ارزیابی معایب داخلی و پوسیدگی چوب‌های قدیمی ساختمانی با استفاده از روش غیرمخرب رادار نفوذی زمین (GPR)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

2 دکترای فراورد‌ه‌های چندسازه چوبی، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

چکیده

در این مطالعه، از رادار نفوذی زمین (GPR) برای ارزیابی معایب داخلی و پوسیدگی چوب‌های ساختمانی قدیمی و مقایسه آن با چوب‌های سالم استفاده شد. برای این منظور، از سه گونه راش، بلوط و سرخدار نمونه‌هایی به ابعاد ۱۲۰´ ۶۰´ ۴۰۰ میلی‌متر با الگوی برش مماسی انتخاب گردید. از گونه‌ راش دو نمونه با پوسیدگی شدید و از گونه بلوط دو نمونه‌ با پوسیدگی خفیف از ساختما‌ن‌های چوبی قدیمی انتخاب شد. همچنین، از هریک از این گونه‌ها دو نمونه سالم و کاملاً خشک از درختان جنگلی هر کدام به‌عنوان شاخص تهیه گردید. نمونه‌های سرخدار فقط از ساختمان قدیمی و فاقد پوسیدگی به تعداد چهار عدد انتخاب شد. با استفاده از دریل، حفره‌های مصنوعی به قطر ۲ و ۸ میلی‌متر در نمونه‌های دارای پوسیدگی و همچنین در دو نمونه از نمونه‌های سرخدار ایجاد شد. نمونه‌ها با استفاده از آنتن با فرکانس بالا ۳/۲ گیگاهرتز و در جهت عمود بر الیاف اسکن شدند. شرایط داده‌برداری و پردازش برای همه نمونه‌ها یکسان در نظر گرفته شد. بعد از داده‌برداری اولیه، برای افزایش وضوح و تفسیر بهتر تصویر، فیلتراسیون‌های مختلف به کمک نرم‌افزار پردازش تصویر  Reflexwاعمال گردید. ‌‌نتایج نشان داد، مقدار ضریب دی‌الکتریک نسبی در چوب‌های پوسیده بزرگ‌تر بود. با توجه به اختلاف ضریب بازتابش، چوب‌های سالم و پوسیده شناسایی و تفکیک شدند. همچنین، حفره‌های با قطر ۸ میلی‌متر در گونه‌های بلوط و سرخدار قابل تشخیص بود.

