Modelagem numérica do uso do ground penetrating radar na investigação de defeitos em pavimentos flexíveis

Autores

DOI:

https://doi.org/10.14295/transportes.v28i1.1883

Palavras-chave:

GPR-Ground Penetrating Radar, FDTD, Simulações numéricas GPR 2D, Avaliação, Defeitos, Pavimento flexível.

Resumo

Em geral os defeitos em pavimento são identificados quando tornam-se visíveis a olho nu, sendo diagnosticados por meio de métodos destrutivos e de modo amostral. O ground penetrating radar (GPR) é um método de investigação não destrutiva (IND), utilizado no pavimento desde a década de 1970. Este trabalho tem como objetivo demonstrar a importância da modelagem numérica ao se trabalhar com GPR para a investigação de defeitos em pavimentos e suas gêneses utilizando o método das diferenças finitas no domínio do tempo no simulador numérico gprMax. Foram modelados levantamentos em três cenários: ausência de defeitos aparentes; afundamento por consolidação em trilha de roda e presença de tapa-buraco. As respostas obtidas por modelagem foram comparadas aos resultados dos levantamentos de campo. Como contribuição do artigo pode-se demonstrar a importância da modelagem como ferramenta na formação de profissionais; no planejamento dos serviços de campo, além de facilitar a interpretação dos dados.

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Referências

AASHTO (2004). AASHTO R 37-04: Standard practice for application of ground penetrating radar (GPR) to highways. Washington, D.C.: American Association of State Highway and Transportation Officials.

Annan, A. P. (2001). Ground penetrating radar workshop notes. Mississauga: Sensors & Software.

ASTM (2011). ASTM D6432 - 11: Standard guide for using the surface ground penetrating radar method for subsurface investigation. West Conshohocken, PA: ASTM International. DOI:10.1520/D6432-99.

ASTM (2015). ASTM D4748 - 10: Standard test method for determining the thickness of bound pavement layers using short-pulse radar. West Conshohocken, PA: ASTM International. DOI:10.1520/D4748-10R15.

Balbo, J. T (2007). Pavimentação asfáltica: materiais, projeto e restauração. São Paulo: Oficina de Textos.

Benedetto, A.; Tosti, F.; Pajewski, L.; D'Amico, F.; Kusayanagi, W. (2014). FDTD simulation of the GPR signal for effective inspection of pavement damages. Proceedings of The 15th International Conference On Ground Penetrating Radar, [s.l.], p.513-518 2014. IEEE. DOI: 10.1109/ICGPR.2014.6970477.

Cassidy, N. J. (2009). Electrical and magnetic properties of rocks, soils and fluids. In: Ground penetrating radar: theory and applications. 1. ed. United Kingdom: Elsevier Science. p. 41–72. DOI:10.1016/B978-0-444-53348-7.00002-8.

Chen, D. H.; Chen, T.-T.; Scullion, T.; Bilyeu, J., (2006). Integration of field and laboratory testing to determine the causes of a premature pavement failure. Canadian Journal of Civil Engineering, v. 33, n. 11, p. 1345–1358. DOI:10.1139/l06-079.

Clemeña, G. G.; Sprinkel, M. M.; Long, R. (1986). Use of ground-penetrating radar for detecting voids underneath a jointed concrete pavement. Charlottesville, Virginia: Virginia Highway & Transportation Research Council in Cooperation with the U.S. Department of Transportation. Disponível em: https://rosap.ntl.bts.gov/view/dot/19120.

Diamanti, N.; Redman, D. (2012). Field observations and numerical models of GPR response from vertical pavement cracks. Journal of Applied Geophysics, Recent, Relevant and Advanced GPR Studies in Applied Geophysics. v. 81, p. 106–116. DOI:10.1016/j.jappgeo.2011.09.006.

EUROGPR. The European GPR Association guidelines for pavement structural surveys. [s.l: s.n.]. Disponível em: http://www.eurogpr.org/vn2/images/documents/GS1601_EG_Pavements_Policy_Draft_v1_0_160412.pdf.

