Αξιοποίηση γεωδαιτικών μεθόδων για την παρακολούθηση ταλαντώσεων του καταστρώματος της πεζογέφυρας Calatrava

Τραπεζόντα, Αικατερίνη; Trapezonta, Aikaterini

dc.contributor.author	Τραπεζόντα, Αικατερίνη	el
dc.contributor.author	Trapezonta, Aikaterini	en
dc.date.accessioned	2025-01-15T12:46:17Z
dc.date.available	2025-01-15T12:46:17Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/60753
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.28449
dc.rights	Default License
dc.subject	Παρακολούθηση δυναμικής συμπεριφοράς	el
dc.subject	Πεζογέφυρα Calatrava	el
dc.subject	Τοπογραφικές μέθοδοι	el
dc.subject	Calatrava pedestrian bridge	en
dc.subject	Bridge monitoring	en
dc.subject	Geodetic methods	el
dc.title	Αξιοποίηση γεωδαιτικών μεθόδων για την παρακολούθηση ταλαντώσεων του καταστρώματος της πεζογέφυρας Calatrava	el
dc.title	"Utilization of Geodetic Methods for Monitoring Oscillations of the Calatrava Pedestrian Bridge Deck"	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Τοπογραφία	el
heal.classification	Γεωδαισία	el
heal.classification	Παρακολούθηση δυναμικής συμπεριφοράς	el
heal.classification	Geodesy	en
heal.classification	Bridge monitoring	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2024-07-16
heal.abstract	Οι γέφυρες αποτελούν κατασκευαστικά έργα μεγάλης σημασίας, καθώς εξασφαλίζουν την σύνδεση μεταξύ τόπων, που χωρίζονται είτε από φυσικά είτε από τεχνητά εμπόδια. Χάρη στην ύπαρξη τους προωθούνται οι εύκολες και γρήγορες μετακινήσεις και κατά συνέπεια ευνοείται το εμπόριο, η οικονομία, η μετάδοση γνώσεων και γενικότερα η ανάπτυξη πληθώρας τομέων της κοινωνίας. Ωστόσο, όπως όλα τα δομικά έργα έτσι και οι γέφυρες υπόκεινται σε καταπονήσεις, παραμορφώσεις και φθορές κατά την διάρκεια της ζωής τους, που οφείλονται στους διάφορους τύπους φορτίων που τους ασκούνται. Κρίνεται, λοιπόν, απαραίτητη η παρακολούθηση της δυναμικής συμπεριφοράς τέτοιου είδους κατασκευών με μεθόδους ακριβείας, με σκοπό την μελέτη της υγείας τους και την πρόληψη τυχών αστοχιών. Ο προσδιορισμός της κινηματικής συμπεριφοράς των κατασκευών μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε με μεθόδους πειραματικής μηχανικής είτε με γεωδαιτικές μεθόδους. Στις μεθόδους πειραματικής μηχανικής αξιοποιείται εξοπλισμός που περιλαμβάνει επιταχυνσιόμετρα, οπτικές ίνες, κλισίμετρα και επιμηκυνσιόμετρα. Αντίστοιχα, στις γεωδαιτικές μεθόδους χρησιμοποιούνται γεωδαιτικοί σταθμοί αυτόματης αναγνώρισης στόχου, συστήματα παγκόσμιου δορυφορικού εντοπισμού, συστήματα μικροκυματικής συμβολομετρίας radar, συστήματα laser 3D σάρωσης και συστήματα βιντεομετρίας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιείται η αξιοποίηση γεωδαιτικών μεθόδων για την παρακολούθηση ταλαντώσεων του καταστρώματος πεζογέφυρας. Η εν λόγω διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια ολοκλήρωσης προπτυχιακών σπουδών της Σχολής Αγρονόμων & Τοπογράφων Μηχανικών – Μηχανικών Γεωπληροφορικής του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Η εργασία εκπονήθηκε στον τομέα «Τοπογραφίας» (Ροή I) και συγκεκριμένα στην περιοχή της «Γεωδαισίας». Αντικείμενο της μελέτης είναι η αξιοποίηση τόσο ολοκληρωμένου ρομποτικού γεωδαιτικού σταθμού όσο και δεκτών GNSS για την παρακολούθηση ταλαντώσεων του καταστρώματος της πεζογέφυρας Calatrava. Αρχικά, πραγματοποιήθηκαν δοκιμαστικές μετρήσεις στο γραφείο με χρήση του RTS TM30, με σκοπό την επιλογή του καταλληλότερου πρίσματος για τις μετρήσεις πεδίου. Έπειτα, ακολούθησε η διεξαγωγή Ελέγχου Ζ στις δοκιμαστικές μετρήσεις, καθώς και η διαδικασία Data Snooping όπου και αναδείχθηκε το πρίσμα Leica Circ Prism ως το καταλληλότερο. Στις 07/12/2023 με χρήση του ολοκληρωμένου γεωδαιτικού σταθμού TM30, του πρίσματος Leica Circ Prism και με διεξαγωγή της τεχνικής Tracking μετρήθηκαν διαδοχικά τέσσερα σημεία στο κατάστρωμα της γέφυρας. Αφού επιλέχθηκε στο