Αξιοποίηση παρατηρήσεων ρομποτικού γεωδαιτικού σταθμού και δεδομένων σαρωτή Laser για την γεωμετρική παρακολούθηση γέφυρας
Robotic geodetic station observations analysis and Laser scanner data utilization for bridge geometric monitoring
Λέξεις-κλειδιά
RTS ; Παρακολούθηση γέφυρας ; Δυναμική συμπεριφορά ; Ιδιοσυχνότητα ; Φυσική συχνότητα ; Ρομποτικός γεωδαιτικός σταθμός ; Tracking ; Sets of Angles ; Σαρωτής laser ; Laser scannerΠερίληψη
Οι γέφυρες ως κατασκευές αποτελούν αναπόσπαστο κομμάτι της ανθρώπινης κοινότητας καθώς εξυπηρετούν καθημερινά τις ανάγκες για μετακίνηση. Ανεξάρτητα από το είδος, το σχήμα και το μέγεθος, υφίστανται καθημερινά καταπονήσεις και φθορές, συνεπώς είναι σκόπιμη η παρακολούθηση τους με μεθόδους ακριβείας. Τέτοιες τεχνικές αναλύονται σε πληθώρα εργασιών συμπεριλαμβανομένου και της παρούσας.
Η εν λόγω διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια ολοκλήρωσης του προγράμματος σπουδών προπτυχιακού επιπέδου, του τμήματος «Μηχανικών Τοπογραφίας και Γεωπληροφορικής» της ροής «Τοπογραφίας» με εμβάθυνση την «Γεωδαισία», της σχολής «Μηχανικών» του Πανεπιστημίου Δυτικής Αττικής. Στόχος της είναι η παρουσίαση σύγχρονων γεωδαιτικών τεχνικών για την γεωμετρική παρακολούθηση γεφυρών.
Συγκεκριμένα, εστιάζει στην χρήση τρισδιάστατου σαρωτή laser για την γεωμετρική τεκμηρίωση δύο ολόσωμων κιβωτοειδούς διατομής γεφυρών κατασκευασμένες από οπλισμένο σκυρόδεμα στην Πέτρου Ράλλη και αξιοποίηση των παρατηρήσεων ρομποτικού γεωδαιτικού σταθμού για την παρακολούθηση της δυναμικής συμπεριφοράς τους. Για τον σκοπό αυτό προκειμένου να δημιουργηθεί το τρισδιάστατο μοντέλο της εκάστοτε γέφυρας και στην συνέχεια να δημιουργηθούν μετρητικά προϊόντα για αυτές, με χρήση σαρωτή laser πραγματοποιήθηκαν με γνώμονα η αλληλοεπικάλυψη να είναι της τάξης του 60%, 26 σαρώσεις οι οποίες ενώθηκαν με ακρίβεια RMS 9-13 mm. Στην συνέχεια, δημιουργήθηκαν οι κατόψεις και 35 διατομές για την νότια και 7 για την βόρεια γέφυρα. Έπειτα, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις πεδίου με χρήση ρομποτικού γεωδαιτικού σταθμού. Όσον αφορά την βόρεια γέφυρα, χρησιμοποιήθηκαν δύο αυτοκόλλητοι στόχοι για τις παρατηρήσεις με την τεχνική «Sets of Angles» και δύο πρίσματα για την τεχνική του «Tracking» χωρίς να προσφέρουν κάποιο αξιόλογο αποτέλεσμα. Συγκεκριμένα για την πρώτη τεχνική πραγματοποιήθηκαν δύο σειρές μετρήσεων 10 και 6 περιόδων, ενώ για την δεύτερη, έγιναν μετρήσεις για 1 λεπτό με περίοδο μέτρησης ανά 2 sec, 1 sec, 0.5 sec, 0.2 sec και 0.1 sec. Αντίθετα για την νότια γέφυρα πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις με την τεχνική του «Tracking» με χρήση τεσσάρων πρισμάτων τοποθετημένα σε 8 σημεία. Το ένα από τα 4 πρίσματα τοποθετήθηκε αριστερά από τον αρμό συστολής – διαστολής πάνω από το ακρόβαθρο, ενώ ένα δεύτερο μπήκε σε κοντινή του απόσταση δεξιά από τον αρμό. Πιο αναλυτικά, το κάθε σημείο μετρήθηκε με διάρκεια 15 λεπτών και συχνότητα μέτρησης τα 2Hz. Οι μετρήσεις έλαβαν χώρα χωρίς την διακοπή της κυκλοφορίας των οχημάτων. Η διαδικασία της ανάλυσης των χρονοσειρών που προέκυψαν έγινε με χρήση του «γρήγορου μετασχηματισμού Fourier» (FFT), του οποίου τα αποτελέσματα έδειξαν για το τμήμα μεταξύ των δύο αρμών, τρεις επικρατέστερες φυσικές συχνότητες στην κατά Χ μετακίνηση (0.001106 Hz, 0.001654 Hz και 0.003053 Hz) δύο στον Υ άξονα (0.001109 Hz και 0.002219 Hz) και τρεις στην κατακόρυφη (0.001106 Hz, 0.001663 Hz και 0.002205 Hz). Τέλος, όσον αφορά το τμήμα στο ακρόβαθρο, προέκυψαν δύο επικρατέστερες ιδιοσυχνότητες για τις μετακινήσεις και στους τρεις άξονες. Για τον Χ η πρώτη έχει τιμή 0.002611 Hz και η δεύτερη 0.001958 Hz, για τον Υ 0.010444 Hz και 0.001305 Hz και τέλος για τον Ζ 0.001305 Hz και 0.002611 Hz.
