Diseño de un indicador de apoyo a la gestión de firmes basado en Ground Penetrating Radar : análisis de la forma del espectro de onda de GRP como indicador de estado de firmes asfálticos Josep Pedret Rodés ADVERTIMENT La consulta d’aquesta tesi queda condicionada a l’acceptació de les següents condicions d'ús: La difusió d’aquesta tesi per mitjà del repositori institucional UPCommons (http://upcommons.upc.edu/tesis) i el repositori cooperatiu TDX (http://www.tdx.cat/) ha estat autoritzada pels titulars dels drets de propietat intel·lectual únicament per a usos privats emmarcats en activitats d’investigació i docència. No s’autoritza la seva reproducció amb finalitats de lucre ni la seva difusió i posada a disposició des d’un lloc aliè al servei UPCommons o TDX.No s’autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a UPCommons (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant al resum de presentació de la tesi com als seus continguts. En la utilització o cita de parts de la tesi és obligat indicar el nom de la persona autora. ADVERTENCIA La consulta de esta tesis queda condicionada a la aceptación de las siguientes condiciones de uso: La difusión de esta tesis por medio del repositorio institucional UPCommons (http://upcommons.upc.edu/tesis) y el repositorio cooperativo TDR (http://www.tdx.cat/?locale- attribute=es) ha sido autorizada por los titulares de los derechos de propiedad intelectual únicamente para usos privados enmarcados en actividades de investigación y docencia. No se autoriza su reproducción con finalidades de lucro ni su difusión y puesta a disposición desde un sitio ajeno al servicio UPCommons No se autoriza la presentación de su contenido en una ventana o marco ajeno a UPCommons (framing). Esta reserva de derechos afecta tanto al resumen de presentación de la tesis como a sus contenidos. En la utilización o cita de partes de la tesis es obligado indicar el nombre de la persona autora. WARNING On having consulted this thesis you’re accepting the following use conditions: Spreading this thesis by the institutional repository UPCommons (http://upcommons.upc.edu/tesis) and the cooperative repository TDX (http://www.tdx.cat/?locale- attribute=en) has been authorized by the titular of the intellectual property rights only for private uses placed in investigation and teaching activities. Reproduction with lucrative aims is not authorized neither its spreading nor availability from a site foreign to the UPCommons service. Introducing its content in a window or frame foreign to the UPCommons service is not authorized (framing). These rights affect to the presentation summary of the thesis as well as to its contents. In the using or citation of parts of the thesis it’s obliged to indicate the name of the author. Tesis doctoral UUNNIIVVEERRSSIITTAATT