarea unei structuri,

ce se pot modifica în funcție de dezvoltarea degradărilor. Măsurarea accelerației este

folosită cel mai frecvent în evaluarea pe durata ciclului de viață, atât pentru structuri cât și

pentru componentele de toate dimensiunile. Măsurarea deformației este, de asemenea,

foarte frecvent folosită, mai des utilizată fiind pentru structuri și componente la scară

redusă.

Metodele de identificare ale răspunsului dinamic structural utilizate în evaluarea pe

durata ciclului de viață, cum ar fi analiza modală se bazează pe cunoașterea sursei de

excitație. În experimentele reale, structurile sunt solicitate de excitații analoge cu cele din

condițiile de exploatare, care nu pot fi măsurate în practică, ca de exemplu cea din trafic,

(Lee & Sohn, 2006).

O problemă suplimentară de monitorizare, identificată se referă la gestionarea unor

cantități mari de date colectate de către sistemul de monitorizare. În consecință,

dezvoltarea unor de sisteme de stocare a informației și accesul la cantități mari de date a

devenit importantă. În afară de prelucrarea semnalelor, gestionarea eficientă a datelor este

esențială în cazul oricărui sistem de evaluare pe durata ciclului de viață de succes.

Problematica legată de identificarea stării structurale din măsurătorile existente stă

la baza evaluării structurale pe durata ciclului de viață. Odată ce s-au obținut măsurători

corelate cu degradări, procesul de luare a unei decizii cu privire la condiția structurală

poate fi împărțit între două etape majore. Gestionarea datelor măsurătorilor pentru

structură, în scopul de a crea o variabilă utilizabilă care să poată indica asupra starea

structurală este numită extragerea caracteristicilor de stare structurală. Utilizarea

caracteristicilor extrase pentru a lua decizii, este a doua etapă.

Orice metodă propusă în evaluarea condiției structurale a unui pod trebuie, inițial,

validată. Un sistem care nu reușește să detecteze degradări importante sau, periculoase, sau

invers, detectează degradări în cazul în care acestea nu sunt relevante poate avea

consecințe grave pentru siguranță vieții sau activităților economice. Problema validării

metodelor de evaluare a infrastructurilor civile este de mare importanță. Cercetările care

abordează problema validării tind să se concentreze pe modul în care pot fi abordate o

serie de scenarii rezultate din funcționalitatea defectă a senzorilor. Lipsa unei soluții reale

la problema de validare are drept consecință faptul că, în prezent, un sistem de evaluare pe

durata ciclului de viață nu poate înlocui complet inspecțiile vizuale programate, sau cele de

întreținere de rutină a elementelor critice de siguranță.

O problemă importantă în implementarea evaluării pe durata ciclului de viață în

cazul infrastructurilor civile constă în faptul că cele mai multe poduri sunt structuri unice,

(Brownjohn, 2007). În consecință, sistemul de evaluare pe durata ciclului de viață

dezvoltat pentru un singur pod nu poate fi aplicabil, în mod direct, la altă structură de pod.

O complicație suplimentară parvine și din complexitatea unei astfel de infrastructuri civile.

Sistemele de monitorizare centralizate au căpătat, în ultimii ani, un rol important în

întreținerea și siguranța structurilor de poduri rutiere. Un sistemul de monitorizare


15

structurală este format din senzori amplasați în poziții, atent selectate, în întreaga structură,

echipamente de transmitere de date și un server pentru colectarea și controlul datelor.

Operatorul poate monitoriza podul în timp real și, identifica imediat starea acestuia asistat

de software de analiză adecvat ,de prelucrare a datelor primite de la senzori.

Senzorii instalați pe structura podului în calitate de parametri de monitorizare

corespund elementelor de construcție identificate fiind critice pentru siguranța podului.

Pentru fiecare parametru monitorizat, cum ar fi deformatele, frecvențele, înclinația, ș.a. se

obțin valori estimative, considerând modelul de calcul al podului. Pe măsură ce modelul de

calcul este corectat corespunzător stării inițiale a podului în faza de construcție, diferențele

dintre valorile măsurate și cele estimate permit luarea deciziilor referitoare la starea

structurală și respectiv condiția de siguranță a podului, (Shakhramanyan et al., 2013).

Una din metodele accesibile de evaluare a structurii pe durata ciclului de viață a

componentelor vitale ale unei infrastructuri de pod se poate realiza cu ajutorul programelor

software Building Information Modeling BIM. BIM este un proces care implică generarea

și managementul unor reprezentări digitale pentru construcții cu anumite caracteristici

fizice și funcționale (https://en.wikipedia.org/wiki/Building_information_modeling).

Metodele BIM reprezintă o platformă eficientă pentru comunicarea și colaborarea

dintre diferitele parți implicate în realizarea unui proiect, precum proiectanți și beneficiarii.

Optimizarea procesului de construire bazata pe metodele BIM pentru proiectele de poduri

asigură fezabilitatea planurilor de construcție și îmbunătățesc eficiența si managementul

etapelor de execuție. Metodele BIM pot fi folosite pentru a simula și vizualiza procesul de

construire, precum și pentru a planifica și aloca resursele necesare. Astfel tehnologiile de

simulare BIM au potențialul de a optimiza procesele de management cât și activitățile

incluse în procesul de construire pentru proiectele de poduri.

1.4 Remarci finale privind actualitatea temei de doctorat

Având în vedere importanța monitorizării și estimării posibilelor degradări la

infrastructurile de poduri rutiere care pot surveni în evenimente extreme de tip seism,

studiul documentar realizat plasează studiul rezilienței structurale în rândul celor

importante și actuale tematici de studiu în cercetările de specialitate. Studiul prezentat

privind sinteza stadiului actual al cercetării din domeniu include caracterizarea seismului

în cadrul dezastrelor naturale, care poate conduce la degradări semnificative pentru

podurile rutiere din beton armat. Astfel, găsirea unor soluții și procedee de predicție,

prevenire și reducere a efectelor negative pe care le poate avea un eveniment de tip seism,

à priori producerii acestuia este esențială. La rândul lor aceste soluții pot avea efect direct

asupra creșterii rezilienței structurilor de poduri. Ca urmare, obiectivele cercetării în cadrul

tezei de doctorat au constat în studierea, utilizând metode indirecte de identificare, a

comportării unor clase de poduri rutiere din beton armat în scopul îmbunătățirii rezilienței

seismice a acestora a domeniul structural de reziliența. Procedurile de identificare indirectă

1. Introducere

16

ale parametrilor structurali pentru aceste tipuri de structuri de poduri rutiere sunt deosebit

de importante deoarece prezintă aplicații în monitorizarea „in situ” a podurilor, evaluarea

pe durata ciclului de viață și reabilitarea acestor infrastructuri de poduri rutiere.


17

Capitolul 2

2. Proiectarea podurilor din beton armat la acțiuni seismice

În acest capitol se prezintă un studiu comparativ a principalelor norme, proceduri de

analiză și de calcul pentru structurile de poduri din beton armat aplicate atât pentru

regiunea României la nivel european cât și în SUA. Astfel, în România proiectarea,

podurilor de beton armat se realizează conform normativului european EUROCODE 8, iar

în SUA este utilizat standardul de proiectare elaborat de către American Association of

State Highway and Transportation Officials AASHTO. Cunoașterea ambelor normative

oferă o mai bună înțelegere a principalelor metode de calcul și analiză, precum și a

factoriilor în calculul și proiectarea unei structuri de pod rezistentă la hazard de tip seism.

2.1 Recomandări EUROCODE 8

2.1.1 Modelarea acțiunii seismice în EUROCODE 8

În activitatea de proiectare a podurilor trebuie luate în considerare cele trei

componente ale translației acțiunii seismice. Prin metoda spectrului de răspuns, podul se

poate analiza separat pentru componentele translației acțiunii: pe direcție longitudinală,

transversală și verticală. Astfel, acțiunea seismică este reprezentată de trei acțiuni

componente, corespunzătoare fiecărei direcții OXYZ.

În cazul analizei neliniare în funcție de timp, Time-History Response trebuie luate în

calcul acțiunile simultane ale componentelor mai sus menționate.

Acțiunea seismică se aplică la interfața dintre structură și teren. Dacă în modelarea

cu EF a rigidității solului sunt folosite resorturi, în cazul fundațiilor directe, sau a

fundațiilor adânci (coloane, chesoane), acțiunea seismică se aplică la interfața cu

resorturile.

2.1.2 Acțiuni seismice de calcul

Acțiunea seismică de calcul pentru structurile de poduri se determină de următoarea

formulă de calcul:

Ed I EkA A (2.1)

în care: A-Ek este acțiunea seismică de referință; γ1 factorul de importanță.

Acțiunea seismică de referință AEk se asociază cu o probabilitate de depășire de

referință PNCR în 50 de ani, sau cu o perioada de revenire de referință TNCR, a cărei valoare


18

poate fi găsită în anexa națională. Recomandarea din Eurocode 8 este ca această perioadă

de revenire să fie de 475 de ani.

Structurile de poduri din beton armat trebuie să satisfacă două cerințe de bază:

1) Cerința de neprăbușite (Stare limită ultimă).

2) Minimizarea degradărilor, stare limită a exploatării normale.

2.1.3 Comportarea podurilor din beton armat la acțiuni seismice

Comportarea unui pod la acțiunea seismică de calcul trebuie să fie ductilă sau

ductilă limitată, esențial elastică. Această comportate este determinată de seismicitatea din

amplasament, de adoptarea unei izolări seismice la proiectare sau de orice constrângere.

Comportarea podului (ductilă sau ductilă limitata) este caracterizată de relația globală

forță-deplasare a structurii, (SR-EN-1998-2, 2006).

Implicațiile acțiunii seismice au un rol important în etapa de concepție a proiectului

de pod, indiferent de intensitatea seismicității. Pentru seismicitate reduse, se alege tipul de

comportare seismică a podului, ca fiind ductilă limitată (sau esențial elastică). În cazul

seismicității moderate și ridicate se recomandă alegerea unei comportări ductile, care poate

fi asigurate prin formarea unui mecanism plastic sau prin folosirea unor dispozitive de

izolare seismică și de disipare a energiei.

Trebuie să existe un echilibru între rezistența și flexibilitatea reazemelor orizontale.

Astfel o flexibilitate ridicată reduce forțele laterale din acțiunea seismică de calcul, dar

sporește deplasările la rosturi și la reazemele mobile, care pot aduce efecte de ordin doi

importante.

Analiza structurală a podurilor rutiere din beton armat se poate realiza utilizând

diverse metode de analiză numerică:

1) Metoda spectrului de răspuns seismic - Analiză dinamică liniară

Efectele acțiunii cutremurului de pământ se determină considerând unui model

liniar discret de EF. Suma maselor modale efective Mi pentru modurile de vibrație luate în

considerare trebuie să fie cel puțin 90% din masa totală a podului M, pentru ca modurile să

conducă la o contribuție semnificativă în răspunsul structural total.

2) Metoda bazată pe modul fundamental de vibrație

Potrivit aceste metode, forțele seismice statice echivalente se determină considerând

forțele de inerție corespunzătoare modului fundamental de vibrație și perioadei proprii de

vibrație fundamentală a structurii pe direcția considerata. Metoda modului fundamental de

vibrație include și simplificări ale primului mod de deformare, precum și estimarea

perioadei fundamentale de vibrație.