Περίληψη
Bridges as structures are an integral part of the human community as they serve daily transportation needs. Regardless of the type, shape, and size, there are daily stresses and wear, so monitoring them with precise methods is advisable. Such techniques are analyzed in numerous papers including the present one. This diploma thesis was prepared as part of the undergraduate level study program, in the Department of "Topography and Geoinformatics" of the "Topography" stream with an in-depth study of "Geodesy", of the "Engineering" faculty of the University of West Attica. It aims to present modern geodetic techniques for the geometric monitoring of bridges. Specifically, it focuses on using a 3D laser scanner for the geometric documentation of two full-body box-section bridges made of reinforced concrete in Petrou Ralli street and the utilization of robotic geodetic station observations to monitor their dynamic behavior. For this purpose, to create the three-dimensional model of each bridge and then to create measurement products for them, using a laser scanner, 26 scans were performed with an overlap of 60%, which were joined with an RMS accuracy of 9- 13 mm. Subsequently, floor plans and 35 cross-sections for the southern and 7 for the northern bridge were created. Field measurements were then carried out using a robotic geodetic station. Regarding the north bridge, two adhesive targets were used for observations with the "Sets of Angles" technique and two prisms for the "Tracking" technique without offering any appreciable result. Specifically, for the first technique, two series of measurements of 10 and 6 periods were carried out, while for the second, measurements were made for 1 minute with a measurement period of 2 sec, 1 sec, 0.5 sec, 0.2 sec, and 0.1 sec. On the contrary, for the southern bridge, measurements were made with the "Tracking" technique using four prisms placed at 8 points. One of the 4 prisms was placed to the left of the contraction-expansion joint above the abutment, while a second one was placed close to it to the right of the joint. In more detail, each point was measured with a duration of 15 minutes and a measurement frequency of 2Hz. The measurements took place without stopping the traffic of vehicles. The process of analyzing the resulting time series was done using the "fast Fourier transform" (FFT), whose results showed for the section between the two joints, three dominant natural frequencies for Χ-axis movement (0.001106 Hz, 0.001654 Hz, and 0.003053 Hz) two Υ-axis (0.001109 Hz, and 0.002219 Hz) and three in vertical (0.001106 Hz, 0.001663 Hz, and 0.002205 Hz). Finally, regarding the section at the abutment, two dominant eigenfrequencies emerged for the movements in all three axes. For X the first has a value of 0.002611 Hz and the second 0.001958 Hz, for Y 0.010444 Hz and 0.001305 Hz, and finally for Z 0.001305 Hz and 0.002611 Hz.
Αριθμός σελίδων
106Σχολή
Σχολή ΜηχανικώνΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Μηχανικών Τοπογραφίας και ΓεωπληροφορικήςΓλώσσα
ΕλληνικάΣυλλογή
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές