Numerical modelling and damage analysis of a masonry arch bridge prototype
Los puentes de arco de mampostería (MAB), a pesar de su importancia en las redes de transporte modernas, generan preocupacion en el ámbito de su seguridad estructural debido al deterioro relacionado con su antigüedad y a las limitaciones de diseño frente a las demandas de carga actuales. Si bien la...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Fecha de publicación: | 2025 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) |
| Repositorio: | UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:upcommons.upc.edu:2117/440498 |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2117/440498 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Masonry bridges Materials--Fatigue Masonry arch bridge Structural health monitoring Damage detection Vibration-based, damage indicators Modal flexibility Curvature Strain energy Numerical modeling. Ponts de maçoneria Materials--Fatiga Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil::Infraestructures i modelització dels transports |
| Sumario: | Los puentes de arco de mampostería (MAB), a pesar de su importancia en las redes de transporte modernas, generan preocupacion en el ámbito de su seguridad estructural debido al deterioro relacionado con su antigüedad y a las limitaciones de diseño frente a las demandas de carga actuales. Si bien la monitorización estructural basada en vibraciones (SHM) ofrece un enfoque prometedor para la detección temprana de daños, su aplicación en MAB se ve limitada por la complejidad del comportamiento de la mampostería y los desafíos de su modelización. Esta tesis, titulada “ Numerical Modelling and Damage Analysis of a Masonry Arch Bridge Prototype”, aborda dichas cuestiones mediante una investigación numérica sobre la influencia de la degradación física en el comportamiento mecánico y dinámico de un espécimen de puente de arco de mampostería a escala de laboratorio. Para dicho fin, se desarrolló un modelo de elementos finitos en 3D del puente utilizando el software STKO. Se realizó un análisis estático no lineal bajo cargas progresivas hasta la rotura, y se efectuaron análisis modales en varias etapas para extraer respuestas físicas (desplazamientos, deformaciones, tensiones) y dinámicas (frecuencias naturales, formas modales). Se analizaron parámetros de daño basados en vibraciones, como MAC, COMAC, curvatura modal, energía de deformación modal y flexibilidad modal, evaluando su sensibilidad, fiabilidad y capacidad para localizar daños. Los resultados mostraron que la degradación estructural afectó significativamente tanto al comportamiento mecánico como al dinámico. La primera frecuencia natural se redujo en un 45% desde el estado sin daños hasta el estado de fallo, lo que confirma una degradación global de la rigidez de aproximadamente un 70%. La flexibilidad modal fue el indicador más eficaz para detectar y localizar daños, especialmente en regiones no lineales. |
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