Monitoramento dinâmico de estruturas por diferentes técnicas geodésias simultaneamente : estudo de caso de um ponto da passarela Politécnico-Botânico da UFPR

Abstract

Resumo: O monitoramento geodésico de estruturas é uma das atividades da engenharia que contribuem para avaliar o comportamento de determinados pontos de uma estrutura e, em conjunto com outras informações, permite avaliar o comportamento da estrutura como um todo, corroborando para a minimização e prevenção de anomalias estruturais, as quais podem culminar em desastres como os ocorridos no Brasil nos últimos anos. Além disto, tem uma contribuição importante no monitoramento de obras de engenharia como pontes, viadutos e afins. Esta pesquisa analisa o monitoramento dinâmico da passarela que liga os campi Centro Politécnico e Botânico, da Universidade Federal do Paraná (UFPR), com 89 m de comprimento, localizada sobre a antiga BR-116, hoje Linha Verde, utilizando dois métodos geodésicos distintos, a saber: Leitura Contínua de Direções, que é uma adaptação da irradiação topográfica, no qual se utiliza uma estação total robotizada visando um alvo de comportamento dinâmico com seus deslocamentos calculados em função das projeções dos ângulos medidos a uma distância horizontal entre alvo e instrumento previamente fixada; e levantamento GNSS relativo, modo dinâmico a 20 Hz. O procedimento adotado consistiu na comparação das amplitudes dos deslocamentos do ponto monitorado, assim como das frequências de vibração para ambos os métodos. Com o intuito de compatibilizar os resultados, adotou-se um sistema de referência local, aqui denominado de sistema da passarela. Em complemento, o estudo apresenta uma análise da frequência amostral de aquisição de observações com a estação total robotizada para o método proposto, assim como um arcabouço bibliográfico acerca do estado da arte das técnicas mencionadas dos modelos matemáticos mais comumente utilizados na passagem de sinais do domínio do tempo para o domínio das frequências. Os resultados apresentam um ganho de duas vezes na taxa amostral da estação total robotizada e uma alta convergência entre as frequências de vibração obtidas entre ambos os métodos, em cerca de 3,5 Hz, e com diferenças de resultados de aproximadamente 0,5 Hz entre os métodos. O método LCD poderá ser utilizado alternativamente no monitoramento de estruturas como pontes e barragens. Palavras-chave: Monitoramento geodésico dinâmico de estruturas. Integração de métodos geodésicos. Frequências de vibração estrutural.

Abstract: Geodetic monitoring of structures is one of the engineering activities that contribute to evaluate the behavior of certain points of a structure and, together with other information, allows to evaluate the behavior of the structure, corroborating for the minimization and prevention of structural problems, which can culminate in disasters such as those that have occurred in Brazil in recent years. In addition, it has a fundamental contribution in monitoring engineering structures such as bridges, viaducts. This research analyzes the dynamic monitoring of the walkway that connects the Centro Politécnico e Botânico campuses, of the Federal University of Paraná (UFPR), across the BR-116, today Linha Verde, with 89 m in length, using two distinct geodesic methods: Continuous Directions Measurments, which is an adaptation of topographic irradiation, and which uses a robotic total station aiming at a dynamic behavior target with its displacements are calculated according to the projections of the angles measured at a horizontal fixed distance; and relative GNSS survey, in dynamic mode. The adopted procedure consisted of comparing the amplitudes of the displacements of the monitored point, as well as the vibration frequencies. In order to make the results compatible, a local reference system was adopted, here called the catwalk system. In addition, the study presents an analysis of the sampling frequency with the robotic total station for the proposed method, as well as a bibliographic framework about the state of the art of the techniques mentioned and main the mathematical models most commonly used in the passage of domain signals of time for the frequency domain. The results showed a gain of two times in the sampling rate of the robotic total station and a high convergence between the vibration frequencies obtained, with differences in results of approximately 0.5 Hz. The method presented may be used alternatively to monitor structures such as bridges and dams. Keywords: Dynamic geodetic monitoring of structures. Integration of geodetic methodologies. Structural vibration frequencies.