Analysis and load rating of Reinforced Concrete Box Culverts (RCBC) without plans using reinforcement index to estimate their steel reinforcements

Abstract

This study considers the analysis and load rating of reinforced concrete box culverts (RCBC) without structural plans using an inferred procedure based on the reinforcement index to estimate the type and location of the steel reinforcement. Existing reinforcement index parameter curves were developed by Virella and Wendichansky (2012) for a group of reinforced concrete box culverts built between 1946 and 1959. All of them have similar clear spans, clear height, and soil fills over the top slab be from 0ft to 5ft. The reinforcement index parameter curves were used to estimate typical steel reinforcements for structural elements of RCBC. The main objective of this study is to recommend a methodology which provides a reliable estimate for the load rating (LR) of reinforced concrete box culverts (RCBC). The general objectives of this project are the following. 1) Validate a methodology to perform Load Rating of reinforced concrete box culvert (RCBC) based on reinforcement index. 2) Demonstrate the accuracy of the Reinforcement Index Parameter for Steel Reinforcement Estimation (RIPSRE) methodology approach. 3) Compute and compare the LR based on the Reinforcement Index parameter for steel reinforcement method (RIPSRE) with a proof load test (PLT). The first stage compared the typical steel reinforcements and load rating of 8 RCBC previously rated with structural plans with the inferred methodology proposed by Virella and Wendichansky (2012), (RIPSRE). The second stage compared load rating of 7 RCBC load rated by proof load test with the RIPSRE methodology. The RIPSRE methodology provides their curves to estimate steel reinforcement based on clear span length of the RCBC: a) Upper Bound Curve; b) Average Bound Curve; c) Lower Bound Curve. This study found that ratings for RCBC for which the steel reinforcement was estimated by using the lower bound curve, provide closer agreement with ratings from RCBC with structural drawings. In some cases, the use of the lower bound curve results in over conservative results, however, some guidelines are provided in this study for the estimation of the steel reinforcement for RCBC with no structural drawings, built on Puerto Rico from 1940’s to 1980’s.

Este estudio considera el análisis y capacidad de carga (conocido como load rating en inglés) de atajeas de caja en hormigón reforzado (RCBC, por sus siglas en inglés) sin planos estructurales, usando un procedimiento inferido basado en el índice de refuerzo para estimar el tipo y la localización de los refuerzos de acero. Las curvas existentes sobre el parámetro de índice de refuerzo fueron desarrolladas por Virella y Wendichansky (2012) con un grupo de RCBC construidos entre 1946 y 1959. Todas estas atajeas tienen en común sus luces libres, alturas libres y suelo de relleno encima de la losa superior que va de 0ft a 5ft. Las curvas del parámetro de índice de refuerzo fueron usadas para estimar los aceros típicos de refuerzo en los elementos estructurales de los RCBC. El objetivo principal de este estudio es, el recomendar una metodología el cual provea un estimado confiable del load rating (LR por sus siglas en ingles) de las atajeas cuadradas en hormigón reforzadas (RCBC). Los objetivos generales de este proyecto son los siguientes. 1) Validar una metodología para realizar LR de RCBC. 2) Demostrar la precisión de la metodología de los Parámetros de Índice de Refuerzo para el Estimado de los Aceros de Refuerzo (RIPSRE por sus siglas en inglés). 3) Calcular y comparar el LR basado en la metodología RIPSRE con la prueba de verificación de carga (PLT por sus siglas en ingles). La primera etapa compara los aceros típicos de refuerzos y el load rating de 8 RCBC previamente calificados con los planos estructurales y con la metodología RIPSRE propuesta por Virella y Wendichansky (2012), (RIPSRE). La segunda etapa comparo los load ratings de 7 RCBC calificados por la prueba de verificación de carga con la metodología RIPSRE. La metodología RIPSRE proporciona unas curvas de estimado de refuerzo de acero basado en la luz libre de los RCBC: a) curva límite superior; b) curva límite promedio; c) curva límite inferior. Este estudio encontró que la calificación para los RCBC para los aceros de refuerzos estimados por la curva límite inferior, proporciono el acuerdo más cercano con las calificaciones de los RCBC con planos estructurales. En algunos casos, el uso de la curva límite inferior resulto en un resultado sobre conservador, sin embargo, ciertas guías fueron provistas en este estudio para el estimado de los aceros de refuerzo en RCBC sin planos estructurales, construidos en Puerto Rico en 1940 hasta 1980.