Seismic performance of SMA-Reinforced ECC pier system of the Salitral Bridge

Abstract

Los emergentes materiales inteligentes cambian el paradigma de diseño de la etapa de no-colapso a no-daño después de cargas extremas y uso inmediato. La aleación Nitinol con memoria de forma súper-elásticas (SMA) es un material emergente que recuerda su forma original después de deformado inmediatamente que es descargado, combinando el Níquel y el Titanio en una aleación. El “Compuesto Cementicio Ingenieril” (ECC) es un concreto flexible con un comportamiento dúctil comparado al concreto ordinario, permite altos esfuerzos en tensión y produce microgrietas en él. Usando el Súper-elástico SMA (SE-SMA) y ECC combinados en las zonas de rotación principales puede ser eliminadas las rótulas plásticas en la estructura después de cargas extremas. El costo inicial del uso del SMA-ECC en las pilas de un puente es 5% más del costo inicial que usando ordinario RC (Clines, 2017). Pero si se considera el costo de rehabilitación y mantenimiento de la estructura el SMA-ECC representa grandes ventajas. La capacidad de recuperación del sistema de marcos SMA-ECC es incrementado en un 90% inducido con carga lateral. El análisis estadístico mostró que existen diferencias significativas usando SMA y ECC juntos, pero no cada uno por separado.

The emerging smart materials change the paradigm of design from the no-collapse stage to no-damage after extreme loading and immediate use. The superelastic Nitinol shape memory alloys (SMA) is an emergent material that remembers its original shape after plastic strain, combining the Nickel and Titanium in an alloy. The Engineering Cementitious Concrete (ECC) is a bendable concrete with a ductile behavior compared to regular concrete, allow high tensile stresses and produce recoverable micro-cracks in it. Using the Superelastic SMA (SE-SMA) and ECC combined in the main rotation zones of the piers can eliminate the plastic hinges in the structure after extreme loading. The initial cost of the use of SMA-ECC in the piers of the bridge is 5% more of the initial value that using ordinary RC (Clines, 2017). However, it is considered the cost of the retrofit and maintenance of the structure the value of the SMA-ECC represents unique advantages. The recovery capacity of the SMA-ECC frame system of the Salitral bridge increased to an average of 90% with lateral load induced. The statistical analysis showed that there are significant differences in the recovery capacity using SMA and ECC combined, but not each one separately.