Structural health assessment of puente del inca natural monument using the integration of instruments and technologies

Abstract

Puente del Inca is a natural monument standing over the Cuevas river in Mendoza, Argentina. The bridge currently exhibits structural deterioration due to natural and anthropic factors. This article seeks to offer a contribution to the conservation and restoration works of Puente del Inca by integrating instruments and technologies that allow the assessment of the health state of the natural bridge. The study relied on visual inspection, accretion-erosion rate measurements, hydrothermal flow characterization, ground-penetrating radar, soil dielectric sensor, Global Navigation Satellite System, laboratory testing, Structure from Motion, the Finite Element Method and ambient vibration testing. The results show that the morphology and health of the natural bridge depend on the dynamic balance between the erosion and the geobiological system intervening in the formation of the travertine constituting the natural bridge. The computational structural modeling demonstrates that there is a controversy between the benefit of irrigating the geological formation with thermal water and the loss of stability of the bridge under saturation conditions. Nevertheless, a continuous monitoring and an efficient administration of thermal water may ensure the deceleration of most of the erosive processes as well as the improvement of the geobiological system health.

Puente del Inca es un monumento natural situado sobre el río Cuevas en Mendoza, Argentina. Actualmente, el puente presenta un deterioro estructural debido a factores naturales y antrópicos. Este artículo busca contribuir con los trabajos de conservación y restauración de Puente del Inca mediante la integración de instrumentos y tecnologías que permitan evaluar el estado de salud del puente natural. El estudio está basado en inspecciones visuales, mediciones de tasa de acreción y erosión, caracterización del flujo hidrotermal, Georradar, mediciones dieléctricas del suelo, Global Navigation Satellite System, ensayos de materiales, Structure from motion, método de elementos finitos y pruebas de vibración ambiental. Los resultados muestran que la morfología y la salud del puente natural dependen de un equilibrio dinámico entre los procesos erosivos y geobiológicos que intervienen en la formación del travertino que constituye el puente natural. El modelo numérico estructural computacional demuestra que existe una controversia entre el beneficio de irrigar con agua termal la formación geológica y la pérdida de estabilidad del puente en condiciones de saturación de agua. Sin embargo, un monitoreo continuo y una administración eficiente del agua termal pueden asegurar la desaceleración de la mayoría de los procesos erosivos así como la mejora de la salud del sistema geobiológico.