کلیدواژه‌ها


-Butnor, J. R., Pruyn, M. L., Shaw, D. C., Harmon, M. E., Mucciardi, A. N., and Ryan, M. G., 2009. Detecting defects in conifers with ground penetrating radar: applications and challenges. Forest pathology, 39(5): 309-322.‏
-Bucur, V. 2003. Nondestructive Characterization and Imaging of Wood. Springer.
-Devaru, D., Halabe, U.B., Gopalakrishnan, B., Agrawal, S., and Grushecky Sh. (2005). Algorithm for detecting defects in wooden logs using ground penetrating radar. Intelligent Systems in Design and Manufacturing VI. 59990B.
-Goodman, D., and Piro, S. (2013). Basic Processing GPR. In: GPR Remote Sensing in Archaeology. 37-62.
-Halabe, U. B., Agrawal, S., and Gopalakrishnan, B., 2009. Nondestructive evaluation of wooden logs using ground penetrating radar. Nondestructive Testing and Evaluation, 24(4): 329-346.
-Hellier, C. 2003. Handbook of Nondestructive Evaluation. McGraw-Hill.‏
-Hernandez, J. E., and Duwadi, S. R., 2000. A nondestructive impulse radar tomographic imaging system for timber structures. Public Roads, 64(3):‏ Nov/Dec., No. 00-0558.
-Hoegh, K., Khazanovich, L., Dai, S., and Yu, T., 2015. Evaluating asphalt concrete air void variation via GPR antenna array data. Case Studies in Nondestructive Testing and Evaluation, 3: 27-33.‏
-Hübschen, G., Altpeter, I., Tschuncky, R., and Herrmann, H. G., 2016. Materials characterization using Nondestructive Evaluation (NDE) methods. Woodhead Publishing.‏
-Khakiev, Z., Shapovalov, V., Kruglikov, A., and Yavna, V., 2014. GPR determination of physical parameters of railway structural layers. Journal of Applied Geophysics, 106: 139-145.‏
-Kloiber, M., Tippner, J., Heřmánková, V., and Štainbruch, J., 2012. Comparison of results of measuring by current NDT methods with results obtained through a new device for wood mechanical resistance measuring. In: 8th Int. Con. Structural Analysis of Historical Constructions, October.
-Laurens, S., Balayssac, J. P., Rhazi, J., Klysz, G., and Arliguie, G., 2005. Non-destructive evaluation of concrete moisture by GPR: Experimental study and direct modeling. Materials and Structure, 38: 827–832.
-Lualdi, M., and Zanzi, L., 2002. GPR investigations to reconstruct the geometry of the wooden structures in historical buildings. In: Ninth International Conference on Ground Penetrating Radar, Vol. 4758: 63-68. April. International Society for Optics and Photonics.‏
-Madhoushi, M., Ebrahimi, S., Omidvar, A., 2021. Structural health assessment of a historical building by using in situ stress wave NDT: a case study in Iran. Cerne, 27: e-102535.
-Madhoushi, M., 2016. Species and mechanical strengths of wood members in a historical timber building in Gorgan (North of Iran). BioResources, 11(2): 5169-5180.
-Madhoushi, M., Hatefnia, H., Ebrahimi, Gh., and Amini, N., 2017. Application of GPR technique in evaluation of internal defects in hardwood species. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 8(2): 225-239.
-Martínez-Sala, R., Rodríguez-Abad, I., Barra, R. D., and Capuz-Lladró, R., 2013. Assessment of the dielectric anisotropy in timber using the nondestructive GPR technique. Construction and Building Materials, 38: 903-911.‏
-Martinho, E., and Dionísio, A., 2014. Main geophysical techniques used for non-destructive evaluation in cultural built heritage: a review.  Journal of Geophysics and Engineering, 11: 053001.
-Muller, W. (2003). Timber girder inspection using ground penetrating radar. Insight-Non-Destructive Testing and Condition Monitoring, 45(12): 809-812.‏
-Reci, H., Maï, T. C., Sbartaï, Z.M., Pajewski, L., and Kiri, E., 2016. Non-destructive evaluation of moisture content in wood using ground-penetrating radar. Geoscientific Instrumentation, Methods and Data Systems, 5(2): 575-581.‏
-Riggio, M., Anthony, R. W., Augelli, F., Kasal, B., Lechner, T., Muller, W., and Tannert, T., 2014. In situ assessment of structural timber using non-destructive techniques. Materials and Structures, 47(5): Sbartaï, M. (2010). Ground penetrating radar. In: In Situ Assessment of Structural Timber. 25-37. Springer, Dordrecht.‏
-Rodríguez-Abad, I., Martínez Sala, R. M., García García, F., and Capuz Lladró, R., 2010. Non-destructive methodologies for the evaluation of moisture content in sawn timber structures: ground-penetrating radar and ultrasound techniques. Near Surface Geophysics. 8(6): 475-482.
-Schultz, J. J., 2007. Using ground-penetrating radar to locate clandestine graves of homicide victims: forming forensic archaeology partnerships with law enforcement. Homicide Studies.
-Senalik, Ch. A., Wacker, J., Wang, X., and Jalinoos, F., 2016. Assessing the ability of ground-penetrating radar to detect fungal decay in Douglas-fir beams. In: 25th Research Symposium, New Orleans: 110-116. Columbus, OH: American Society for Nondestructive Testing, Forest Products Laboratory.
-Xu, X., Peng, S., Xia, Y., and Ji, W., 2014. The development of a multi-channel GPR system for roadbed damage detection. Microelectronics Journal, 45(11): 1542-1555.‏‏