Atenuação da energia do sinal ultrassônico na detecção de danos por fissuração no concreto

Abstract

Esta dissertação visa dar continuidade aos estudos desenvolvidos pelo Grupo de Pesquisa em Ensaios Não Destrutivos (GPEND) da UFSC. O grupo atua na pesquisa de métodos de análise e aplicação de técnicas de ensaios não destrutivos para avaliação de propriedades mecânicas de diversos tipos de materiais e estruturas. Isto porque, durante as últimas décadas um número cada vez maior de construções tem apresentado sinais precoces de deterioração. Com isso, a avaliação de estruturas cada vez mais necessita de parâmetros confiáveis para uma resposta na detecção de danos. Algumas técnicas de ensaios não destrutivos (END) se apresentam relativamente eficientes para a tomada de decisões quando na presença de danos expressivos como macrofissuras. Entretanto, muitas dessas técnicas consagradas não têm potencial para uma resposta robusta diante de pequenos defeitos, como microfissuras. Muito recentemente, a análise do formato da onda ultrassônica vem sendo utilizada em estudos na detecção de fissuras. Dentre os principais parâmetros está a energia do sinal de ondas ultrassônicas. Diante disso, neste trabalho é abordado o estudo da energia do sinal ultrassônico com vistas para detecção de micro e macrofissuras. Alguns critérios de análise da energia do sinal ultrassônico foram preliminarmente estudados com base em resultados obtidos por trabalhos desenvolvidos anteriormente pelo GPEND. Posteriormente, um programa experimental foi desenvolvido com emprego de ensaios de ultrassom durante ensaio de flexão à quatro pontos em vigas de concreto armado para monitorar o comportamento deste elemento com os acréscimo de carga e possíveis respostas na atenuação da energia do sinal. Os resultados mostraram que o parâmetro da energia se mostrou sensível na detecção de fissuras nas placas de concreto e em vigas de concreto armado. Verificou-se que o ganho do sinal das amplitudes tem influência nos resultados e que a janela de tempo correspondente à energia total do sinal foi similar as adotadas por diversos pesquisadores. Em relação a influência das armaduras, nas duas distâncias testadas em relação aos transdutores não houve influências significativas nos resultados. E por fim, as equações para cálculo da energia do sinal, sugeridas pela literatura, foram analisadas sendo que a equação que eleva as amplitudes ao quadrado possui maior sensibilidade, porém com maior coeficiente de variação dos resultados.<br>

Abstract: This dissertation aims to continue the studies conducted by the Research Group on Non-Destructive Testing (GPEND) of UFSC. The group acts in the research methods of analysis and application of non-destructive testing techniques for the evaluation of mechanical properties of various types of materials. This is because during the last decades an increasing number of buildings have shown early signs of deterioration. With that, the assessment of structures increasingly needs reliable parameters for a good response in the detection of damage and cracking. Some non-destructive testing techniques (NDT) are relatively effective to take decisions in the presence of significant damage due to macro cracks. However, many of these techniques have no potential for a robust response in the presence of small defects such as micro cracks. More recently, analysis of ultrasonic wave format have been used to detect cracks. Among the main parameters involved, stands out the energy of ultrasonic signal. In this work, the approach was to study the energy of ultrasonic waves in detecting microcracks. Therefore, this work is approached to study the energy of the ultrasonic signal with a view to detect micro and macrofissuras. Some criteria for analysis of the energy of ultrasonic signal were preliminarily studied based on results of previous work by GPEND. Later, an experimental program was developed with the use of ultrasound tests during bending test at four points in reinforced concrete beams to monitor the behavior of this element with the load increase and possible responses in the signal energy attenuation. The results showed that the energy parameter was sensitive in the detection of cracks in concrete plates and the beams of reinforced concrete. It was found that the gain of the amplitude of the signal has influence on the results and the corresponding time frame to the total energy of the signal is similar to those adopted by many researchers. In relation the influence of reinforcement, in both distances tested with respect to the transducers there was no significant influence on the results. Finally, the equations for calculating the signal energy, suggested by the literature, were analyzed and the equation that increases the squared amplitude is more sensitive, but with a higher coefficient of variation of the results.