Tomografia ultrassônica em concreto e madeira: desenvolvimento de ferramenta computacional

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Florianópolis, 2015As edificações estão expostas a diversos tipos de ações degradativas, requerendo que inspeções periódicas sejam executadas. Para auxiliar estas inspeções, diferentes ensaios não destrutivos podem ser empregados, entre eles, o ultrassônico. Esta tese pesquisou a teoria tomográfica e demonstrou como a mesma pode ser utilizada para melhorar consideravelmente o resultado do ensaio ultrassônico, permitindo a visualização interna de seções transversais de elementos estruturais de concreto e madeira. Para isso, é descrito a implementação do programa computacional tomográfico TUCOM, responsável pela obtenção de tomogramas. A teoria empregada possibilita o cálculo de um caminho não retilíneo do pulso ultrassônico, contornando não homogeneidades e regiões de baixa velocidade. Além disso, através das equações de Christoffel e Hankinson, e pela discretização dos anéis de crescimento da madeira, foi possível incorporar a natureza anisotrópica das peças de madeira dentro do processamento tomográfico. Simulações numéricas e ensaios experimentais foram executados e utilizados no TUCOM, que emitiu tomogramas onde foi possível visualizar as diferentes formas de não homogeneidades conhecidas, demonstrando então as capacidades do método. Esta pesquisa confirmou que a tomografia ultrassônica é uma importante ferramenta na avaliação de possíveis patologias presentes em elementos estruturais de concreto e madeira. Abstract : The buildings are exposed to several types of degradative actions, requiring the execution of periodic inspections. In order to help in these inspections, different non-destructive test methods can be used, with the ultrasonic pulse velocity being one of them. This thesis presents a research on the tomographic theory and its application to concrete and wood structural elements. It is demonstrated how tomography can be used to greatly improve the outcome of ultrasonic testing, allowing to visualize the internal cross-sections of concrete and wood structural elements. The implementation of tomographic software TUCOM, which supplies tomograms is described. Non-straight paths of the ultrasonic pulse were implemented, which avoid internal flaws and low density regions. Furthermore, using Christoffel and Hankinson equations, and the discretization of the wood growth rings, it was possible to incorporate the anisotropic nature of wood species in the tomographic processing. Numerical simulations and experimental tests were performed with TUCOM. In the generated tomograms it was possible to visualize the different shapes of known internal flaws, thus demonstrating the capabilities of the method. This research confirmed that the ultrasonic tomographic is an important tool in the evaluation of possible pathologies present in concrete and wood structural elements