Numerical modelling of Joncadella Viaduct and evaluation of its life cycle
Tutor / Supervisor
Student
Adriaenssen, Mats
Document type
Master thesis
Date
2024
rights
Open Access
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
Los puentes de arcos de mampostería (MAB) son vitales para las infraestructuras de transporte europeas, ya que representan el 40% de los puentes ferroviarios y el 25% de los de carretera. A pesar de su utilidad e importancia cultural, muchos MAB sufren deterioro de los materiales y problemas estructurales, por lo que no cumplen las normas de seguridad actuales. Por ello, es crucial realizar evaluaciones exhaustivas, como la modelización por elementos finitos (MEF).
Esta tesis, «Modelización numérica del viaducto de la Joncadella y evaluación de su ciclo de vida», emplea el MEF para estudiar el viaducto de la Joncadella, un MAB ferroviario centenario. Inicialmente con arcos de mampostería y una viga de celosía de acero, el viaducto fue modificado en la década de 1950 con arcos de hormigón no armado. La investigación examina el comportamiento estático y dinámico del viaducto, sus deformaciones y tensiones en diversas condiciones, comparando los estados original y actual del puente.
Se crearon tres modelos 3D detallados: uno para el estado actual, otro para el estado original y otro para la fase de construcción. Los análisis incluyeron análisis modal, análisis de gravedad lineal y una simulación dinámica de cruce de trenes. Los resultados indican que el estado actual del puente experimenta altas aceleraciones bajo carga dinámica y tensiones de tracción significativas, aunque presenta desplazamientos verticales menores que el estado original. A pesar de estos problemas, la fase de construcción no afectó significativamente a las tensiones o deformaciones en comparación con el modelo de puente original.
Masonry Arch Bridges (MABs) are vital to Europe's transport infrastructure, making up 40% of railway and 25% of roadway bridges. Despite their utility and cultural significance, many MABs suffer from material decay and structural issues, failing to meet current safety standards. Thus, comprehensive assessments, such as Finite Element Modelling (FEM), are crucial.
This thesis, “Numerical Modelling of Joncadella Viaduct and Evaluation of its Life Cycle,” employs FEM to study the Joncadella Viaduct, a century-old railway MAB. Initially featuring masonry arches and a steel lattice girder, the viaduct was modified in the 1950s with unreinforced concrete arches. The research examines the viaduct's static and dynamic behavior, deformations, and stresses under various conditions, comparing the original and current states of the bridge.
Three detailed 3D models were created: one for the current state, one for the original state, and one for the construction phase. Analyses included modal analysis, linear gravity analysis, and a dynamic train crossing simulation. Findings indicate that the current bridge state experiences high accelerations under dynamic loading and significant tensile stresses, although it has smaller vertical displacements than the original state. Despite these issues, the construction stage did not significantly affect stresses or deformations compared to the original bridge model.
Location