όργανο η συχνότητα 10 Hz για την λήψη μετρήσεων, αυτές έλαβαν χώρα για χρονικό διάστημα 5 λεπτών. Ωστόσο, όπως διαπιστώθηκε αργότερα από το πλήθος των μετρήσεων, το όργανο φαίνεται να μέτραγε σε μικρότερη συχνότητα. Την Παρασκευή 12/04/2024 διεξάχθηκαν μετρήσεις στην πεζογέφυρα Calatrava με την χρήση δεκτών GPS Triumph-1 Javad. Πιο αναλυτικά, εφαρμόστηκαν δύο μέθοδοι για την γεωμετρική παρακολούθηση του τεχνικού έργου. Πρώτα εφαρμόστηκε η μέθοδος RTK (Real Time Kinematic) και στην συνέχεια η μέθοδος PPK (Post Processed Kinematic). Κατά την διάρκεια της διεξαγωγής της μεθόδου RTK ο δέκτης Base τοποθετήθηκε σε σημείο με ανοικτό ορίζοντα κάτω από την πεζογέφυρα και ο δέκτης Rover τοποθετήθηκε πάνω στον κατάστρωμα αυτής. Αφού προσδιορίστηκαν οι συντεταγμένες του δέκτη Base, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις σε συχνότητα 5 Hz για χρονικό διάστημα 15 λεπτών. Εντούτοις, έγινε φανερό από το αρχείο των μετρήσεων ότι ο δέκτης κατέγραφε με συχνότητα περίπου 1 Hz. Έπειτα, εφαρμόστηκε η μέθοδος PPK κατά την οποία οι δύο δέκτες λειτουργούσαν ανεξάρτητα και η επίλυση των μετρήσεων πραγματοποιήθηκε εκ των υστέρων και όχι σε πραγματικό χρόνο. Η εν λόγω μέθοδος εφαρμόστηκε, καθώς επέτρεπε θεωρητικά την λήψη μετρήσεων σε μεγαλύτερη συχνότητα, αυτή των 20 Hz. Πρακτικά, έγινε φανερό ότι η συχνότητα καταγραφής ήταν περίπου 5 Hz. Στη συνέχεια, ακολούθησε η επεξεργασία των μετρήσεων, η οποία για κάθε μέθοδο ήταν διαφορετική. Στις μετρήσεις που λήφθηκαν με το RTS πραγματοποιήθηκε Έλεγχος Ζ για την εξάλειψη χονδροειδών σφαλμάτων στις κατακόρυφες γωνίες και μετά διαδικασία Data Snooping για την αφαίρεση των εν λόγω μετρήσεων. Επιπρόσθετα, πραγματοποιήθηκε επεξεργασία των μετρήσεων που λήφθηκαν με την μέθοδο PPK στο λογισμικό RTKPOST, με σκοπό την εκτίμηση των συντεταγμένων. Σε επόμενο στάδιο πραγματοποιήθηκε ανάλυση των χρονοσειρών που δημιουργήθηκαν με χρήση του Γρήγορου Μετασχηματισμού Fourier (FFT). Με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης των μετρήσεων, που έγιναν με ολοκληρωμένο ρομποτικό γεωδαιτικό σταθμό (RTS), τα μέγιστα εύρη ταλάντωσης του καταστρώματος της πεζογέφυρας Calatrava στον κατακόρυφο άξονα κυμαίνονται από 1.6 mm έως 2.6 mm και η ιδιοσυχνότητα είναι περίπου 1.23 Hz. Επιπλέον, με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης των μετρήσεων, που έγιναν με χρήση δεκτών GNSS, τα μέγιστα εύρη ταλάντωσης στον κατακόρυφο άξονα του καταστρώματος της πεζογέφυρας Calatrava κυμαίνονται από 48.6 mm έως 50 mm και η ιδιοσυχνότητα είναι 1 Hz.	el
heal.abstract	Bridges are construction works of great importance, as they provide a link between places separated by either natural or artificial barriers. Their existence promotes easy and rapid transportation and thus favors trade, the economy, the transmission of knowledge and, in general, the development of many sectors of society. However, like all structural works, bridges are subject to stresses, deformations and damage during their lifetime, due to the various types of loads they are subjected to. It is therefore necessary to monitor the dynamic behavior of such structures using precision methods in order to study their health and prevent any failure. The determination of the kinematic behavior of structures can be carried out either by experimental engineering methods or by geodetic methods. Experimental engineering methods make use of equipment including accelerometers, fiber optics, tilt sensors and strain gauges. Geodetic methods use geodetic automatic target recognition stations, global positioning satellite systems, microwave radar interferometry systems, 3D laser scanning systems and videometry systems. In this thesis, the utilization of geodetic methods for the monitoring of pedestrian bridge deck oscillations is carried out. This thesis was prepared in the context