19

2.2 Specificații de proiectare antiseismică a podurilor din beton

armat conform standard American AASHTO, SUA

2.2.1 Criterii de performanță

Standardul american AASHTO (2009) recomandă ca proiectarea podurilor să aibă

ca obiectiv de performanță exploatarea lor în siguranță luând în calcul un eveniment

seismic cu o probabilitate de șapte la sută pe durata a 75 de ani. Nivelurile înalte de

performanță, ca de exemplu de funcționabilitate se pot stabili și autoriza de către

beneficiarul podului. Determinarea acțiunii seismice de proiectare considerând o

probabilitate de 7% în 75 de ani se determină conform AASHTO (2009) § 3.4. Siguranța

vieții la evenimentele seismice la care a fost proiectat presupune ca podul să aibă o

probabilitate redusa de prăbușire, dar care poate suferi degradări semnificative care pot

conduce la întreruperea comunicațiilor pe o durată semnificativă de timp. Înlocuirea

parțială sau completă poate deveni necesară în urma unui eveniment seismic.

Specificațiile AASHTO (2009) se recomandă pentru a asigura degradări minime

podului, pe durata unei acțiuni seismice moderate și, să prevină prăbușirea, în cazul unor

cutremure extreme, care provoacă mișcări intense ale terenului în amplasamentul podului.

Beneficiarii podului pot cere nivele mai ridicate de performanță pentru poduri speciale.

Hazardul seismic considerat în AASHTO (2009) corespunde unui procent de 7% de

depășire a probabilității de cedare în 75 de ani.

2.2.2 Sisteme de poduri din beton armat rezistente la cutremur

Podurile sunt proiectate din punct de vedere seismic considerând apariția deliberată

a deformațiilor inelastice în stâlpi, astfel încât degradările să poată fi ușor inspectate și

reparate, după cutremur. Proceduri de proiectare a capacității portante se folosesc pentru a

preveni apariția degradărilor în fundații și grinzi, la legăturile între stâlpi și fundație și

stâlpi și suprastructură. Există și câteva excepții de la această filosofie de proiectare.

Astfel, valoarea deformației permisibile este limitată pentru a ne asigura ca nu vor apărea

probleme de lungă durată în posibilitatea de exploatare a podului, datorate gradului de

fisurare care este permis la pilele de beton. Pentru nivelul de performanță de asigurarea a

siguranței vieții sunt permise deformații inelastice în pile. Asigurarea unor nivele înalte de

performanță a pilelor de pod este dificilă și cu costuri ridicate, (AASHTO, 2009).

Un sistem complet de pod poate fi compus dintr-un singur cadru sau sisteme de

cadre separate între ele prin rosturi de dilatație, rosturi articulate de construcție, sau de

ambele feluri. Un pod este compus dintr-o suprastructură și o substructură de sprijin.

Secțiuni individuale de cadru sunt suportate pe substructuri lor. Substructuri formate din

stâlpi și culei cu o singură coloană sau coloane multiple sunt susținute pe fundațiile lor.


20

Determinarea răspunsului seismic al unui pod include considerarea unui model numeric și

analiza răspunsului modelului pentru a evalua răspunsul dinamic rezultat pentru

proiectarea componentelor.

Obiectivul analizei seismice constă în a evalua cererile de deplasare ale unui pod și

a componentelor sale individuale. Analiza statică echivalentă și analiza dinamică liniar

elastică sunt instrumente analitice adecvate pentru estimarea cerințelor de deplasare pentru

poduri normale. Analiza Pushover este instrumentul analitic adecvat utilizate pentru a

stabili capacitățile de deplasare pentru poduri normale alocate categoriei de proiectare

seismică D. neliniare Analiză neliniara Time-History ar trebui să fie utilizată pentru poduri

critice sau esențiale, și în unele cazuri, pentru poduri normale care utilizează dispozitive de

izolare sau de disipare a energiei. În acest tip de analiză, capacități componente sunt

reprezentate în modelul matematic utilizat pentru analiza răspunsului seismic.

2.3 Concluzii

În acest capitol s-a prezentat comparativ studiul privind principalele normative și

standarde după care se realizează la ora actuală, proiectarea structurilor de poduri din

beton armat situate în Europa, respectiv în SUA. În principal proiectarea podurilor rutiere

de beton armat se efectuează în domeniul liniar de comportare. În funcție de structura de

pod si complexitatea modelului de calcul cu Element Finit, capacitatea de deformare a

elementelor inelastice poate să fie considerată, sau nu, în analiza răspunsului dinamic.

Analiza dinamică neliniară este o metodă de analiză complexă întrucât include și efectul

de comportare inelastică, implicând o suită de histograme, conform AASHTO (2009)

§3.4.4, corespunzătoare comportării terenului la cutremur. Această abordare care este

reprezentativă pentru evaluarea riscului în condițiile date din amplasament. Din cauza

complexității sale, analiza dinamică neliniară este cel mai adesea utilizată în cazul

sistemelor de poduri corespunzătoare categoriei de proiectare seismică D sau în cazul

folosirii izolării seismice, inclusă în strategia de proiectare, (AASHTO, 2009).

Sinteza proiectării în conformitate cu normele românești, europene și americane,

prezentată în acest capitol a identificat metodele de proiectare ale podurilor din beton

armat în România, conform normativului european SR-EN-1998-1 (2004), cât și în SUA,

conform standardul de proiectare elaborat de către American Association of State Highway

and Transportation Officials AASHTO (2009). Aceste normative constituie elemente de

bază ale proiectării podurilor din beton armat utilizate în modelarea sistemelor de poduri

rutiere din beton armat, ce se vor prezenta în capitolele ulterioare în scopul de a estima

diferite scenarii de degradare ale acestora.


21

Capitolul 3

3. Identificarea sistemelor aplicată la structurile de poduri

rutiere din beton armat

În acest capitol se prezintă conceptul de identificare parametrică a unor tipuri

diferite de sisteme structurale, cu aplicație și la sistemele de poduri rutiere din sinteza

literaturii de specialitate. Din studiul problematicii de identificare se evidențiază

importanța pe care o are identificarea parametrică în domeniul ingineriei civile și îndeosebi

pentru podurile rutiere din beton armat. Procesul de identificare parametrică permite

obținerea unor modele structurale care descriu, cu grad înalt de precizie, comportarea unei

structuri din măsurători efectuate experimental la fața locului. Aceste modele pot fi de real

folos în diagnosticarea stării curente a podului studiat, cât și în procesul de simulare a

comportării acestei structuri, expuse hazardului seismic.

3.1 Noțiuni introductive privind identificarea sistemelor

Noțiunea de sistem poate fi definită conform Teoriei Sistemelor ca un ansamblu

organizat de elemente, în număr finit sau infinit, aflat în interdependență prin legături

funcționale sau prin relații de cauzalitate și care funcționează sub acțiunea unor semnale

din mediul înconjurător sau ale altor sisteme cu scopul realizării unui obiectiv comun.

În domeniul ingineresc, sistemele de interes sunt sistemele mecanice, care

reprezintă un sistem fizic, variabil în timp ce primește, tratează și/sau transformă semnale.

Un sistem mecanic este alcătuit din elemente interconectate fie prin legături indeformabile

fie prin legături deformabile care permit un schimb de lucru mecanic cu mediul

înconjurător.

3.2 Tipuri de modele utilizate în identificarea parametrică

Modelul permite inițializarea unui sistem prin intermediul unui sistem echivalent cu

cel original. Modelele matematice și cele analitice realizează o reprezentare simbolică a

fenomenului real într-o formulare matematică abstractă. Simbolurile au sensuri matematice

precise iar managementul lor se realizează conform regulilor logicii și matematicii

(Ștefănoiu et al., 2012).

Pentru a determina degradările unui model structural se consideră excitată excitația

structurii dată de o forță de frecvență joasă astfel încât comportarea să poată fi modelată ca

liniar-elastică. Ecuația de mișcare a modelului liniar, vâsco-elastic este de forma:

Mu t +Cu t Ku t = f t (3.1)

3. Identificarea sistemelor aplicată la structurile de poduri rutiere din beton armat

22

în care: M, este matricea de masa a modelului structurii; C, matricea de amortizare; K,

matricea de rigiditate; u(t), vectorul de deplasare; f(t), vectorul forței exterioare.

Modelele la care numărul mare de grade libertate a fost redus ar trebui să ofere

fiecărui mod de vibrație considerând modelele cu MGLD o identificare condiționată mai

bună. Din acest punct de vedere, este avantajos să sa folosească o metodă de reducere. Cu

toate acestea, orice avantaj dispare oridecâteori liniaritatea ecuațiilor din parametri θi nu

poate fi asigurată. Pentru nu a pierde această liniaritate, este imperativ să se elimine

gradele de libertate interne la o singură sub-structură. Cu toate acestea, un număr redus de

grade de libertate nu îmbunătățește tot timpul identificarea parametrică.

3.3 Modelarea și identificarea sistemelor dinamice liniare

Un sistem dinamic poate fi definit ca un sistem care evoluează în funcție de o

variabilă independentă, cum este timpul.

Sistemele dinamice deterministe pot fi clasificate conform Fig. 3.1.

Fig. 3.1 Schema clasificării sistemelor dinamice deterministe, (Atanasiu, 2006)

Modelele dinamice pot fi utilizate pentru interpretarea mărimilor observate, pentru

stabilirea corectă a acțiunilor, în scopul controlării stărilor sau ieșirilor sistemelor dar și

pentru predicția evoluției lor pe un anumit orizont de timp. Predicțiile realizate cu ajutorul

modelelor seriilor de timp pot fi utilizate în scopul planificării și gestiuni judicioase a

resurselor disponibile. Valorile parametrilor modelului sunt un indiciu al stării de bună

funcționare a sistemului. Dacă un sistem are neliniarități pronunțate, atunci putem aplica

metoda analizei prin simulare pentru o mai bună înțelegere a funcționării acestuia,

(Atanasiu, 1989).

Sisteme Dinamice

Deterministe

Continue

Discrete

Liniare

Neliniare

Parametri

invarianți în timp

Parametri

variabili în timp


23

3.4 Identificarea sistemelor de poduri rutiere din beton armat

Utilizarea identificării sistemelor în monitorizarea „stării de sănătate structurale” a

podurilor situate în zonele urbane s-a bucurat în ultimii ani de o atenție considerabilă din

partea cercetătorilor în domeniu. Identificarea sistemelor poate fi descrisă ca un proces de

deducere sau de actualizare a parametrilor structurali, pe baza informațiilor datelor

dinamice, de intrare și ieșire măsurate sau, în unele cazuri, numai pe baza măsurătorilor de

ieșire. Parametrii structurali de interes sunt rigiditatea, amortizarea și respectiv parametrii

modali. Dacă are loc o modificare a parametrilor structurali, atunci putem identifica starea

de degradare a structurii podului (Comisu & Boaca, 2010).

3.5 Modele de acțiuni utilizate în proiectarea podurilor rutiere

scrie of fraza doar

În faza de proiectare a unui pod, un rol esențial îl au stabilirea schemei statice a

structurii precum și a schemei acțiunilor considerate atât pe durata execuției structurii cât

și ulterior, pe durata de exploatare. Acestor două procese li se acordă o mare atenție

întrucât de ele depinde într-o măsură foarte mare gradul de siguranță al viitoarei structuri.