PPOOLLIITTÈÈCCNNIICCAA DDEE CCAATTAALLUUNNYYA E.T.S. D’’’EEENNNGGGIIINNNYYYEEERRRSSS DDDEEE CCCAAAMMMIIINNNSSS,,, CCCAAANNNAAALLLSSS III PPPOOORRRTTTSSS DDDEEE BBBAAARRRCCCEEELLLOOONNNAAA DDEEPPAARRTTAAMMEENNTT DD’ENGINYERIA CIVIL I AMBIENTAL Tesis Doctoral DISSSEEEÑÑÑOOO DDDEEE UUUNNN IIINNNDDDIIICCCAAADDDOOORRR DDDEEE AAAPPPOOOYYYOOO AAA LLLAAA GGGEEESSSTTTIIIÓÓÓNNN DDDEEE FFFIIIRRRMMMEEESSS BBBAAASSSAAADDDOOO EEENNN GGGRRROOOUUUNNNDDD PPPEEENNNEEETTTRRRAAATTTIIINNNGGG RRRAAADDDAAARRR... AAANNNÁÁÁLLLIIISSSIIISSS DDDEEE LLLAAA FFFOOORRRMMMAAA DDDEEELLL EEESSSPPPEEECCCTTTRRROOO DDDEEE OOONNNDDDAAA DDDEEE GGGPPPRRR CCCOOOMMMOOO IIINNNDDDIIICCCAAADDDOOORRR DDDEEE EEESSSTTTAAADDDOOO DDDEEE FFFIIIRRRMMMEEESSS AAASSSFFFÁÁÁLLLTTTIIICCCOOOSSS Realizada por: Josep Pedret Rodés Directores de tesis: Dra. Vega PPPééérrreeezzz GGGrrraaaccciiiaaa yyy DDDrrraaa... AAAdddrrriiiaaannnaaa MMMaaarrrtttííínnneeezzz RRReeeggguuueeerrrooo BBaarrcceelloonnaa,, 228 de septiembre de 2016 I II Josep Pedret Rodés Tesis doctoral Dedicatoria A la Paula i la Laia III IV Josep Pedret Rodés Tesis doctoral Agradecimientos AA mmiiss ppaaddrreess yy mmii hheerrmmaannoo,, ppoorr ssuu aappooyyoo eenn mmiiss pprrooyyeeccttooss.. AA VVeeggaa PPéérreezz ppoorr ssuu ppaacciieenncciiaa aa lloo llaarrggoo ddee ttaannttooss aaññooss ddeeddiiccaaddooss aa llaa tteessiiss yy aa AAAdddrrriiiaaannnaaa MMMaaarrrtttííínnneeezzz pppooorrr sssuuu gggrrraaannn lllaaabbbooorrr yyy eeennnooorrrmmmeee iiinnnttteeerrrééésss eeennn lllllleeevvvaaarrrlllaaa aaa cccaaabbbooo... AA FFéélliixx PPéérreezz yy RRooddrriiggoo MMiirróó ppoorr ddaarrmmee llaa ooppoorrttuunniiddaadd ddee ccoollaabboorraarr con ellos a lo llaarrggoo ddee ttooddoo eessttee ttiieemmppoo eenn eell DDeeppaarrttaammeennttoo ddee Infraestructuurraass ddeell ttrraannssppoorrttee. AA RRaammóónn BBootteellllaa,, ppoorr ssuu ppaacciieenncciiaa yy aammiissttaadd.. A llooss aammiiggooss qquuee hhiiccee eenn llaa UUPPCC,, aa Gonzalo Valdés, a Loreto AArraayyaa yy a Juan Manuel Campana, por ssuu ccoonnffiiaannzzaa yy ppoorr eessccuucchhaarrmmee eenn ttaannttaass ooccaassiioonneess.. AA YYoonn MMaarrccuueerrqquuiiaaggaa,, ppoorr iinnttrroodduucciirrmmee eenn eell aappaassiioonnaannttee mmuunnddoo ddee llaa ggeessttiióónn ddee firmes. AA PPeeddrroo DDeellggaaddoo,, ppoorr ssuu aappuueessttaa.. V VI Josep Pedret Rodés Tesis doctoral Resumen EEnn ttéérrmmiinnooss ggeenneerraalleess,, eell eennssaayyo del Ground Penetrating Radar ((GGPPRR)) aplicado a la ingeniería de pavimentos, ssuueellee cciirrccuunnssccrriibbiirrssee aa llaa ddeetteerrmmiinnaacciióónn ggeeoommééttrriiccaa ddee llaa eeessstttrrruuuccctttuuurrraaa dddeeelll fffiiirrrmmmeee mmmeeedddiiiaaannnttteee eeelll aaannnááállliiisssiiisss dddeee lllaaa ooonnndddaaa eeennn eeelll dddooommmiiinnniiiooo