Novo método de investigação de defeitos em estruturas ferroviárias de altas velocidades
Imagem: Método em teste.
Segundo Huan Wang e colaboradores, a China construirá até o final de 2015 uma rede ferroviária nacional de alta velocidade com mais de vinte mil quilômetros de extensão. Neste tipo projeto, as ferrovias sem lastro são amplamente utilizadas devido as suas vantagens, porém estudos mostram que esse tipo de estrutura sofre com carregamentos dinâmicos a longo prazo e pode trazer potenciais riscos para a segurança do transporte. Com o aumento dessas ferrovias, pesquisadores da Universidade de Jiao Tong – Xangai, desenvolveram um método de teste não destrutivo computacional para investigar as estruturas e as potenciais falhas.
As ferrovias de alta velocidade são geralmente construídas sem o lastro para a sustentação. Ao invés disso, utiliza-se uma estrutura formada por quatro partes: os dormentes, uma manta de argamassa de cimento asfáltico (CA), as placas de suporte e o aterro. Os dormentes e as placas de suporte são feitos, normalmente, de concreto armado, já o CA e o aterro são construídos por misturas mais densas de asfalto. Como o aterro e o CA são relativamente fracos, as falhas irão se concentrar nessas duas regiões, assim os pesquisadores chineses se concentraram nessas partes para desenvolver o método de investigação.
Muitas técnicas tradicionais de tomografia são utilizadas para investigar os defeitos nesse tipo de estrutura ferroviária, porém elas não estão apresentando a eficiência desejada. Utilizar radar de penetração do solo com base na reflexão de ondas eletromagnéticas, por exemplo, é muito difícil devido ao escudo criado pela armação presente nos dormentes e nas placas de suporte da ferrovia. Por conta disso, os pesquisadores chineses acharam uma solução utilizando a Inversão de Campo de Onda Completo – FWI (Full Waveform Inversion).
A Inversão do Campo de Onda Completo – FWI (Full Waveform Inversion), é uma técnica que usa a equação da onda completa para estimar parâmetros elásticos de subsuperfície, fornecendo imagens de alta resolução. Utilizando informações complementares fornecidas pela amplitude e fase da onda sísmica, a FWI vai além das técnicas de tomografia de refração e reflexão que usam apenas a cinemática do tempo de trânsito dos dados sísmicos. Desta forma, a FWI minimiza a diferença entre o dado adquirido em campo e o dado modelado. Além disso, utilizou-se a técnica de análise numérica FDTD (Diferenças Finitas no Domínio do Tempo) para modelar o sistema.
Para demonstrar o método, os pesquisadores realizaram simulações e coletaram dados em um teste de campo e os resultados foram positivos. A FWI revelou as falhas pré-estabelecidas nas estruturas e conseguiu gerar uma boa visualização dos defeitos. Desta forma, o método FWI se mostrou prático e quantitativo para ser utilizado no setor ferroviário.
Para mais informações, acesse:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0886779815302182