În cazul podurilor rutiere, stabilirea valorilor acțiunilor și a pozițiilor acestora pe

structură se poate face cu grad satisfăcător de precizie, deoarece încă din faza de proiectare

se cunoaște destinația structurii și tipul căii de comunicație deservite, fiind posibilă

aprecierea tipurilor de acțiuni exterioare ce vor solicita structura.

3.6 Modele parametrice liniare ale sistemelor de poduri rutiere

Dacă se consideră cunoscută structura de pod, atunci se poate folosi un model

parametric care descrie cel mai bine sistemul, și în care informația despre pod este

reprezentată printr-un set de parametri.

Modelele matematice utilizate pentru a descrie sisteme complexe sunt constau în

setul de ecuații algebrice, ecuații diferențiale și/sau ecuații cu derivate parțiale. Variabilele

folosite depind de tipul de ecuație, printre acestea variabile independente putem enumera

timpul, spațiul, (Novara et al., 2011).

3.7 Metode de estimare parametrică discretă aplicate sistemelor

de poduri rutiere din beton armat

Metodele de identificare parametrică sunt exacte, eficiente și ușor de aplicat.

Acestea pot fi complet descrise dacă cunoaștem valorile numerice ale parametrilor și ale

condițiilor inițiale. Prin aplicarea unui proces modelat a legilor fizice de bază modelat,

3. Identificarea sistemelor aplicată la structurile de poduri rutiere din beton armat

24

respectiv legile lui Newton, Maxwell, și Kirchhoff, apoi echilibrul de masă, echilibrul

impulsului și al echilibrului entropiei, se pot determina valorile numerice ale tuturor

parametrilor modelelor care depind de parametrii fizici ai procesului. Comportarea

sistemului poate fi determinată considerând excitarea aplicată printr-un semnal u(t).

Metodele de estimare a parametrilor de stare implică următoarele două etape:

1) Etapa I, în care, pornind de la tipul de model dinamic, se stabilește sistemul de

ecuații de estimare a parametrilor:

y t =M u t ,θ (3.2)

2) Etapa II, în care, pornind de la ecuațiile de estimare (modelul parametric) se

determină parametrii θ ai modelului, cu ajutorul metodei de estimare adoptate.

În etapa I se obține o ecuație matricială algebrică, folosind ecuații de regresie și

valori din măsurători:

Y =Φθ+ V (3.3)

în care: θ este vectorul parametrilor; Y, vectorul mărimilor de ieșire; V, funcționala; Φ,

vectorul de stare.

În a doua etapă interesează sistemul de ecuații ce estimează parametrii. Cu ajustări

minore, metodele de estimare, dezvoltate pentru modelele discrete pot fi utilizate pentru

estimarea parametrilor și la modelele continue, (Horga & Ganciu, 2009).

3.8 Concluzii

Sinteza cercetărilor prezentate în acest capitol evidențiază importanța identificării

parametrice în domeniul dinamicii structurilor de poduri și implicațiile utilizării acesteia în

scopul creșterii rezilienței seismice. Identificarea sistemelor poate fi descrisă ca un proces

de deducere sau de actualizare a parametrilor structurali pe baza informațiilor

experimentale dinamice, măsurate de intrare și ieșire în sistem sau, în unele cazuri, numai

pe baza măsurătorilor parametrilor de ieșire din sistem. Parametrii structurali estimați prin

procedeele de identificare parametrică sunt analizați apoi pentru a detecta posibile

modificările parametrilor structurali sistemului de pod, utile în simularea comportării

podurilor din beton armat, în scopul monitorizării stării structurale. Procesul de

identificare parametrică poate fi folosit cu succes în cadrul metodologiei de detectare

globală a degradărilor unui pod, din răspunsul în vibrații libere ale modelului structural.

Procesul de identificare parametrică a sistemelor prezintă aplicații multiple în domeniul

ingineriei podurilor. Astfel se pot verifica si corecta modelele analitice ale diferitelor clase

de poduri, se pot identifica comportarea structurilor reale modele dinamice complexe. De

asemenea se pot estima efectele unor modificări structurale asupra uni pod, în scopul

optimizării structurii și a reabilitării ei, fără a mai fi nevoie de încercări pe prototipuri


25

costisitoare, estimându-se răspunsul sistemului la o excitație sau mai multe excitații

extreme, în condiții speciale de hazard seismic.

4. Identificarea modelor parametrice continue în domeniul timp pentru sisteme structurale

26

Capitolul 4

4. Identificarea modelor parametrice continue în domeniul

timp pentru sisteme structurale

În acest capitol se dezvoltă o procedură pentru rezolvarea sistemelor de ecuații

folosite în estimarea parametrilor modelelor continue în domeniul timp. Pe baza

informațiilor de natură dinamică de intrare – ieșire, măsurate pot fi identificați parametrii

structurali precum rigiditatea, amortizarea sau parametrii modali ai acestora.

O manieră convenabilă de descriere a comportării unui sistem dinamic în domeniul

timp constă în utilizarea modelelor sistemice multiple input multiple output MIMO. Aceste

modele pot fi reprezentate în domeniul continuu de timp printr-un sistem de ecuații

diferențiale fiind identificate direct pornind de la datele discrete în timp ale măsurătorilor

eșantionate. Astfel, modelele rămân în forma lor originală, continuă în timp, chiar dacă, în

realitate eșantionările se fac la momente discrete de timp.

Problema estimării parametrilor necunoscuți ai modelelor exprimate prin ecuații

diferențiale este similară cu cea a procesului de identificare în cazul modelelor discrete în

domeniului timp. Pentru aceasta se consideră la un proces de prefiltrare, care transformă

modelul original într-un model de estimare, ce are ecuații diferențiale similare cu cele ce

descriu structurile de bază, dar care nu include derivate în timp pentru semnalele de intrare

- ieșire ale structurii.

Aplicând metoda Funcționalei de Moment Poisson, derivarea directă a datelor

structurii nu mai este necesară și astfel se reduce calculul sistemului dinamic continuu în

timp la rezolvarea de ecuații algebrice necesare pentru estimarea parametrilor. Astfel,

sistemul de ecuații de estimare parametrică se definește folosind modelul continuu în

domeniul timp. Prin ajustări minore, metodele de estimare dezvoltate în cazul modelelor

discrete pot fi utilizate și pentru estimarea parametrilor modelelor continue.

4.1 Introducere

Evaluarea pe durata ciclului de viață Structural Health Monitoring SHM reprezintă

un domeniu activ de cercetare, ce completează metodele subiective de inspecție vizuală, cu

mijloace de evaluare obiective, nedistructive, bazate pe măsurători fizice, teste și analize

numerice. Una dintre metodele de monitorizare utilizată pe plan global se bazează pe

măsurarea vibrațiilor structurilor de poduri. Detectarea degradărilor pe baza răspunsului

structural în vibrații se bazează pe faptul că o modificare locală a rigidității structurii

afectează caracteristicele dinamice globale ale acesteia.


27

4.2 Identificarea parametrică pe modele continue în timp

Structurile pot fi considerate ca sisteme cu parametri distribuiți, caracterizate prin

distribuția proprietăților de masă, amortizare și rigiditate. Realizarea unui model à priori,

în procesul de identificare St-Id are rolul de a furniza estimări privind răspunsul structural,

ce vor ajuta apoi la alegerea unor aplicații și abordări experimentale adecvate. Provocarea

majoră în experimentarea sistemelor reale o reprezintă achiziția celor mai semnificative

date, și minimalizarea intrinsecă a incertitudinilor, din datele obținute în scopul facilitării

interpretării cât mai eficiente.

Considerând o structura solicitată de acțiuni exterioare dinamice se utilizează

următorul modelul matematic cu parametri concentrați de tipul masa-resort-amortizor,

rezultă următoarea ecuație de mișcare (4.1):

M Z t + C Z t + K Z t = F t (4.1)

în care: M, C și K sunt matricele de masă, amortizare și respective rigiditate, de

dimensiuni (n × n); Z(t), vectorul deplasării, de dimensiune (n × 1); F(t), vectorul acțiunii

externe, de dimensiune (n × 1).

Datorită structurii particulare, sistemul MIMO poate fi descompus în „n”

subsisteme, cu intrări-multiple și o singură-ieșire, Multiple-Input Single-Output MISO.

Astfel, ecuația (4.1), poate fi rescrisă conform (Andersen, 1997), sub forma:

-1 -1 -1Z t + M C Z t + M K Z t = M F t (4.2)

4.3 Modelul continuu - Model à priori de estimare grey-box

Modelele dinamice ale unui sistem pot fi împărțite în două clase de modele

importante, în funcție de tipul procese ce le caracterizează, continue în timp sau, discrete

în timp. Această diferențiere majoră ne permite să considerăm modelele continue în timp și

cele discrete în timp ca forme separate, fiecare considerând un anumit mediu și o metodă

specifică de abordare. Modelele continue în timp necesită, în abordarea lor derivate

integrale și operatori definiți în domeniu continuu de timp, pe când cele discrete în timp

sunt definite prin aproximații matematice. Discretizarea modelelor neparametrice se face

din motive de eficientizare a calculului, și au mai puține consecințe relevante decât în

cazul modelelor parametrice, (Unbehauen & Rao, 1987).

Discretizarea unui model continuu în timp elimină calculul intrinsec continuu în

timp, specific modelelor parametrice în timp. Având la dispoziție modurile proprii de

vibrații ale sistemului, discretizarea este facilă. Deși se obține o aproximare discretă unică

pentru un model continuu în timp, pe un interval ales de eșantionare, problema de definire

a modelului continuu în timp echivalent este anevoioasă. În obținerea parametrilor fizici ai


28

modelului este avantajoasă descrierea sistemelor reale prin modele continue în timp, decât

prin modelele discrete în timp corespunzătoare (Atanasiu & Horga, 2014).

4.4 Identificarea indirectă a modelelor continue în domeniul

timp

Model continuu în timp se poate obține prin două proceduri/metode una din acestea

fiind metoda indirectă, sugerată de metodologia identificării modelelor discrete în timp,

prin care se estimează inițial un model discret în timp, utilizând date eșantionate.

Parametrii modelului continuu în timp de identificat se obțin prin transformarea modelului

discret în timp în model continuu în timp. Această abordare necesită, de cele mai multe ori,

algoritmi de minimizare, ce implică timpi mari de calcul, fără a asigura convergența

numerică necesară.

4.5 Identificarea directă a parametrilor modelelor continue în

domeniul timp

Metoda directă sugerată de metodologia clasică de identificare a modelelor continue

în timp se bazează pe identificarea directă a modelului continuu în timp, pornind de la o

serie de date discrete în timp.

Metoda directă se aplică în două etape, (Atanasiu & Horga, 2014):

1) Prima etapă constă în problema măsurării derivatelor în timp de intrare - ieșire.

Necesitatea de generare a acestor derivate în timp este eliminată, prin aplicarea unor

Procese Liniar Dinamice Linear Dynamical Operation LDO datelor eșantionate de intrare

- ieșire.

