Ensaio sónico indirecto

Para a execução do ensaio sónico indirecto foram marcados 5 e 7 pontos nas faces de 60x20cm2 (faces E e L) e de 80x20cm2 (faces H e M), respectivamente. Esses pontos, ilustrados na Figura 3.34, foram espaçados 10cm entre si. Em cada uma das 9 pedras foram realizados 2 ensaios por face (M, H, L e E). O procedimento adoptado ilustra-se na Figura 3.34 para as faces de maiores dimensões (H e M) e de menores dimensões (E e L): (i) impacto à esquerda (ponto a vermelho na Figura 3.34 a) e b)) recepção nos pontos à direita para distâncias sucessivamente superiores (pontos a verde); (ii) impacto à direita (a vermelho na Figura 3.34 c) e d)) e recepção nos pontos à esquerda (a verde).

Um ensaio indirecto permite, em geral, a determinação da velocidade das ondas R. Contudo, como se referiu no Ponto 2.4.3, através de ensaios deste tipo é possível aceder à velocidade das ondas P que se propagam à superfície do material.

R3 R4 R2 R1 a) R5 R6 R1 R2 R3 R4 b) R4 R3 R2 R1 I c) R6 R1 R2 R3 R4 R5 I d)

Figura 3.34 – Metodologia seguida nos ensaios indirectos para determinação da velocidade das ondas P e R: ponto de impacto a vermelho (I) e pontos de recepção a verde (R).

A identificação da chegada das ondas P fez-se de uma forma relativamente sim- ples e muito objectiva, já que se lhe fez corresponder a primeira chegada (no domínio do tempo). De modo a confirmar a validade desta operação, o valor agora obtido para a ve- locidade das ondas P foi confrontado com a velocidade anteriormente obtida através de ensaios directos (ondas P).

A identificação das ondas R seguiu a metodologia apresentada anteriormente (Figura 2.20). A validação dos resultados foi feita tendo em conta três critérios definidos para o método do Impacto Sónico (ISIM) que se apresentarão mais à frente. Esses crité- rios baseiam-se nos factos seguintes (Miranda, et al., 2010):

 as ondas R têm maior energia à superfície (Figura 2.20) e são mais lentas do que ondas P (Richart, et al., 1970);

 o tempo de propagação das ondas desde o ponto de impacto até aos pon- tos de recepção cresce à medida que a distância entre eles aumenta;  a relação entre a velocidade das ondas R e P, para materiais com coeficien-

tes de Poisson entre os 0.2 e os 0.3, é próxima de Vr/Vp=0.5, como se ilus- trou na Figura 2.6 (Carino, 2001).

A Figura 3.35 ilustra o modo como se interpretaram os resultados dos ensaios indi- rectos. A metodologia baseou-se no procedimento ilustrado na Figura 2.20 e na Figura 2.21. Para o mesmo impacto, diferentes recepções foram obtidas em diferentes pontos localizados a diferentes distâncias ao longo de um dado eixo (R1; R2; R3). A perturbação gerada pelo martelo chega primeiro aos acelerómetros mais próximos do ponto do impac- to. Por se tratar de um ensaio de superfície, é possível reconhecer a chegada das ondas P (primeiras a chegar) seguidas das ondas R (reconhecidas pelo maior conteúdo de energia).

R5 R6

R1 R2 R3 R4

Figura 3.35 – Resultados de um ensaio numa face de um corpo de granito: ponto de impacto (martelo) e pontos de recepção (R1; R2; R3 – acelerómetros).

Os resultados obtidos foram analisados em termos de velocidades através de três métodos diferentes designados por:

 média das velocidades (também representado por Vpmv, se for relativo às ondas P, ou Vrmv, se for relativo às ondas R) – segundo o qual se determi- nou a velocidade com que a onda percorreu a distância que separava o emissor do receptor em cada um dos pontos identificados na Figura 3.34. Cada face com 60x20cm2 contou com 8 resultados (4 correspondentes a um impacto à esquerda - Figura 3.34 a) - e 4 a um impacto à direita - Figura 3.34 c)); do mesmo modo, cada face com 80x20cm2 contou com 12 pontos; foram tratados um total de 720 resultados (360 para ondas P e 360 para ondas R). No final determinou-se a média dessas velocidades;