dddeeelll tttiiieeemmmpppooo... En muchas ocasiones, sssuuueeellleee uuutttiiillliiizzzaaarrrssseee pppaaarrraaa aaapppoooyyyaaarrr eeelll cccááálllcccuuulllooo dddeeelll mmmóóóddduuulllooo dddeee rrriiigggiiidddeeezzz dddeee lllaaasss ccaappaass ddee llaa eessttrruuccttuurraa mmeeddiiante el método conocido como retro-ccáállccuulloo,, sseeggúúnn iinnddiiccaann llaass pprriinncciippaalleess gguuííaass ddee ddiisseeññoo eemmppíírriiccoo-mecanicistas de firmes asfálticos. SSSiiinnn eeemmmbbbaaarrrgggooo,,, lllooosss ppprrriiinnnccciiipppiiiooosss gggeeeooofffííísssiiicccooosss qqquuueee sssuuusssttteeennntttaaannn eeelll eeennnsssaaayyyooo pppeeerrrmmmiiittteeennn,,, dddeee fffooorrrmmmaaa iiinnndddiiirrreeeccctttaaa yyy mmeeddiiaannttee llaa iinntteerrpprreettaacciióónn ddee vvaarriiaabblleess aassoocciiaaddaass aa llaa rreessppuueessttaa ffííssiiccaa ddee llooss mmaatteerriiaalleess ffrreennttee aa uunnaa oonnddaa eelleeccttrroommaaggnnééttiiccaa,, oobbtteenneerr ddaattooss relacionados con ell eessttaaddoo eessttrruuccttuurraall ddee uuunnn fffiiirrrmmmeee... DDDiiiccchhhaaasss vvvaaarrriiiaaabbbllleeesss pppuuueeedddeeennn aaasssoooccciiiaaarrrssseee aaa pppaaatttooolllooogggíííaaasss eeessstttrrruuuccctttuuurrraaallleeesss rrreeelllaaaccciiiooonnnaaadddaaasss,,, pppooorrr ejemplo, con lllaaa ppprrreeessseeennnccciiiaaa dddeee hhhuuummmeeedddaaaddd ooo lllaaa fffaaallltttaaa dddeee aaadddhhheeerrreeennnccciiiaaa eeennntttrrreee lllaaasss cccaaapppaaasss dddeeelll fffiiirrrmmmeee... En este trabajo ssee aabboorrddaa llaass ppoossiibbiilliiddaaddeess qquuee ttiieennee eell eennssaayyoo de GPR mmeeddiiaannttee eell aannáálliissiiss ddee llaa oonnddaa eenn ssuuss ddiimmeennssiioonneess tteemmppoorraall yy ffrreeccuueenncciiaall,, ccoonn eell pprrooppóóssiittoo ddee ppeerrmmiittiirr eell ddiiseño de futuros indicadores ddee eessttaaddoo,, asociados al deetteerriioorroo eessttrruuccttuurraall ddee uunn ffiirrmmee.. Los indicadores de eessttaaddoo bbaassaaddooss eenn llaa rreessppuueessttaa ddee llaa sseeññaall ddee GGPPRR ppeerrmmiittiirráánn rreedduucciirr cccooonnnsssiiidddeeerrraaabbbllleeemmmeeennnttteee eeelll nnnúúúmmmeeerrrooo dddeee eeennnsssaaayyyooosss dddeeessstttrrruuuccctttiiivvvooosss ppprrraaaccctttiiicccaaadddooosss hhhoooyyy dddíííaaa eeennn lllooosss fffirmes tales como la extraccióónn ddee tteessttiiggooss, u otros ensayos no destructivos pero iigguuaallmmeennttee caros y ddee eelleevvaaddaa ccoommpplleejjiiddaadd llooggííssttiiccaa,, como son los ensayos de deflexión. VII VIII Josep Pedret Rodés Tesis doctoral Abstract TThhee GGrroouunndd PPeenneettrraattiinngg RRaaddaarr ((GGPPRR)) tteesstt aapppplliieedd ttoo pavement eennggiinneeeerriinngg iiss oovveerraallll uusseedd ttoo dddeeettteeerrrmmmiiinnneee ttthhheee gggeeeooommmeeetttrrriiiccc