2) În a doua etapă, se estimează parametrii modelului continuu în timp folosind

metode disponibile în cazul modelelor discrete în timp. Astfel, diferențele dintre metodele

de identificare a structurii în domeniul de timp discret și cel continuu se reduc doar la

datele de prefiltrare adiționale, necesare în cazul modelelor continue.

Dacă se aplică operatorul LDO se pot evita operațiile de derivare directă pentru

zq(t). Astfel, rezultă ecuația:

2

q T

q q q2

d z tLDO = LDO φ t θ + LDO ε t

dt

(4.3)


29

4.6 Funcționala de Moment Poisson PMF

Procesul de prefiltrare realizat prin de metode: metoda de filtrare liniară, metoda

funcțiilor modulare și metoda de reglare. Folosirea funcționalei de Moment Poisson

Poisson Moment Functional PMF face parte din prima clasă de metode de identificare,

(Rao & Garnier, 2002).

Pentru a estima coeficienții substructurii „q” se achiziționează semnalele de intrare -

ieșire atât de la nivelul „q” cât și semnalele de ieșire de la nivelele alăturate, „(q - 1)” și

respectiv „(q + 1)”. Schema de generare a semnalelor folosite în ecuațiile de estimare este

prezentată în Fig. 4.1.

Fig. 4.1 Schema de prefiltrare a semnalelor de intrare/ieșire adaptat după (Atanasiu &

Horga, 2014)

4.7 Etapele procedurii de estimare parametrică a modelelor

continue în domeniul timp

Se prezintă succint etapele de calcul pentru estimarea parametrilor fizici a

modelelor continue în domeniul timp:

1) ETAPA I – Alegerea clasei modelului folosit în identificarea sistemului cu

grade multiple de libertate SMGLD

2) ETAPA II – Rezolvarea Sistemelor de ecuații pentru estimarea parametrilor

modelului structural

3) ETAPA III – Estimarea modelelor SMGLD continue in domeniul timp

4) ETAPA IV – Prefiltrarea modelului prin metoda Funcționalei de Moment

Poisson

5) ETAPA V - Estimarea parametrilor necunoscuți ai modelelor continue în timp


30

4.8 Concluzii

În acest capitol am prezentat adaptarea metodei de identificare directă a

parametrilor modelelor continue în domeniul timp bazată pe Funcționala de Moment

Poisson, cu posibilitatea de a fi aplicată la identificarea indirectă a sistemelor de poduri

rutiere din beton armat.

Metoda Funcționalei de Moment Poisson descrisă poate fi folosită cu succes pentru

simplificarea procesului de estimare al parametrilor necunoscuți ai modelelor continue în

timp, considerând ecuațiile diferențiale aferente. Procesul de prefiltrare adoptat transformă

modelul original într-un model de estimare ce respectă ecuațiile diferențiale similare cu

cele ce descriu structurile de bază, dar care nu include derivate în timp pentru semnalele de

intrare - ieșire ale structurii. Prin corecții minore, metoda de estimare utilizată în cazul

modelelor discrete poate fi astfel aplicată și pentru a estima parametrii modelelor dinamice

continue în timp corespunzătoare sistemelor de poduri din beton armat.

Aplicând metoda Funcționalei de Moment Poisson, derivarea directă a parametrilor

structurali nu mai este necesară. Astfel calculul sistemului dinamic se reduce, prin

aplicarea acestei proceduri, la rezolvarea de ecuații algebrice, ce permit estimarea

parametrilor unui sistem de pod, ușor de realizat și rapid.

Metodologia de cercetare bazată pe Metoda Funcționalei de Moment Poisson

prezentată în acest capitol a fost aplicată și validată în studiul de caz prezentat în capitolul

5.1 privind identificarea parametrilor structurali ai unei pile de pod rutier din beton armat,

modelat printr-un model dinamic parametric continuu în timp.


31

Capitolul 5

5. Studii de caz privind identificarea parametrică a

podurilor rutiere din beton armat

5.1 Identificarea parametrică a unei pile de pod cu GLD discrete

Pentru a ilustra tehnica de identificare structurală bazată pe un model parametric

continuu în timp se consideră studiul de caz pe un sistem de pod modelat continuu în timp

MIMO cu grade multiple de liberate dinamică MGLD. Modelul structural considerat

reprezintă o pilă perete al unui pod rutier din beton armat.

Structura de pod studiată se înscrie în categoria podurilor de tip cadru din beton

armat, fiind amplasată în cartierul Tudor Vladimirescu, din municipiul Iași. Suprastructura

este compusă din două tabliere unite, realizate din beton precomprimat. Tablierele sunt

formate din grinzi-cheson și au o lungime totală de 46 m. Fiecare tablier prezintă trei benzi

de circulație, care fac ca lățimea totală a suprastructurii să atingă dimensiunea de 26,4 m.

Grinzile sunt conectate între ele prin intermediul unor antretoaze de capăt, precum și

antretoaze intermediare plasate la un interval de 4,75 m, una față de cealaltă.

Suprastructura este susținută de o infrastructură compusă din pile de tip perete, realizată

din beton armat, cu o înălțime de 4 m, (Teșu & Atanasiu, 2015).

Fig. 5.1 Secțiune longitudinală a podului din beton armat Tudor Vladimirescu, Iași

Pentru evaluarea caracteristicilor structurale ale pilei s-a considerat beton clasa C

30/37, cu următoarele caracteristici materiale: densitate ρ de 2.548,5 kg/m3; modulul de

elasticitate longitudinal E are 33.000 MPa; coeficientul lui Poisson ν=0,2; modulul de

forfecare G=13.750 MPa și rezistența caracteristică la compresiune f’c de valoare 30 MPa.

Pentru analiza și identificarea parametrică continuă în timp s-a ales una din pilele

podului, care a fost redusă la o structura cu multiple mase concentrate, plasate dea lungul

5. Studii de caz privind identificarea parametrică a podurilor rutiere din beton armat

32

înălțimii acesteia. Astfel, s-au studiat 2 cazuri: primul studiu de caz în care se consideră un

model redus cu 3 MGLD și respectiv un model redus cu 5 MGLD.


timp a unei pile de pod model 3 MGLD

În acest studiu de caz pila de pod la care s-a studiat identificarea parametrică în

domeniul continuu de timp a fost redusă la un model tip pendul cu 3 mase concentrate,

(Teșu et al., 2016b) plasate dea lungul înălțimii acesteia, Fig. 5.2.

m3

m2

m1

1m

F2(t)

F1(t)

z3(t)

z2(t)

z1(t)

2 m

1 m

F3(t)

Fig. 5.2 Model 3MGLD a pilei de pod

Caracteristicile structurale pentru modelul cu 3 MGLD sunt redate în Tabel 5.1.

Tabel 5.1 Caracteristici structurale ale modelului cu 3 MGLD

Nivel Masă

[kg]

Amortizare

[Ns/m]

Rigiditate

[N/m]

1 2.691E+04 5.478E+05 6.970E+09

2 2.691E+04 1.937E+05 8.712E+08

3 3.138E+04 1.871E+05 6.970E+09

5.1.1.1 Descrierea metodologiei de simulare

Pentru analiza modelului parametric cu 3 MGLD s-a ales simularea a 4 scenarii,

fiecare având un set particular de acțiuni de excitație:

a) Scenariu de simulare 1 - acțiuni sinusoidale (constante și variabile);

b) Scenariu de simulare 2 - acțiuni corespunzătoare cutremurului Vrancea ʼ77;

c) Scenariu de simulare 3 - acțiuni corespunzătoare cutremurului Focșani ʼ86;

d) Scenariu de simulare 4 - acțiuni corespunzătoare cutremurului Vrancea ʼ90.


33

Acțiunile de excitație sunt amplasate în dreptul fiecărei mase concentrate a

modelului redus pentru pila de pod, Fig. 5.2.

5.1.1.2 Rezultatele și interpretare simulărilor din scenariile considerate pentru

modelul 3 MGLD

Pentru estimarea parametrilor modelului cu 3 MGLD s-a folosit în cadrul

identificării metoda celor mai mici pătrate. Semnalele achiziționate de intrare/ieșire,

respectiv forță/deplasare au fost filtrare prin intermediul funcționalei Momentului Poisson.

Pentru fiecare scenariu de simulare în parte s-a ales valoarea polului real al funcționalei

Momentului Poisson astfel încât parametri fizici obținuți să aibă valori cât mai apropiate

de parametri fizici reali ai modelului de pod. Rezultatele obținute pentru parametrii

necunoscuți s-au comparat cu parametrii inițiali pentru a obține eroarea parametrului de

masă em, eroarea parametrului de amortizare ec, și respectiv, eroarea parametrului de

rigiditate ek.

a) Scenariu de simulare 1 - 3 MGLD

1) Cazul 1- acțiuni sinusoidale de excitație constante

Valorile pentru eroarea parametrilor estimați sunt: em = 0,0009 % , ec = 0,0019 %, ek

= 0 %.

2) Cazul 2- acțiuni sinusoidale de excitație variabile


= 0 %.

b) Scenariu de simulare 2 - 3 MGLD

1) Cazul 1-acțiunea forțelor seismice înregistrate după direcția Est-Vest


= -0,0011 %.

2) Cazul 2-acțiunea forțelor seismice înregistrate după direcția Nord-

Sud

Valorile pentru eroarea parametrilor estimați sunt: em = 0,0009 % , ec = -0,0135 %,

ek = -0,0034 %.

c) Scenariu de simulare 3 - 3 MGLD


Valorile pentru eroarea parametrilor estimați sunt: em = 0,0009 % , ec = -0,2665 %,

ek = -0,0608 %.


Sud


= -0,1286 %.

d) Scenariu de simulare 4 - 3 MGLD


34


Valorile pentru eroarea parametrilor estimați sunt: em = 0,0009 % , ec = -0.1168 %,

ek = -0.0103 %.


Sud

Valorile pentru eroarea parametrilor estimați sunt: em = 0,0009 % , ec = 0.0484 %, ek

= -0.0287 %.


timp a unei pile de pod model 5 MGLD

În acest studiu de caz pila de pod la care s-a studiat identificarea parametrică în

domeniul continuu de timp a fost redusă la un model tip pendul cu 5 mase concentrate,

(Teșu & Atanasiu, 2016a) plasate dea lungul înălțimii acesteia, Fig. 5.3.

Fig. 5.3 Model pilă pod cu 5 MGLD

Caracteristicile structurale pentru modelului cu 5 MGLD sunt redate în Tabel 5.2.

Tabel 5.2 Caracteristici structurale ale modelului cu M 5 GLD

Nivel Masă

[kg]

Amortizare

[Ns/m]

Rigiditate

[N/m]

1 1.346E+06 1.096E+06 5.576E+10

2 1.346E+06 3.874E+05 6.969E+09

3 1.346E+06 3.874E+05 6.969E+09

4 1.346E+06 3.874E+05 6.969E+09

5 3.360E+06 5.475E+06 5.576E+10


35

5.1.2.1 Descrierea metodologiei de simulare pentru modelul M 5 GLD

Pentru analiza modelului parametric cu 5 MGLD s-a ales simularea a 4 scenarii,

fiecare având un set particular de acțiuni de excitație:

a) Scenariu de simulare 1 - acțiuni sinusoidale (constante și variabile);

b) Scenariu de simulare 2 - acțiuni corespunzătoare cutremurului Vrancea

ʼ77;

c) Scenariu de simulare 3 - acțiuni corespunzătoare cutremurului Focșani

ʼ86;

d) Scenariu de simulare 4 - acțiuni corespunzătoare cutremurului Vrancea

ʼ90.