of the completion of undergraduate studies at the School of Rural, Surveying & Geoinformatics Engineering of the National Technical University of Athens. The thesis was carried out in the scientific area of "Topography" (Flow I) and specifically in the area of "Geodesy". In this study, both an integrated robotic geodetic station and GNSS receivers are used to monitor oscillations of the deck of the Calatrava pedestrian bridge. Initially, test measurements were carried out in the office using the RTS TM30, in order to select the most suitable prism for the field measurements. This was followed by conducting a Z-Control on the test measurements, as well as a Data Snooping procedure where the Leica Circ Prism was identified as the most suitable prism. On 07/12/2023 using the TM30 integrated geodetic station, the Leica Circ Prism and by conducting the Tracking technique, four points were measured successively on the bridge deck. The RTS was set up to take measurements at a frequency of 10 Hz over a period of 5 minutes. However, as was later determined by the number of measurements, the instrument appeared to be measuring at a lower frequency. On Friday 12/04/2024, measurements were conducted on the Calatrava pedestrian bridge using Triumph-1 Javad GPS receivers. Specifically, two methods were applied for the geometric monitoring of the pedestrian bridge. First, the RTK (Real Time Kinematic) method was applied and then the PPK (Post Processed Kinematic) method. During the RTK method, the Base receiver was placed at a point with an open horizon under the pedestrian bridge and the Rover receiver was placed on its deck. After the coordinates of the Base receiver were determined, measurements were carried out at a frequency of 5 Hz for a period of 15 minutes. However, it became apparent from the measurement log that the receiver recorded at a frequency of about 1 Hz. Then, the PPK method was applied, in which the two receivers were operating independently and the resolution of the measurements was performed afterwards and not in real time. This method was applied as it theoretically allowed measurements to be taken at a higher frequency, that of 20 Hz. Later, it became apparent that the recording frequency was about 5 Hz. Afterwards, the processing of the measurements was conducted, which was of different kind for each method. On the measurements taken with RTS, a Z-Control was performed to eliminate gross errors in the vertical angles, followed by a Data Snooping procedure to remove these measurements. In addition, processing of the measurements taken with the PPK method was performed in RTKPOST software to obtain the coordinates. Then, an analysis of the time series generated using the Fast Fourier Transform (FFT) was carried out. Based on the results of the analysis of the measurements made with an integrated robotic surveying station (RTS), the maximum oscillation amplitudes on the Z-axis of the Calatrava footbridge deck range from 1.6 mm to 2.6 mm and the natural frequency is approximately 1.23 Hz. In addition, based on the results of the analysis of the measurements made using GNSS receivers, the maximum oscillation amplitudes on the Z-axis of the Calatrava footbridge deck oscillation range from 48.6 mm to 50 mm and the natural frequency is 1 Hz.	en
heal.advisorName	Αναστασίου, Δημήτριος	el
heal.advisorName	Anastasiou, Dimitrios	en
heal.committeeMemberName	Γκίκας, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Gikas, Vasileios	en
heal.committeeMemberName	Πηνιώτης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Piniotis, Georgios	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Τοπογραφίας. Εργαστήριο Γενικής Γεωδαισίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	94 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false