 último ponto (também representado por Vpup, se for relativo às ondas P, ou Vrup, se for relativo às ondas R) – em que se fez a análise da velocidade dos pontos mais distantes do ponto de impacto, tendo em conta que um percurso maior implica um erro menor. Neste caso foram contabilizados apenas 2 pontos por face (os mais distantes do ponto de impacto) que tota- lizaram no final a análise de 144 resultados;

 regressão linear (também representado por Vprl, se for relativo às ondas P, ou Vrrl, se for relativo às ondas R) – segundo o qual se fez a leitura em ca- da um dos pontos de recepção da face testada construindo-se, depois, um gráfico tempo vs distância sobre o qual se determinou uma regressão linear

R3

R1

cujo declive corresponde à velocidade das ondas. Este procedimento foi descrito anteriormente (Figura 2.21) e utilizou os mesmos 720 resultados que foram utilizados no método da média das velocidades.

Método da Média das Velocidades

A Figura 3.36 apresenta as velocidades das ondas P obtidas em cada uma das fa- ces testadas, calculas através do método da média das velocidades. Verifica-se que os resultados obtidos são muito semelhantes aos dos ensaios directos (entre 4000m/s e 5000m/s). Não se regista nenhuma tendência marcante nas velocidades obtidas nas qua- tro faces de cada pedra; a pedra P1 é a que apresenta o menor valor de velocidade; a pedra P6 é a que apresenta os resultados mais díspares de todas as pedras testadas.

Figura 3.36 – Velocidades das ondas P calculadas através do método da média das velocidades.

Após a análise da velocidade das ondas P apresentam-se, na Figura 3.37, as velo- cidades das ondas R obtidas através da mesma metodologia. Todas as considerações feitas paras as ondas P são válidas no caso das ondas R. A relação entre as velocidades das ondas R e P foi, em média, de Vr/Vp=0.48 a que corresponde um coeficiente de Poisson de 0.32.

Figura 3.37 – Velocidades das ondas R calculadas através do método da média das velocidades.

Método do Último Ponto

Na Figura 3.38 apresentam-se as velocidades das ondas P obtidas através do mé- todo do último ponto em cada uma das quatro faces de cada pedra. Verifica-se uma dis- persão importante nos valores obtidos que pode traduzir uma maior imprecisão deste mé- todo.

Para a dispersão de resultados verificada deve também contribuir o menor número de amostras utilizadas para o seu cálculo (1/5) quando comparado com os restantes mé- todos utilizados (média das velocidades e regressão linear). Uma outra razão para a dis- persão observada está relacionada com o facto de as ondas P terem menor energia do que as ondas R e, por esse motivo, serem mais difíceis de detectar. Esta hipótese ganha mais consistência quando se analisam as velocidades das ondas R que se apresentam na Figura 3.39. De facto, para o mesmo número de amostras, a dispersão observada é menor neste caso (mesmo tendo em conta que a velocidade das ondas R é cerca de me- tade da das ondas P).

Figura 3.39 – Velocidades das ondas R calculadas através do método do último ponto.

Regressão Linear

O método da regressão linear, anteriormente apresentado, foi aplicado também às quatro faces de cada uma das nove pedras testadas. Na Figura 3.40 apresentam-se as velocidades das ondas P obtidas através deste método. Verifica-se que, à semelhança do exemplo anterior, existe uma importante dispersão nos resultados obtidos.

Embora para o cálculo de cada velocidade com base neste método sejam contabi- lizados resultados de vários testes, na verdade, cada face conta apenas com dois valores (um em cada sentido), tal como acontece no caso do método do último ponto, o que pode justificar a dispersão observada. Além disso, a energia associada à passagem das ondas P é, por vezes, muito reduzida dificultando a sua identificação, o que pode gerar erros maiores do que na identificação das ondas R (Cascante, et al., 2008).

Figura 3.40 – Velocidades das ondas P calculadas através do método da regressão linear.

As velocidades obtidas para as ondas R, que se apresentam na Figura 3.41 não evidenciam uma dispersão tão acentuada de resultados que é consentânea com a difi- culdade de validação das ondas P que se referiu anteriormente.

Figura 3.41 – Velocidades das ondas R calculadas através do método da regressão linear.