Acțiunile de excitație sunt amplasate în dreptul fiecărei mase concentrate a

modelului redus pentru pila de pod, Fig. 5.3.

5.1.2.2 Rezultatele simulărilor pentru modelul 5 MGLD

Rezultatele obținute pentru parametrii necunoscuți s-au comparat cu parametrii

inițiali pentru a obține eroarea parametrului de masă em, eroarea parametrului de

amortizare ec, și respectiv, eroarea parametrului de rigiditate ek.

a) Scenariu de simulare 1 - 5 MGLD

1) Cazul 1- acțiuni sinusoidale de excitație constante


= -0.0004 %.

2) Cazul 2- acțiuni sinusoidale de excitație variabile


= -0.0004 %.

b) Scenariu de simulare 2 - 5 MGLD


Valorile pentru eroarea parametrilor estimați sunt: em = 0.0080 % , ec = -0.0394 %,

ek = 0.0570 %.

2) Cazul 2-acțiunea forțelor seismice înregistrate după direcția Nord-Sud


ek = 0.1334 %.

c) Scenariu de simulare 3 - 5 MGLD


Valorile pentru eroarea parametrilor estimați sunt: em = 0.0526 % , ec = 0.5908 %, ek

= 0.8508 %.



36

Valorile pentru eroarea parametrilor estimați sunt: em = -0.0068 % , ec = 0.8229 %,

ek = -0.1177 %.

d) Scenariu de simulare 4 - 5 MGLD



ek = 0.0832 %.


Valorile pentru eroarea parametrilor estimați sunt: em = 0.0303 % , ec = 0.0897 %, ek

= 0.4764 %.

5.1.3 Concluzii

Identificarea parametrilor estimați folosind procedeul de identificare structurală pe

baza modelor parametrice cu 3 și respectiv 5 grade de libertate dinamică, continue în timp

arată faptul că filtrarea semnalelor de intrare-ieșire utilizând funcționala Momentului

Poisson conduce la valori apropriate cu parametrii structurali reali, cu o marjă de eroare

redusă. În cazul modelul pilei cu mase concentrate discrete, respectiv 3 MGLD, din primul

studiu de caz, valorile maxime ai parametrilor estimați de masă, amortizare și rigiditate au

rezultat cu eroare minimă., respectiv de em = 0.0009 % pentru masă, ec = 0.0587 %, pentru

amortizare, și respectiv de ek = 0.0172 % pentru valorile rigidității. În cel de-al doilea

studiu de caz în care pila podului s-a modelat printr-un model cu 5 grade de libertate se

remarcă o creștere a erorii pentru parametrilor estimați, și anume: em = 0.0526 % în cazul

maselor, ec = 0.8229 % pentru amortizare, și respectiv de ek = 0.8508 % pentru valorile

estimate ale rigidității. Astfel, s-a constatat astfel că numărul de grade de libertate

dinamică alese în modelarea pilei de pod rutier influențează valorile parametrilor estimați.

Cu cât numărul de grade de libertate de libertate crește cu atât și eroarea dintre valorile

inițiale și cele estimate crește. De asemenea, complexitatea complexitatea semnalului de

intrare/ieșire, sinusoidal respectiv aleatoriu (accelerațiile cutremurelor considerate)

conduce la creșterea erorii pentru valorile parametrii estimați

Comparând valorile parametrilor obținuți din procesul identificării modelului de

pilă cu 3 MGLD și respectiv 5 MGLD, cu valorile parametrilor din modelul de referință

remarcăm o bună convergență ale acestora. Valorile suficient de apropiate, obținute în

urma procesului de identificare parametrică permit astfel validarea modelului parametric

continuu pe domeniul timp ales.

În final se consideră că studiile de caz prezentate atestă/ respectiv validează faptul

că Funcționala Momentului Poisson reprezintă o tehnică modernă adecvată în procesul de

prefiltrare a semnalului, reducând astfel calculul sistemului dinamic continuu în domeniul

timp, la forma algebrică simplă ce permite cu ușurință estimarea parametrilor sistemului.

Realizarea unui model à priori în proiectarea structurilor de poduri poate furniza

estimări bune în procesul de St-Id privind răspunsul structural, fiind de real folos în


37

alegerea unor aplicații și abordări experimentale adecvate. Abordarea unui tip de modelare

este dependentă de obiectivele procesului de St-Id cât și de complexitatea structurii ce

urmează a fi identificată.

Dacă considerăm structura de pod ca fiind un sistem cunoscut, atunci putem folosi

un model parametric corespunzător, care să descrie sistemul cel mai bine și în care

informația sistemului este reprezentată de acel set de parametri. Evaluarea modificărilor

parametrilor structurali rezultați din diferitele scenarii simulate facilitează monitorizarea

stării de sănătate a structurii podului deoarece valorile parametrilor modelului constituie

un indiciu al stării de bună funcționare a sistemului de pod.

Simulările numerice pe modele adecvate ale sistemelor de poduri pot fi folosite și în

scopul predicției performanțelor acestora, utile mai ales în situația inexistenței unor

informații privind sistemul real, fiind cunoscut faptul că modelele experimentale ale

podurilor sunt foarte costisitoare, dificile de realizat, iar testele experimentale pe sisteme

reale implică riscuri și costuri foarte mari

5.2 Identificarea parametrică a elementelor structurale asistată

de PARIS14 software

În scopul estimării parametrilor modelului de pod utilizând programul PARIS

vs.14.0 s-a realizat și actualizat un model EF la scară reală pentru o structură de pod

existent și utilizând datele simulate din testele nedistructive NDT. Structura de pod

modelează un pod rutier real din beton armat, localizat în municipiul Iași, situată în

cartierul rezidențial Tudor Vladimirescu, prezentat în Fig. 5.1. Modelul EF de pod

utilizează elemente de tip cadru și shell din beton, clasa C 30/37. Betonul structurii are

următoarele proprietăți materiale: densitatea de 2,548.5 kg/m3, modulul de elasticitate E

de 33.000 MPa, coeficientul Poisson ν de 0,2, modulul de forfecare G de 13.750 MPa și,

rezistența caracteristică fc a betonului de 30 MPa. Modelul EF a fost creat în SAP2000

vs.14.3.

5.2.1 Metodologia de cercetare

Metodologi de cercetare folosește software-ul PARIS (PARameter Identification

System) este un pachet de programe MATLAB utilizat pentru estimarea parametrilor și

actualizarea de modelele EF. Acesta integrează programul de analiza SAP2000 în procesul

de estimare și simulare a modelelor de calcul. Programul PARIS14 a fost dezvoltat de

Sanayei (1997) și poate considera măsurători statice și modale drept date de intrare pentru

a estima parametrii de rigiditate și de masă la nivel de element în cadrul modelelor EF.

Răspunsul global al structurii rezultat din datele experimentale nedistructive NDT

poate fi folosit în scopul evaluării ”stării de sănătate” a elementelor structurale ale unui

pod. PARIS utilizează programul SAP2000 pentru analiza modelelor EF cât și pentru


38

crearea modelului 3D respectiv și validarea acestuia. Astfel, SAP2000 este folosit ca un

program „slave” pentru analiza EF în timp ce MATLAB este utilizat în operațiile de

optimizare. Prin folosirea împreună a acestor două platforme puternice de calcul se

facilitează dezvoltarea unui program automat de calculat și de actualizare a modelelor de

calcul pentru structuri la scară reală (Sanayei & Rohela, 2014).

PARIS realizează calibrarea modelul EF prin minimizarea diferenței dintre

răspunsul anticipat al modelului EF creat în SAP2000 și răspunsul măsurat rezultat din

datele experimentale nedistructive efectuate în situ.

Procesul de estimare al parametrilor este inițializat prin crearea unui model EF în

SAP2000, pornind de la o estimare preliminară presupusă a parametrilor structurali

necunoscuți. Acești parametri sunt rigiditatea și proprietățile de masă ale elementelor

componente. Pentru elementele de tip cadru dintr-un model EF parametrii de rigiditate

sunt rigiditatea axială EA, rigiditatea de încovoiere EI și rigiditate la torsiune GJ. Pentru

elementele solide și de tip shell, parametrul de rigiditate este reprezentat de modulul de

elasticitate E, iar pentru articulațiile de tip resort parametrii de rigiditate sunt reprezentați

de rigiditatea translațională kx și rigiditatea la rotire kθ. Parametrul de masă este reprezentat

de masă m, a elementelor modelului EF. Schimbările în acești parametri structurali sunt

utilizate pentru a defini degradarea structurală a modelului FE.

În procesul de actualizare a modelului EF se folosesc diverse funcții de eroare.

Funcțiile de eroare sunt reprezentate de diferența dintre răspunsul anticipat al modelului

EF și datele experimentale măsurate sau simulate. Aceste funcții de eroare sunt folosite

ulterior pentru a crea funcții scalare optimizate în MATLAB. Valorile parametrilor

necunoscuți sunt actualizate iterativ și noul răspuns se calculează pentru modelul EF în

urma fiecărei etape de iterație. Iterațiile se opresc atunci când comportamentul modelului

fizic se aseamănă cu cea a structurii reale (Sanayei & Rohela, 2014).

5.2.2 Studiu de caz 1

Pentru acest studiu de caz modelul de pod simulat este alcătuit din 70 elemente de

tip shell, corespunzătoare tablierului podului, 71 de elemente de tip cadru ce modelează

grinzile de susținere a tablierului și 88 de element de tip punct, Fig. 5.4.


39

Fig. 5.4 Model EF pentru structura de pod simulată, studiu de caz 1

În acest studiu s-au luat în considerare trei cazuri de degradare simulate pentru

tablierul podului considerat, în scopul de a evalua parametrii necunoscuți ai elementelor de

tip shell folosite pentru modelarea tablierului. Degradările simulate considerate pentru

modelul EF de pod sunt reprezentate prin reducerea valorii modulului de elasticitate

corespunzător diferitelor elemente de shell degradate, pentru fiecare caz de degradare

considerat. Acest tip de degradare este preponderent la structurile de poduri. Astfel, poate

fi cauzat de creșterea capacității traficului, de factori de mediu, de infiltrații de apă în

rosturile de dilatație sau, de calitatea slabă a execuției podului, (Teșu & Atanasiu, 2016b).

Pentru primul caz degradare CD 1 s-a ales un grup de 14 elemente shell pentru a

simula deteriorarea, având o suprafață totală de 95,71 m2 din suprafața tablierului. Grupul

de elemente shell degradate sunt localizate pe primele două benzi de elemente, situate la

capătul de nord al podului și se întinde de-a lungul pilei de tip perete. Nivelul de degradare

considerat este de 80% din valoarea inițială a modulului de elasticitate Ec. Pentru al doilea

caz de degradare CD 2 s-a fost considerat un grup de 35 de elemente de shell care

reprezentă jumătate din suprafața tablierului de pod, cu o suprafață totală de 197.58 m2.. În

al treilea caz de degradare CD 3 s-a considerat ca fiind deteriorată întreaga suprafață a

tablierului alcătuită din 70 de elemente de tip shell cu o suprafață totală de 395.16 m2.