Françoso, M. T.; Mota, C. O.; Lima, T. R. S. M.; Peixoto, C. D. F. (2013). Nondestructive testing in asphalt pavements using ground penetrating radar (GPR). Applied Mechanics and Materials, v. 303–306, p. 525–528. DOI:10.4028/www.scientific.net/AMM.303-306.525.

Gonçalves, F. P.; Ceratti, J. A. P. (1998). Utilização do ground penetrating radar na avaliação de pavimentos. In: Anais, São Paulo. Anais. In: REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO, 31. São Paulo: ABPv. Disponível em: http://usuarios.upf.br/~pugliero/arquivos/19.pdf.

Grégoire, C.; Van Der Wielen, A.; Van Geem, C.; Drevet, J.-P. (2016). BRRC Method of Measurement ME 91/16: Methodologies for the use of ground-penetrating radar in road condition surveys. Brussels: Belgian Road Research Center. Disponível em: http://www.brrc.be/en/item/me9116.

Grote, K.; Hubbard, S.; Harvey, J.; Rubin, Y. (2005). Evaluation of infiltration in layered pavements using surface GPR reflection techniques. Journal of Applied Geophysics, v. 57, n. 2, p. 129–153. DOI: 10.1016/j.jappgeo.2004.10.002.

Highways England. Design Manual for Roads and Bridges: Volume 7 - Pavement design and maintenance, Section 3 - Pavement maintenance assessment, Part 2 - Data for pavement assessment HD 29/08. [s.l: s.n.]. Disponível em: http://www.standardsforhighways.co.uk/ha/standards/dmrb/vol7/section3/hd2908.pdf.

Hironaka, M. C.; Hitchcock, R. D.; Forrest, J. B. (1976). Detection of voids underground and under pavements. Port Hueneme, California: Naval Civil Engineering Laboratory. Disponível em: https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a030997.pdf.

Kovacs, A.; Morey, R. M. (1983). Detections of cavities under concrete pavement. [s.l.]: Cold Regions Research and Engineering Laboratory, Department of the Army. Disponível em: https://apps.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a131851.pdf.

Krysiński, L.; Sudyka, J. (2013). GPR habilities in investigation of the pavement transversal cracks. Journal of Applied Geophysics, Ground Penetrating Radar. v. 97, p. 27–36. DOI:10.1016/j.jappgeo.2013.03.010.

Lopes, O. A. (2009). Uso do GPR (ground penetrating radar) em trechos de pavimentos da Cidade Universitária da UFRJ. 2009. Coordenação dos Programas de Pós Graduação de Engenharia, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. Disponível em: http://www.coc.ufrj.br/pt/dissertacoes-de-mestrado/109-msc-pt-2009/1646-osvaldo-antunes-lopes.

Mara Nord Project. The use of GPR in road rehabilitation projects. [s.l: s.n.]. Disponível em: http://maranord.ramk.fi/static/content_files/MaraNord_GPR_rehab_guidelines_Version_3_0.pdf.

Medina, J. de; Motta, L. M. G. da. Mecânica dos pavimentos. 2. ed. [s.l: s.n.]

NCHRP (2004). Evaluation of existing pavements for rehabilitation. In: NCHRP 1-37A, Final Report: Guide for mechanistic-empirical design of new and rehabilitated pavement structures. [s.l.] Transportation Research Board.

Porsani, J. L. (1999). Ground penetrating radar: proposta metodológica de emprego em estudos geológico - geotécnicos nas regiões de Rio Claro e Descalvado - SP. IGCE UNESP, Rio Claro.

RADAN 7: RAdar Data ANalyzer for Windows (2017). Versão 7.5.18.02270. [S. l.]: Geophysical Survey Systems, Inc. (GSSI). Disponível em: https://support.geophysical.com/GSSIsupport/.

Reflex-Win (2019). Versão 9.0.5. Karlsruhe, Germany: Sandmeier geophysical research. Disponível em: https://www.sandmeier-geo.de/download.html.

Saarenketo, T. (2006). Electrical properties of road materials and subgrade soils and the use of ground penetrating radar in traffic infrastructure surveys. 2006. Faculty of Science, Department of Geosciencies, University of Oulu, Oulu.

