Controlo fotogramétrico da condição de estruturas quebra-mar

Dissertação de natureza Científica para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil

A necessidade de zonas de abrigo em áreas costeiras leva à criação de estruturas como os quebra mares, sendo o seu dimensionamento habitualmente realizado através de fórmulas semi-empíricas e baseadas na experiência do projetista. Para a confirmação da eficácia do dimensionamento recorre-se a ensaios em modelo reduzido. No núcleo de Portos e Estruturas Marítimas do Laboratório Nacional de Engenharia Civil são feitos vários ensaios em modelo reduzido, em canais (bidimensionais) e em tanques (tridimensionais). Nestes ensaios, é feita a avaliação do dano provocado, com a contagem e sinalização das zonas onde existem alterações no quebra-mar, designadamente onde ocorreram quedas dos elementos que constituem o manto. Esta análise, quando não automatizada, é algo subjetiva, podendo existir algumas quedas impercetíveis para o observador. Adicionalmente é também suscetível ao fator de cansaço do mesmo. A fotogrametria tem vindo a ser implementada como um novo meio de monitorização, uma vez que a recolha e análise de fotografias é um procedimento rápido e económico. Neste trabalho desenvolveram-se técnicas de análise fotogramétrica, com vista à sua aplicação em fotografias, fornecidas pelo LNEC, referentes a um ensaio real. Em resposta ao solicitado, são identificadas as zonas de quedas e movimentos e registadas na memória fotográfica do ensaio do quebra-mar. Foram aplicadas técnicas matemáticas para estabelecer os procedimentos de análise das fotografias, permitindo avaliar as alterações ocorridas entre dois momentos registados. Os procedimentos foram desenvolvidos usando o Scilab, sendo no entanto, apresentados os algoritmos que permitem a sua implementação em qualquer outra plataforma ou linguagem de programação. Da aplicação dos procedimentos desenvolvidos resultam: a quantificação e a marcação da área alterada, assim como a possibilidade de avaliação das translações sofridas pelos blocos artificiais que constituem o manto.

Abstract: The need for shelter zones in coastal áreas leads to the construction of structures for shore protection such as breakwaters. Its design is mainly made based in semi-empirical formulas and in the experience of project designer. However the effectiveness of the breakwater is made by physical modelling. Several experiments to test this effectiveness in bidimensional and tridimensional models are carried out at the Núcleo de Portos e Estruturas Marítimas of the Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC). Through these experiments, i tis possible to test the stability of the breakwater and the evaluation of damage is made by couting the armor units dislocated (movements or displacements). As this damage evaluation is not na automated procedure, but i tis based on a visual inspection of the breakwater status before and after the experiments, i tis highly man-dependent. Therefore the presente evaluation process is subjective and some movements may go unnotice. The presente method requires a loto f analyzing time, and could be effectively reduced by implementing na automated method. To allow achieving this objective, na extensive work was developed by using photogrammetric techniques, to implemente a new monitoring methodology, since the collection and analysis of pictures is a fast and economical tesk. This dissertation presents the development of several photogrammetic analysis techniques, for implementation in digital photographs of the experiments carride out on the physical models existente in LNEC. To this purpose, mathematical techniques were applied in the automated procedures, allowing the assessment of changes between two photos taken at diferente time instants. The procedure were developed using Scilab a freeware numerical computation environment. However algoritms could be implemented in other programming laguages or platforms, as schematic representations of the algorithms are also presented in this document.With these procedures, i tis possible to identify and locate the eroded áreas in the breakwater and also to make na assessment of the translational movement of antifer cubes.