Răspunsul modal al modelului EF de pod analizat a fost folosit pentru a extrage

parametrii necunoscuți doriți. Pentru estimarea parametrului necunoscut al modulului de

elasticitate Ec s-au utilizat primele 3 moduri de vibrație proprii. Modurile de vibrație 1 și 2

reprezintă modurile de încovoiere pe direcțiile globale Y și X, iar modul 3 reprezintă

modul de torsiune în jurul axei Z. Perioadele fundamentale pentru primele trei moduri de

vibrație sunt enumerate în Tabel 5.3.


40

Tabel 5.3 Perioade fundamentale de vibrație ale modelului EF de pod, studiu de caz 1

Mod

de

vibrație

Perioada, T

(Sec)

Perioada, T

(Sec)

Perioada, T

(Sec)

Perioada, T

(Sec)

Model Calibrat CD 1 CD 2 CD 3

1 0.689821 0.694954 0.728143 0.761097

2 0.339536 0.369636 0.390834 0.448300

3 0.174378 0.176268 0.193718 0.232073

Astfel pentru primul caz de degradare reprezentat printr-o reducere cu 80% a valorii

modulului elasticitate Ec ce constă o creștere de 0.74% a valorii perioadei de vibrație

fundamentală a modelului EF de pod. Pentru al doilea caz de degradare rezultă o creștere

cu 5.56% a perioadei de vibrație fundamentală, iar pentru cazul trei de degradare avem o

creștere de 10.33% în valoarea perioadei de vibrație fundamentală. În concluzie putem

considera faptul că degradarea simulată din primul caz în care numai două benzi de

elemente de shell sunt considerate degradate nu influențează semnificativ comportarea

dinamică a structurii podului.


În acest studiu modelul ce reprezentă structura de pod rutier este alcătuit din 119

elemente de tip shell, 76 de elemente de tip cadru și 144 de elemente de tip punct, Fig. 5.5.

În acest studiu de caz s-a folosit programul PARIS pentru estimarea parametrului

necunoscut de rigiditate în două scenarii de degradare. În cazul primului scenariu de

degradare CD 1 s-a considerat o fisură la toate grinzile de susținere a tablierului,

poziționată la mijlocul deschiderii podului. Fisurile considerate s-au reprezentat printr-o

reducere teoretică de 100% din rigiditate axială EA a elementul degradate. Estimarea

parametrului EA s-a realizat folosind individual funcțiile de eroare SS, SF, și SSTR au fost

conduse. În cazul celui de al doilea scenariu de degradare CD 2 fisura s-a considerat

reprezentată printr-o reducere teoretică de 100% a rezistenței la încovoiere EIzz pentru

elementele deteriorate. Parametrii necunoscuți s-au estimat utilizând funcțiile de eroare SS,

SF și SSTR, (Teșu et al., 2016a).

Pentru analiza modelului EF de pod s-au considerat trei grupări de încărcare,

corespunzătoare pentru fiecărei funcții de eroare. Încărcările care se exercită asupra

modelului EF corespund convoiului de vehicule speciale pe roți V80, vezi Fig. 5.5. Datele

de calcul pentru acest tip de convoi se regăsesc în STAS-3221 (1986).


41

Fig. 5.5 Model EF de pod rutier din beton armat, studiu de caz 2

Datele experimentale nedistructive simulate au fost folosite cu succes în programul

PARIS pentru a detecta elemente degradate ale modelului EF de pod.

Pentru fiecare iterație de estimare a parametrilor PARIS a actualizat modelul FE. Pe

baza acestor modele actualizate se pot realiza analize structurale suplimentare care să

conducă la determinarea caracteristicilor dinamice ale modelului degradat, precum și la

evalua efectul pe care îl au elementelor degradate asupra comportării structurii de pod.

Valorile cele mai semnificative pentru primele 3 moduri de vibrație în cazul celor două

cazuri de degradare sunt prezentate în Tabel 5.4.


Mod de

vibrație

Perioada, T (Sec) Perioada, T (Sec) Perioada, T (Sec)

Model Calibrat CD 1 CD 2

1 0.687561 0.708126 0.691107

2 0.337003 0.339461 0.337782

3 0.174853 0.174853 0.174853

În primul caz de degradare pentru fiecare model actualizat conform parametrilor

estimați folosind fiecare funcție de eroare SS, SF și SSTR în parte se obține o creștere de

2.99 %, 2.98 % și respectiv 2.99 % a valorii perioadei de vibrație fundamentală a

modelului EF de pod. Pentru al doilea caz de degradare rezultă o creștere de 1.17 %, 0.78

% și respectiv 0.52 % în valoarea perioadei de vibrație fundamentală.


În acest studiu modelul ales pentru a reprezenta structura de pod rutier este alcătuit

din 126 elemente de tip shell, 71 de elemente de tip cadru și 152 de elemente de tip punct,

Fig. 5.6.


42

Fig. 5.6 Model EF pentru structura de pod simulată, studiu de caz 3

Trei cazuri de degradare simulate au fost considerate pentru una din pilele de tip

perete al podului studiat. Pentru fiecare caz de degradare s-a determinat valoarea

parametrului pentru modulul de elasticitate Ec cu ajutorul soft-ului PARIS14. Pila de tip

perete al podului simulat s-a modelat folosind elemente de tip shell aranjate pe 4 rânduri și

7 coloane. Degradarea simulată constă în reducerea cu 70 % a modului de elasticitate Ec,

pentru elementele de tip shell ce alcătuiesc pila de pod. Pentru primul caz de degradare CD

1 s-au considerat degradat primul rând compus din 7 elemente de tip shell. În al doilea caz

de degradare CD 2 s-au considerat degradate primele 2 rânduri alcătuite din 14 elemente

de tip shell. Pentru ultimul caz de degradare CD 3 toate cele 28 de elementele de tip shell

care constituie pila de pod au fost simulate ca fiind degradate, (Teșu et al., 2016c).

Pentru estimarea parametrului necunoscut al modulului de elasticitate Ec s-au

utilizat primele 3 moduri de vibrație proprii. Perioadele fundamentale pentru primele trei

moduri de vibrație sunt enumerate în Tabel 5.5.


Mod de vibrație

Perioada, T (Sec)

Perioada, T (Sec)

Perioada, T (Sec)

Perioada, T (Sec)

Model Calibrat CD 1 CD 2 CD 3

1 0.503392 0.586662 0.616910 0.628846

2 0.384443 0.422204 0.426876 0.428343

3 0.305475 0.314717 0.315446 0.315918

Pentru primul caz de degradare reprezentat printr-o reducere cu 70% a valorii

modulului elasticitate Ec se constă o creștere de 16.54 % a valorii perioadei de vibrație

fundamentală a modelului EF de pod. Pentru al doilea caz de degradare rezultă o creștere

cu 22.55 % a perioadei de vibrație fundamentală, iar pentru cazul trei de degradare avem o

creștere de 24.92 % în valoarea perioadei de vibrație fundamentală.


43

5.2.5 Concluzii

În studiul de caz prezentat în acest capitol, realizat în cadrul programului de

cercetări privind detectarea degradărilor pentru pod rutier din beton armat, modelat printr-

un model cu elemente finite EF s-a considerat o procedură de identificare a parametrilor de

rigiditate folosind funcțiile de eroare modală MS și MF, disponibile în cadrul programului

de calcul PARIS14. Modificările în rigiditatea structurii conduc la modificarea răspunsului

modal al modelului EF de pod. Prin analiza asistată de software PARIS14 în acest studiu

de caz a fost posibilă detectarea acestor modificări, precum și actualizarea valorilor

parametrilor de rigiditate, ceea ce a condus la obținerea de valori apropiate de valorile

estimative presupuse. Modificarea valorilor pentru modulul de elasticitate Ec ale beton

corespunzător podului rutier studiat, în toate elementele de tip shell deteriorate a condus la

obținerea diferitelor scenarii de degradare. Procedurile de optimizare existente în

algoritmii Matlab din cadrul soft-ului utilizat au condus la estimarea eficientă a

parametrilor structurali din modelul EF de pod, precum și la actualizarea modelului de

calcul astfel încât acesta să corespundă noii stări de degradare considerată. Din acest studiu

a rezultat că metodologia de cercetare numerică bazată pe analiza asistată de programul de

identificare PARIS14 software poate fi folosită în scopul estimării stării structurale a

sistemelor de poduri rutiere, și respectiv în scopul validării măsurătorilor experimentale

sau a simulărilor asistate de calculator. De asemenea, poate fi utilizată pentru a crea

scenarii de degradare a structurilor de pod modelate la scară reală. Informațiile modale

obținute în cadrul studiului de caz asistat de PARIS14 software permit actualizarea

modelului cu EF și u astfel un potențial important de utilizare în monitorizarea „stării de

sănătate” a structurilor de poduri expuse riscului seismic precum și în evaluarea siguranței

acestor în exploatare.

6. Concluzii generale. Contribuții personale. Diseminarea și valorificarea

cercetării

44

Capitolul 6

6. Concluzii generale. Contribuții personale. Diseminarea și

valorificarea cercetării

6.1 Concluzii generale privind rezultatele cercetării din cadrul

programului de studii doctorale

Cercetările efectuate în cadrul programului de studii doctorale arată importanța

monitorizării structurale a stării podurilor din beton armat în scopul previzionării și

anticipării posibilelor degradări ce pot interveni la infrastructurile de poduri rutiere în

cazul expunerii acestora la evenimente extreme de tip seism. În conformitate cu cercetările

și studiile analizate din literatura de specialitate, evaluarea stării podurilor și reziliența lor

structurală, respectiv seismică îndeosebi este plasată în rândul celor importante și actuale

tematici de studiu în cercetările de specialitate din lume. Ca urmare este esențială găsirea

unor modalități și procedee de predicție și prevenire în scopul reducerii efectelor negative

pe care le poate avea un eveniment extrem seismic. Cercetarea și identificarea de noi

proceduri prin simulare asistată de software performant contribuie direct la creșterii

rezilienței structurilor de poduri.

Urmărind îndeplinirea obiectivelor tezei de doctorat, rezultatele cercetării au

evidențiat următoarele:

Studiul de sinteză a stadiului actual al evaluări sistemelor de poduri rutiere în

scopul creșterii rezilienței seismice a identificat comparativ metodele actuale și

procedurile de analiză și de calcul pentru structurile de pod din beton armat,

conform normativului european SR-EN-1998-1 (2004) aplicat în țara noastră și

respectiv din SUA, conform standardul de proiectare elaborat de către

American Association of State Highway and Transportation Officials AASHTO

(2009).

Sinteza metodologiilor de evaluare a modificărilor parametrilor structurali

estimați prin proceduri identificare parametrică conduce la eficientizarea

procesului de monitorizarea a stării structurale. Procesul de identificare

parametrică a sistemelor prezintă aplicații multiple în domeniul ingineriei

podurilor. Astfel se pot verifica și corecta modelele analitice și cele numerice;

se pot reprezenta structuri reale considerând modelele dinamice

corespunzătoare; se pot estima efectele unor modificări structurale, în scopul

optimizării structurii fără a mai fi nevoie de încercări pe prototipuri costisitoare,

de asemenea important este că se poate estima răspunsul unui sistem de pod din

beton armat la o excitație extremă, sau mai multe excitații în condiții hazardului

seismic al locației podului.


