Identifying the reasons for existing damages in masonry arch viaducts using a terrestrial laser scanner
Tutor / Supervisor
Student
Ferretiz Gatica, Luis Emanuel
Document type
Master thesis
Date
2024
rights
Open Access
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
El projecte té com a objectiu investigar i detectar les principals causes dels danys i deformacions existents del viaducte de la Joncadella amb l'ús de núvols de punts, que es recullen mitjançant l'aplicació de l'escàner làser terrestre (TLS od LIDAR). L'objectiu inicial de la investigació és revisar breument el comportament estructural dels ponts d'arc de maçoneria, incloses les metodologies de construcció, i els defectes més comuns. A més, l'explicació de com l'ús de noves tecnologies que facilitin la construcció dels models 3D pot esdevenir una gran eina per identificar què es podria estar desenvolupant en l'estructura i trobar les causes dels danys existents en les estructures històriques. Es va dur a terme una revisió bibliogràfica a través de la identificació de com funcionen els arcs i la seva manera de desenvolupar mecanismes de fallada, i sobre l'enfocament dels mètodes no destructius que s'utilitzen per obtenir informació de les estructures històriques analitzades. Es va organitzar l'estudi de taula necessari per a l'estudi del pont de maçoneria, dins del qual es va incloure informació sobre el disseny i la construcció originals, els materials utilitzats, les intervencions realitzades en el passat i les modificacions geomètriques. El següent pas va ser la visita al lloc on es va recollir algun núvol de punts mitjançant escàner làser terrestre, es van prendre fotografies i es van fer mesures mètriques, totes aquestes eines són addicionals a la inspecció visual crucial. La informació recollida va permetre construir un model geomètric 3D de la part de maçoneria existent del Viaducte de la Joncadella, mostrant només les característiques externes del pont. Aquest model va ser analitzat posteriorment com un model bidimensional comparant formes ideals versus formes deformades reals.
El proyecto tiene como objetivo investigar y detectar las principales causas de los daños y deformaciones existentes en el Viaducto de la Joncadella con el uso de nubes de puntos, que se recogen mediante la aplicación de escáner láser terrestre (TLS o LIDAR). El objetivo inicial de la investigación es repasar brevemente cómo es el comportamiento estructural de los puentes arco de mampostería, incluyendo las metodologías constructivas, y los defectos más comunes. Además, la explicación de cómo el uso de las nuevas tecnologías que facilitan la construcción de modelos 3D puede convertirse en una gran herramienta para identificar lo que podría estar desarrollándose en la estructura y encontrar las causas de los daños existentes en las estructuras históricas. Se realizó una revisión bibliográfica a través de la identificación del funcionamiento de los arcos y su forma de desarrollar los mecanismos de fallo, y sobre el enfoque de los métodos no destructivos que se utilizan para obtener información de las estructuras históricas analizadas. Se organizó el estudio documental necesario para el puente de mampostería estudiado, en el que se incluyó información sobre el diseño y la construcción originales, los materiales utilizados, las intervenciones realizadas en el pasado y las modificaciones geométricas. El siguiente paso fue la visita a la obra, en la que se recopilaron nubes de puntos mediante un escáner láser terrestre, se tomaron fotografías y se realizaron mediciones métricas; todas estas herramientas son adicionales a la crucial inspección visual. La información recopilada permitió construir un modelo geométrico en 3D de la parte de mampostería existente del Viaducto de la Joncadella, mostrando únicamente las características externas del puente; este modelo se analizó posteriormente como modelo bidimensional
The actual research project aims to investigate and detect the main causes of existing damages and deformations of Joncadella Viaduct with the use of point clouds, which are gathered by the application of terrestrial laser scanner (TLS od LIDAR). The initial purpose of the investigation is to briefly review the how the structural behavior of masonry arch bridges is, including construction methodologies, and most common defects. In addition, the explanation of how the use of new technologies that facilitate the 3D models construction can become a great tool for identifying what could be developing in the structure and find the causes of the existing damages on historical structures. A literature review was conducted through the identification of how arches work and its way of developing failure mechanisms, and about the approach to non-destructive methods that are used to obtain information from analyzed historical structures. The necessary desk study was organized for the study masonry bridge, within which there was included information about original design and construction, materials used, interventions made in the past, and geometrical modifications. The following step was the site visit where some point cloud was gathered using terrestrial laser scanner, photographs were taken, and metrical measures were made, all these tools are additional to the crucial visual inspection. The information gathered allowed to build a 3D geometrical model of the existing masonry part of the Joncadella Viaduct, only showing the external characteristics of the bridge; this model was analyzed later as a bidimensional model comparing ideal shapes versus actual deformed shapes. The second phase is composed of the analysis of the point cloud made with the laser scanner information, identifying the possible failure mechanisms graphically.
Location