Santos, E. J. F.; Françoso, M. T.; Almeida, L. C. de; Paiva, C. E. L.; Sznelwar, M. (2015). Avaliação geofísica com GPR de pavimento rígido de concreto de cimento Portland. In: Anais, Bonito, MS. Anais. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CONCRETO, 57 - CBC2015. Bonito, MS.

Silva, L. A. da (2014). Uso de georadar (GPR) e retroanálises de deflexões como suporte a análises probabilísticas de desempenho de pavimentos. 2014. Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Brasília. Disponível em: http://repositorio.unb.br/handle/10482/17355.

Silva, L.; Borges, W.; Cunha, L.; Branco, R.; Farias, M. (2011). Mapeamento com o GPR das interfaces geotécnicas do pavimento rígido do Aeroporto Santos Dumont, Rio de Janeiro/RJ. In: Anais, Rio de Janeiro. Anais... In: 12TH INTERNATIONAL CON-GRESS OF THE BRAZILIAN GEOPHYSICAL SOCIETY & EXPOGEF. Rio de Janeiro: Brazilian Geophysical Society. DOI:10.1190/sbgf2011-097.

Solla, M.; Lagüela, S.; González-Jorge, H.; Arias, P. (2014). Approach to identify cracking in asphalt pavement using GPR and infra-red thermographic methods: Preliminary findings. NDT & E International, v. 62, p. 55–65. DOI:10.1016/j.ndteint.2013.11.006.

Solla, M.; Lorenzo, H.; Pérez-Garcia, V. (2016). Ground penetrating radar: fundamentals, methodologies and applications in structures and infraestructure. In: Non-destructive techniques for the evaluation of structures and infrastructure. London: CRC Press. p. 89–107. DOI: 10.1201/b19024.

Tosti, F.; Benedetto, A. (2012). Pavement Pumping Prediction Using Ground Penetrating Radar. Procedia - Social and Behavioral Sciences, SIIV-5th International Congress - Sustainability of Road Infrastructures 2012. v. 53, p. 1044–1053. DOI:10.1016/j.sbspro.2012.09.954.

TopoEVN (2011). Versão 6.9.5.40. [S. l.]: Métrica. 1 CD-ROM.

Treiber, H. M.; Françoso, M. T.; Almeida, L. C. de (2016). Aplicações do ground penetrating radar na caracterização de estruturas de pavimento. In: CONGRESSO INTERNACIONAL SOBRE PATOLOGIA E REABILITAÇÃO DE ESTRUTURAS, XII - CINPAR 2016. Porto, Portugal.

Venmans, A. A. M.; Van de Ven, R.; Kollen, J. (2016). Rapid and Non-intrusive Measurements of Moisture in Road Constructions Using Passive Microwave Radiometry and GPR – Full Scale Test. Procedia Engineering, Advances in Transportation Geotech-nics III. v. 143, p. 1244–1251. DOI:10.1016/j.proeng.2016.06.111.

Vieira, R.; Gandolfo, O. (2013). Investigando a estrutura do pavimento por método não destrutivo (GPR). In: Anais, Gramado. Anais. In: REUNIÃO ANUAL DE PAVIMENTAÇÃO, 42 / ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA, 16. Gramado: ABPv. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/268745098.

Warren, C., Giannopoulos, A., Giannakis I. (2016). gprMax: Open source software to simulate electromagnetic wave propaga-tion for Ground Penetrating Radar, Comput Phys Commun, 209, 163-170. DOI:10.1016/j.cpc.2016.08.020.

Warren, C., Giannopoulos, A. (2018). A. gprMax: Open source software to simulate electromagnetic wave propagation for Ground Penetrating Radar. Versão 3.1.4. Edinburgh, Scotland: [s. n.]. Disponível em: http://www.gprmax.com/.

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Publicado

30-04-2020

Como Citar

Françoso, M. T., Treiber, H. M., Marchena, I. J. P., & Farina, F. (2020). Modelagem numérica do uso do ground penetrating radar na investigação de defeitos em pavimentos flexíveis. TRANSPORTES, 28(1), 122–134. https://doi.org/10.14295/transportes.v28i1.1883

Edição

v. 28 n. 1 (2020)

Seção

Artigos

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