45

Studiile efectuate în cadrul tezei de doctorat au ilustrat succint importanța

aplicării identificării parametrice în domeniul dinamicii structurilor de poduri

în vederea evaluării sistemelor de poduri și a creșterii rezilienței lor seismice.

Dezvoltarea procedurii bazată pe Metoda Funcționalei de Moment Poisson

adaptată și dezvoltată în cadrul programului de cercetări doctorale simplifică

procesului de evaluare și estimare a parametrilor necunoscuți ai modelelor de

pod parametrice, continue în timp. Aplicând Metoda Funcționalei de Moment

Poisson, calculul modelului dinamic parametric și continuu în timp se reduce la

rezolvarea unui set de ecuații algebrice. Apoi, prin corecții minore, metodele de

estimare clasice, utilizate în cazul modelelor discrete pot fi aplicate și conduc la

estimarea parametrilor structurali ai modelelor continue în timp,

corespunzătoare sistemelor de poduri rutiere din beton armat.

Studiile de caz prezentate în cadrul tezei arată că Funcționala Momentului

Poisson folosită în procesul de prefiltrare a semnalului conduce la obținerea de

valori ale parametrilor necunoscuți ce converg cu succes la valorile

parametrilor modelului de referință. Prin modificarea parametrilor structurali

obținuți din simulare este posibilă monitorizarea permanentă și facilă a stării

structurii podului. Valorile parametrilor modelului constituie astfel un indiciu

efectiv al stării de funcționare a sistemului de pod, aspect deosebit de important

în cazul podurilor rutiere din beton armat expuse la seisme repetate pe durata

ciclului de viață structurală.

Studiile de caz prezentate în Capitolul 5.2 au fost realizate considerând

informațiile reale de sistem ale podului rutier din beton armat Tudor

Vladimirescu din municipiul Iași, în baza rezultatelor experimentale furnizate

de către firma de proiectare, consultanță și expertizare tehnică de poduri S.C.

POD-PROIECT S.R.L.. Aceste studii au validat posibilitatea de detectare a

degradărilor pentru modelul EF al acestui tip de pod rutier asistată de soft-ul

PARIS14. Metodologia de simulare aplicată a permis detectarea modificărilor

valorilor rigidității podului în diferite stadii de degradare, conducând la

actualizarea parametrilor structurali. Această metodologie, bazată pe aplicarea

procedurilor de identificare și actualizare a modelelor de elemente finite ale

podurilor din beton armat poate fi aplicată de cercetători și pentru alte structuri

și sisteme de poduri în scopul estimării valorilor parametrilor structurali pentru

masă, amortizare, respectiv rigiditate, a validării măsurătorilor experimentale

din teste reale sau din simulări virtuale. De asemenea, metodologia propusă

poate fi utilizată pentru a crea scenarii de degradare pentru structurile de pod la

scară reală. Informațiile modale obținute privind identificarea și actualizarea

modelului EF au un potențial important în monitorizarea „stării de sănătate” a

structurilor de poduri precum și în evaluarea siguranței în exploatare. Astfel,

metodologia de simulare poate fi folosite în scopul predicției performanțelor


cercetării

46

podului dacă nu sunt disponibile informații privind comportarea sistemului real.

De asemenea, întrucât realizarea de teste experimentale în “situ” sau în

laboratoarele de cercetări seismice are costuri foarte ridicate, experimentările

numerice prezentate în cadrul tezei de doctorat și validate prin studiile de caz

ilustrate pot fi utilizate cu succes în continuare în practică, în vederea

monitorizării ciclice în scopul creșterii rezilienței seismice a structurilor de

poduri.

6.2 Contribuții personale

Prin activitățile de cercetare științifică efectuate pe durata studiilor doctorale am

adus o serie de contribuții personale grupate astfel:

a. Contribuții rezultate din studii documentare și analiza stadiului actual al

tematicii tezei de doctorat

- Realizarea unei sinteze privind actualitatea tematicii de reziliență seismică în

contextul stării actuale a sistemelor de poduri rutiere atât din țară cât și din afara țării,

prezentată în Capitolul 1;

- Efectuarea unei sinteze documentare referitoare la măsurile actuale și imediat

următoare privind remedierea problemelor cu care se confruntă infrastructura de transport,

și în mod deosebit structurile de poduri rutiere din beton armat atât din țara noastră cât și

din afară;

- Realizarea sintezei documentare referitoare la definirea, importanța conceptului

de reziliență seismică și privind aplicațiile acestuia în monitorizarea, evaluarea stării

structurale. Au fost reliefate și posibilele soluții de reabilitare pentru infrastructurile de

poduri rutiere din beton armat;

- Efectuarea unui studiu de sinteză referitor la identificarea efectelor negative pe

care le poate avea un eveniment extreme de tip seism asupra structurilor de poduri rutiere

din beton armat din România;

- Studiul comparativ al normelor actuale de proiectare antiseismică a podurilor

din beton armat din România conform EUROCODE 8 și din Statele Unite ale Americii,

conform standardelor AASHTO;

- Realizarea unui studiu de sinteză asupra conceptului de identificare a sistemelor

cu aplicații în estimarea parametrică pentru modele de poduri rutiere din beton armat.

b. Contribuții privind creșterea rezilienței seismice pentru structurile de

poduri rutiere din beton armat

- Sinteza metodologiilor de calcul aplicată în metodele de estimare parametrică

pentru sistemele dinamice liniare, cu aplicații în modelarea sistemelor de poduri rutiere în

scopul creșterii rezilienței dinamice și seismice;


47

- Adaptarea metodologiei complexe de estimarea parametrică a modelelor

parametrice continue în timp, bazată pe Funcționala Momentului Poisson și aplicarea

acesteia la modele parametrice de poduri rutiere definite în domeniul continuu de timp;

- Conceperea metodologiei de evaluare și estimarea a parametrii structurali

asistată de PARIS software și validarea acesteia în mediul programului de calcul

MATLAB pentru o pilă de pod, redusă la un model cu multiple grade de libertate dinamică

MGLD;

- Realizarea unor analize de simulare numerică pe un model la scară naturală a

unei structuri existente de pod rutier din beton armat Tudor Vladimirescu din municipiul

Iași. Simularea a considerat diverse scenarii de degradare specifice infrastructurilor de

poduri rutiere, în baza rezultatelor experimente reale, in situ, puse la dispoziție de către

firma de proiectare, consultanță și expertizare tehnică de poduri S.C. POD-PROIECT

S.R.L.. Acestea s-au folosit ulterior pentru identificarea parametrilor structurali ai

elementelor degradate din modelele de element finit folosite în cazul studiul de caz pe

structura de pod rutier din beton armat. Apoi modelele degradate rezultate în urma

procesului de identificare parametrică au fost folosite pentru a evalua comportarea

structurală pentru aceste modele în stare degradată.

- Propunerea unei proceduri de simularea numerică, bazată pe studiul de caz

referitor la podul din beton armat Tudor Vladimirescu din municipiul Iași, care conduce la

monitorizarea facilă, cu costuri reduse a comportării structurii pe durata ciclului de viață

precum și considerarea unor posibile intervenții de reabilitare care îmbunătățesc reziliența

seismice a structurii.

6.3 Valorificarea și diseminarea cercetării

Rezultatele cercetării prezentate în teza de doctorat le-am valorificat prin publicații

științifice și participări la manifestării științifice. Astfel am publicat 9 articole și lucrări

științifice din care: 2 lucrări științifică indexate în ISI Proceedings; 5 articole științifice

publicate în reviste din țară recunoscute CNCSIS și B+; 2 lucrări științifice publicate în

volumele unor conferințe naționale. Articolele și lucrările științifice publicate în buletine

științifice, volume ale conferințelor naționale și internaționale, alături de participările la

conferințele științifice naționale și internaționale sunt prezentate în cele ce urmează:

A. Lucrări științifice publicate în volume ISI Proceedings

Teșu, L., Atanasiu, G. M. Dynamic identification of a bridge pile modeled in

continuous-time domain. The Fifth International Symposium on Life -Cycle Civil

Engineering, IALCCE2016, 16-19 October (2016) Delft, The Netherlands, (acceptată și în

publicare).

Teșu, L., Atanasiu, G. M., Comisu, C. C. Parameter estimation of fe model of a

bridge using identification system assited by PARIS software. International Conference –


cercetării

48

Towards a Sustainable Urban Environment, EBUILT-2016, (2016) Iași, România,

(acceptată și în publicare).

B. Lucrări științifice publicate în reviste B+ incluse în baze de date

internaționale

Teșu, L., Atanasiu, G. M. (2012). Applying parameter identification of structural

models assisted by MATLAB. Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Construction.

Architecture Section, T. LVIII(LXII), Fasc. 3, pp. 75-84, ISSN 1224-3884, e-ISSN 2068-

4762.

Teșu, L., Atanasiu, G. M. (2015). Performance Evaluation of Bridges in Iaşi

Seismic Area. Bulletin of the Polytechnic Institute of Jassy, Construction. Architecture

Section, T. LXI (LXV), Fasc. 3, pp. 17-27, ISSN 1224-3884, e-ISSN 2068-4762.

Teșu, L., Atanasiu, G. M., Comisu, C. C. (2016). Parameter estimation and fe

model updating of a full scale bride assited by PARIS software. Bulletin of the Polytechnic

Institute of Jassy, Construction. Architecture Section, T. LXI (LXV), Fasc. 2, ISSN 1224-

3884, e-ISSN 2068-4762, (acceptată și în publicare).

Teșu, L., Atanasiu, G. M. (2016). Model updating of a bridge structure assited by

finite element software PARIS. Journal of Engineering Sciences and Engineering

Innovations, Vol.1, Nr. 1, (acceptată și în publicare).

Teșu, L., Atanasiu, G. M., Comisu, C. C. Parameter estimation in continuous time

domain. Proceedings „Zilele Academice ale ASTR”, ediţia XI, (2016) Tîrgu-Mureș,

România, ISSN 2066-6586 (acceptată și în publicare).

C. Lucrări științifice publicate în volume ale conferințelor

internaționale

Teșu, L., Atanasiu, G. M. (2014). Survey on methods for parametric identification.

Computational Civil Engineering 2014, International Symposium Iasi, Romania, 24 Mai

2014, Iași, România: Editura Societăţii Academice "MATEI -TEIU BOTEZ", pp. 164-173,

ISSN: 2285-2735.

D. Lucrări științifice publicate în volume ale conferințelor naționale

Teșu, L. (2014). Analiza modurilor proprii de vibrație pentru structuri de poduri

asistată de programe de calcul moderne. Creaţii universitare 2014, Al VII-lea Simpozion

Naţional Iaşi, România, pp. 128-135, ISSN 2285-2735.


49

Capitolul 7

7. Bibliografie selectivă

1. Andersen, P. (1997). Identification of civil engineering structures using vector

ARMA models. Thesis (PhD), Aalborg University, Aalborg, Denmark.

2. Atanasiu, G. M. (1989). Identification Method for Correcting the Dynamical

Computational Model of Building Structure. Buletinul IPI, Tomul XXXV (XXXIX),

Fasc. 1-4, pp. 18-25, ISSN: 1224-3884 (p), 2068-4762 (e).