ccchhhaaarrraaacccttteeerrriiissstttiiicccsss ooofff ttthhheee pppaaavvveeemmmeeennnttt ssstttrrruuuccctttuuurrreee bbbyyy aaannnaaalllyyyzzziiinnnggg ttthhheee wwwaaavvveee iiinnn the time domain. OOnn mmaannyy ccaasseess,, iitt iiss oofftteenn uusseedd ttoo aasssseessss tthhee ssttiiffffnneessss mmoodduulluuss ooff ssttrruuccttuurraall llaayyeerrss aannaallyyssiiss uussiinngg tthhee mmeetthhoodd kknnoowwnn aass rreettrroo-ccaallccuullaattiioonn,, aass iitt iiss iinnddiiccaatteedd bbyy tthhee mmaaiinn gguuiiddee mmeecchhaanniissttiicc- eemmppiirriiccaall ddeessiiggnn ooff aasspphhaallttiicc ppaavveemmeennttss.. HHHooowwweeevvveeerrr,,, ttthhheee gggeeeoooppphhhyyysssiiiccc ppprrriiinnnccciiipppllleeesss ooonnn wwwhhhiiiccchhh ttthhheee GGGPPPRRR ttteeesssttt iiisss bbbaaassseeeddd,,, aaallllllooowwwsss ooobbbtttaaaiiinnniiinnnggg the data aaassssssoooccciiiaaattteeeddd wwwiiittthhh ttthhheee pppaaavvveeemmmeeennnttt aaannnddd iiitttsss ssstttrrruuuccctttuuurrraaalll cccooonnndddiiitttiiiooonnn... IIIttt iiisss pppooossssssiiibbbllleee ttthhhaaannnkkksss tttooo ttthhheee iiinnnttteeerrrppprrreeetttaaatttiiiooonnn ooofff ttthhheee rrreeessspppooonnnssseee ooofff aaa mmmaaattteeerrriiiaaalll aaagggaaaiiinnnsssttt aaannn eeellleeeccctttrrrooommmaaagggnnneeetttiiiccc wwwaaavvveee... PPPhhhyyysssiiicccaaalll vvaarriiaabblleess aassssoocciiaatteedd wwiitthh tthhee wwaavvee rreessppoonnssee ccaann bbee rreellaatteedd wwiitthh ssttrruuccttuurraall ppaatthhoollooggiieess,, ffoorr eeexxxaaammmpppllleee,,, ttthhheee ppprrreeessseeennnccceee ooofff mmmoooiiissstttuuurrreee ooorrr lllooowww cccooohhheeesssiiiooonnn llleeevvveeelll bbbeeetttwwweeeeeennn ttthhheee pppaaavvveeemmmeeennnttt lllaaayyyeeerrrsss... TTThhhiiisss ttthhheeesssiiisss dddiiissscccuuusssssseeesss ttthhheee pppooossssssiiibbbiiillliiitttiiieeesss ooofff ttthhheee GGGPPPRRR ttteeesssttt iiinnn ooorrrdddeeerrr tttooo aaallllllooowww ttthhheee dddeeesssiiigggnnn ooofff fffuuutttuuurrreee ssttaattuuss iinnddiiccaattoorrss,, aassssoocciiaatteedd wwiitthh tthhee ssttrruuccttuurraall ddeetteerriioorraattiioonn ooff aa ppaavveemmeenntt.. TThhiiss ccaann bbee ppoossssiibbllee bbyy aannaallyyzziinngg tthhee rraaddaarr wwaavvee iinn iittss ttiimmee aanndd ffrreeqquueennccyy ddiimmeennssiioonnss.. SSStttaaatttuuusss iiinnndddiiicccaaatttooorrrsss bbbaaassseeeddd ooonnn ttthhheee GGGPPPRRR rrreeessspppooonnnssseee sssiiigggnnnaaalll aaallllllooowwwsss aaa sssiiigggnnniiifffiiicccaaannntttlllyyy rrreeeddduuuccctttiiiooonnn ooofff ttthhheee nnuummbbeerr ooff ddeessttrruuccttiivvee tteessttss iinn aa ppaavveemmeenntt,, ssuucchh aass ccoorriinngg,, oorr ootthheerr nnoonn-destructive but eexxppeennssiivvee aanndd hhiigghh llooggiissttiiccaall ccoommpplleexxiittyy tteessttss,, ssuucchh aass ddeefflleeccttiioonn tteessttss.. IX