Data pipeline for structural models of cable net systems. Case study: analysis of a sector of the Olympiastadion in Munich

Cita com:
hdl:2117/422139
Author's e-mailmarcvento12
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Document typeBachelor thesis
Date2024-07-22
Rights accessOpen Access
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Attribution 4.0 International
Abstract
Poques obres de l'enginyeria i arquitectura s’equiparen a la coberta de l’estadi olímpic de Múnic, especialment considerant la seva època de concepció. Més de cinquanta anys després de la seva construcció, aquesta fita continua sent un dels símbols més preuats de la ciutat. S'han posat en marxa iniciatives europees en l'àmbit de la digitalització per al manteniment i monitoratge de la coberta, preservant així el seu valor patrimonial. Aquestes iniciatives asseguren l'ús de tecnologies sofisticades i no invasives per a aquesta tasca.
La digitalització d'aquesta infraestructura per obtenir el que es coneix com el 'bessó digital' implica un extens processament d'informació. El model d'anàlisi estructural és sols un component del bessó digital. En casos on l'anàlisi integrada en CAD no és factible a causa de l'absència de programari adequat o la seva no disponibilitat, obtenir el model estructural pot esdevenir un procés complex. Aquesta tesi documenta el procés de creació d'un model estructural per al sector intermedi de la coberta de l'Olympiastadion, partint d'un input cru en forma de núvols de punts 3D registrats in situ, i guiat per un flux de dades. L'enriquiment del model estructural s'ha aconseguit a través d'una extensa recerca sobre la documentació existent i la proporcionada pels socis del projecte de l'estadi.
El resultat presenta un model d'anàlisi funcional híbrid d'elements lineals de cable i barra amb SAP2000, establint les bases per a futura recerca cap al bessó digital complet de l'estadi, i servint com a evidència de la capacitat predictiva en escenaris hipotètics. La calibració del model proporciona una valuosa coneixença del comportament estructural de la malla de cables en el programari d'anàlisi. Es duen a terme algunes proves de simulació. A més, en un procés que encara és altament unidireccional, s’avalua la viabilitat d'aquest flux de dades. Pocas obras de la ingeniería y arquitectura se asemejan a la cubierta del estadio olímpico en Múnich, especialmente considerando su época de concepción. Tras cincuenta años desde su construcción, el hito sigue siendo uno de los iconos más preciados de la ciudad. Se han puesto en marcha iniciativas europeas en el ámbito de la digitalización para el mantenimiento y monitoreo de la cubierta, preservando así su valor patrimonial. Estas iniciativas aseguran el uso de tecnologías sofisticadas y no invasivas para esta tarea.
La digitalización de tal infraestructura para obtener lo que se conoce como el 'gemelo digital' implica un extenso procesamiento de información. El modelo de análisis estructural es solo un componente del gemelo digital. En los casos en que el análisis integrado en CAD no es factible debido a la ausencia de software adecuado o su no disponibilidad, obtener el modelo estructural puede ser un proceso complejo. La presente tesis documenta el proceso de creación de un modelo analítico para el sector intermedio de la cubierta tensada del Olympiastadion, partiendo de una entrada cruda en forma de nubes de puntos 3D registradas in-situ, y guiado por un flujo de datos. El enriquecimiento del modelo estructural se ha logrado a través de una extensa investigación sobre la documentación existente y la proporcionada por los socios del proyecto del estadio.
El resultado presenta un modelo de análisis funcional híbrido de elementos lineales de cable y barra en SAP2000, sentando las bases para futuras investigaciones hacia el gemelo digital del estadio, y sirviendo como evidencia de la capacidad predictiva en escenarios hipotéticos. La calibración del modelo proporciona una aproximación valiosa al comportamiento estructural de la malla de cables en el software de análisis. Se realizan algunas pruebas de simulación. Además, en un proceso que sigue siendo altamente unidireccional, se evalúa la viabilidad de dicho flujo de datos. Few engineering and architectural works resemble the roof of the Olympiastadion in Munich, especially considering its era of conception. Over fifty years after its construction, the landmark remains one of the city's most precious icons. European initiatives within the sphere of digitalization have been put forward to care for the maintenance and monitoring of the roof, thus preserving its heritage value. These initiatives ensure the use of non-invasive and sophisticated technologies for the task.
Digitalization of such an infrastructure to obtain what is known as the 'digital twin' involves extensive information processing. The structural analysis model is just one component of the digital twin. In cases where CAD-integrated analysis is not feasible due to the absence of suitable software or its unavailability, obtaining the structural model can be a complex process. This thesis documents the process of creating an analytical model for the intermediate roof sector of the Olympiastadion, starting from raw input in the form of 3D point clouds recorded in-situ, and driven by a data pipeline. The enrichment of the structural model has been achieved through extensive research on existing documentation and of that provided by the stadium's project partners.
The result presents a hybrid functional analysis model of discretized linear cable and frame elements in SAP2000, laying the groundwork for future research towards the complete digital twin of the stadium, and serving as evidence of the predictive capability in hypothetical scenarios. Calibration of the model provides valuable insights into the structural behaviour of the net system in the analysis software. Some simulation tests are conducted. Additionally, in a process that remains highly unidirectional, the feasibility of such a pipeline is discussed.
DegreeGRAU EN ENGINYERIA CIVIL (Pla 2020)
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VENTOSA SAN MARTINO, MARC - TFG REPORT.pdf | 10,46Mb | View/Open |