3. Atanasiu, G. M. (2006). Structural dynamics, second edition, Arad, Vasile goldis

university press, ISBN 973-9328-90-3.

4. Atanasiu, G. M. & Horga, V. (2014). Grey-box direct identification of structures

based on continuous-time models. Life-Cycle of Structural Systems. CRC Press, pp.

117-124, ISBN 978-1-138-00120-6.

5. Bălan, Ș., Cristescu, V. & Cornea, I. (1982). Cutremurul de pămînt din România de

la 4 martie 1977, București, Editura Academiei Republicii Socialiste România.

6. Brownjohn, J. M. W. (2007). Structural health monitoring of civil infrastructure.

Philosophical Transactions of the Royal Society of London A: Mathematical,

Physical and Engineering Sciences, Vol. 365, Nr. 1851, pp. 589-622, ISSN 1471-

2962.

7. Bruneau, M., Chang, S. E., Eguchi, R. T., Lee, G. C., O'rourke, T. D., Reinhorn, A.

M., Shinozuka, M., Tierney, K., Wallace, W. A. & Von Winterfeldt, D. (2003). A

framework to quantitatively assess and enhance the seismic resilience of

communities. Earthquake Spectra, 19, 4, 733-752, ISSN 8755-2930.

8. Bruneau, M. & Reinhorn, A. Overview of the resilience concept. 8th US National

Conference on Earthquake Engineering, 2006, pp. 3168-3176.

9. Chandrasekaran, S. & Banerjee, S. (2016). Retrofit Optimization for Resilience

Enhancement of Bridges under Multihazard Scenario. Journal of Structural

Engineering, Vol. 142, Nr. 8, C4015012, ISSN: 0733-9445, e-ISSN: 1943-541X.

10. Cimellaro, G. P., Dueñas-Osorio, L. & Reinhorn, A. M. (2016). Special Issue on

Resilience-Based Analysis and Design of Structures and Infrastructure Systems.

Journal of Structural Engineering, C2016001, ISSN: 0733-9445, e-ISSN: 1943-

541X.

11. Cimellaro, G. P., Reinhorn, A. M. & Bruneau, M. (2010). Seismic resilience of a

hospital system. Structure and Infrastructure Engineering, Vol. 6, Nr. 1-2, pp. 127-

144, ISSN 1573-2479.

12. Comisu, C.-C. & Boaca, G. (2010). Structural identification of bridges: Monitoring,

Maintenance and Repair. IABSE Symposium Report, 97, 24, 46-51, ISSN 2221-3783.


50

13. Deco, A., Bocchini, P. & Frangopol, D. M. (2013). A probabilistic approach for the

prediction of seismic resilience of bridges. Earthquake Engineering & Structural

Dynamics, 42, 10, 1469-1487, ISSN 0098-8847.

14. Domaneschi, M., Limongelli, M. P. & Martinelli, L. Damage Identification in a

Benchmark Cable-Stayed Bridge Using the Interpolation Method. EWSHM - 7th

European Workshop on Structural Health Monitoring, 2014-07-08 2014, Nantes,

France, pp. 2107-2114.

15. Echevarria, A., Zaghi, A. E., Chiarito, V. & Christenson, R. (2014). The seismic,

blast and fire resilience of concrete-filled FRP tube (CFFT) bridge columns. Bridge

Maintenance, Safety, Management and Life Extension. CRC Press, pp. 754-761,

ISBN: 978-1-138-00103-9, e-ISBN: 978-1-315-76069-8.

16. Horga, V. & Ganciu, T. (2009). Identificarea sistemelor continue, Iași, Editura

Politehnium, ISBN 978-978-621-270-3.

17. Lee, S. & Sohn, H. (2006). Active self-sensing scheme development for structural

health monitoring. Smart Materials and Structures, Vol. 15, Nr. 6, pp. 1734–1746,

ISSN 1361-665X.

18. Lynch, J. P. (2007). An overview of wireless structural health monitoring for civil

structures. Philosophical Transactions of the Royal Society of London A:

Mathematical, Physical and Engineering Sciences, Vol. 365, Nr. 1851, pp. 345-372,

ISSN 1364-503X, eISSN 1471-2962.

19. Mackie, P. J., Jara-Diaz, S. & Fowkes, A. S. (2001). The value of travel time savings

in evaluation. Transportation Research Part E: Logistics and Transportation Review,

Vol. 37, (2-3), pp. 91–106, ISSN: 1366-5545.

20. Novara, C., Vincent, T., Hsu, K., Milanese, M. & Poolla, K. (2011). Parametric

identification of structured nonlinear systems. Automatica, 47, 4, 711-721, ISSN

0005-1098.

21. Rao, G. P. & Garnier, H. Numerical illustrations of the relevance of direct

continuous-time model identification. 15th Triennial World Congress,, (2002)

Barcelona, Spain. ISBN/ISSN.

22. Sanayei, M. & Rohela, P. (2014). Automated finite element model updating of full-

scale structures with PARameter Identification System (PARIS). Advances in

Engineering Software, Vol. 67, pp. 99-110, ISSN 0965-9978.

23. Shakhramanyan, A., Kuckartz, J. & Kolotoviche, Y. A. ( 2013). Structural Health

Monitoring System for High-rise and Unique Buildings. Joint International

Symposium on Deformation Monitoring (JISDM-2).

24. Ștefănoiu, D., Culiță, J. & Tudor, F. S. (2012). Abordări experimentale de

identificare a proceselor și fenomenelor, București, Editura AGIR, ISBN 978-973-

720-435-6.


51

25. Teșu, L. & Atanasiu, G. M. (2015). Performance Evaluation of Bridges in Iaşi

Seismic Area. Buletinul IPI, T. LXI (LXV), Fasc. 3, pp. 17-28, ISSN: 1224-3884, e-

ISSN: 2068-4762.

26. Teșu, L. & Atanasiu, G. M. Dynamic identification of a bridge pile modeled in

continuous-time domain. The Fifth International Symposium on Life -Cycle Civil

Engineering, IALCCE2016, 16-19 October 2016a, Delft, The Netherlands, (in print).

27. Teșu, L. & Atanasiu, G. M. (2016b). Model updating of a bridge structure assited by

finite element software PARIS. Journal of Engineering Sciences and Engineering

Innovations, Vol. 1, Nr. 1, (in print).

28. Teșu, L., Atanasiu, G. M. & Comisu, C. C. (2016a). Parameter estimation and fe

model updating of a full scale bride assited by PARIS software. Buletinul IPI, T. LXI

(LXV), Fasc. 5, ISSN: 1224-3884, e-ISSN: 2068-4762.

29. Teșu, L., Atanasiu, G. M. & Comisu, C. C. Parameter estimation in continuous time

domain. Proceedings „Zilele Academice ale ASTR”, ediţia XI, 2016b, Tîrgu-Mureș,

România, ISSN 2066-6586 (in print).

30. Teșu, L., Atanasiu, G. M. & Comisu, C. C. Parameter estimation of fe model of a

bridge using identification system assited by PARIS software. International

Conference – Towards a Sustainable Urban Environment, EBUILT-2016, 2016c,

Iași, România, (in print).

31. Unbehauen, H. & Rao, G. P. (1987). Identification of continuous systems, North-

Holland, Amsterdam.

32. Wenzel, H. (2009). The character of shm in civil engineering. In: Boller, C., Chang,

F. K. & Fujino, Y. (eds.) Encyclopedia of Structural Health Monitoring. Wiley,

Chichester, UK, pp. 2031–2037.

33. Wildavsky, A. (1988). Anticipation Versus Resilience. Searching for Safety.

Transaction Publishing, pp. 77-79, ISBN 978-0-912051-18-5.

Normative și standarde:

**

* Guide Specifications for LRFD Seismic Bridge Design, Aashto, 2009. American

Association of State Highway and Transportation Officials, ISBN: 978-1-

56051-396-4.

**

* Eurocod: Bazele proiectarii structurilor, Sr-En-1990, 2004.

**

* Eurocod: Bazele proiectarii structurilor, Sr-En-1990/A1, 2006.

**

* Eurocod 8: Proiectarea structurilor pentru rezistența la cutremur, Partea 1: Reguli

generale, acțiuni seismice și reguli pentru cladiri. Sr-En-1998-1, 2004.

**

* Eurocod 8: Proiectarea structurilor pentru rezistența la cutremur, Partea 2: Poduri. Sr-

En-1998-2, 2006.

**

* Eurocod 8: Proiectarea structurilor pentru rezistența la cutremur, Partea 5: Fundații,

structuri de susținere și aspecte geotehnice. Sr-En-1998-5, 2004.

**

* Standard de stat: Poduri de șosea - Convoaie tip și clase de încărcare, Stas-3221, 1986.


52

**

* Clasificarea și gruparea acțiunilor pentru podurile de cale ferată și de șosea, Stas-

10101/Ob-87, 1987.

Surse internet:

http://engineering.tufts.edu/cee/people/sanayei/PARIS/LoadPARIS_v14.html; PARIS14

http://pod-proiect.ro/proiecte/; S.C. POD PROIECT S.R.L.

http://www.merriam-webster.com/dictionary/resilience; Webster's Comprehensive

Dictionary. In: Stephenson Smith, S. (ed.) (2003). Trident Press International,

pp. 1946, ISBN: 1582795576.

http://fleetowner.com/blog/bigness-road-bridge-construction.

http://monitorizari.hotnews.ro/stiri-infrastructura_articole-19343352-harta-master-planul-

transport-2-0-drumuri-autostrazi-avea-romania-cat-vor-costa-vezi-modificari-

aparut-fata-varianta-initiala.htm.

http://mt.gov.ro/web14/strategia-in-transporturi/programul-de-guvernare.

http://thehill.com/policy/transportation/228413-sanders-increase-infrastructure-spending.

http://thehill.com/policy/transportation/257797-house-panel-approves-six-year-325b-

highway-bill.

http://wikimapia.org/8431112/ro/Pod-Nicolina.

http://www.digi24.ro/Stiri/Regional/Digi24+Iasi/Stiri/Un+nou+santier+in+Iasi+Pasarela+

Nicolina+va+fi+impracticabila+in.

http://www.drdpiasi.ro/Achiz/2012/Lucrari/2012-11-14-11-PTH%20-

%20Bicaz%202012_V%5B1%5D.2_sEMNAT.pdf.

http://www.governing.com/gov-institute/voices/col-infrastructure-critical-need-

resiliency.html.

http://www.romania-actualitati.ro/podul_peste_olt_de_la_slatina_in_reabilitare_din_2016-

79644.

http://www.sacbee.com/opinion/op-ed/soapbox/article47207350.html.

http://www.ttnews.com/articles/basetemplate.aspx?storyid=36143&t=FHWAs-Nadeau-

Says-States-Need-Long-Term-Highway-Funding.

http://www.wired.com/2013/10/abc/.

http://www.ziuacargo.ro/stiri/focus-stiri/neaga-cnadnr-nu-pierdem-fondurile-europene-

pentru-drumuri-si-poduri-ok-ul-ce-pe-master-plan-intarzie.

https://en.wikipedia.org/wiki/Building_information_modeling.

Documents

Evaluarea sistemelor de poduri rutiere în