Há uma extensa bibliografia dedicada à aplicação do ultrassom pulsado na investigação de estruturas, muito embora as aplicações ainda se mostrem tímidas na indústria da construção civil. Os ensaios fundamentados nestas aplicações apresentam grandes vantagens como a sua reprodutibilidade e diversidade de aplicações. No conjunto dos métodos desenvolvidos destaca-se a técnica de Ultrasonic Pulse Velocity (UPV) com grande profusão de aplicações na identificação de danificação e estimativa de parâmetros elásticos de espécimes ou estruturas em concreto. Contudo, algumas frentes de desenvolvimento ainda carecem de novos esforços, pois, muito embora o UPV esteja em evidência, o seu emprego para a caracterização de traços in situ ainda é insipiente. Além disso, a técnica comumente empregada nos exames tomográficos demanda um elevado número de medições, o que dificulta a sua popularização. Outro ponto que tem demandado constantes investigações diz respeito à influência dos níveis de tensão no comportamento do pulso propagado. Tais pontos suscitam que novas aplicações sejam desenvolvidas, tanto como aplicações experimentais, quanto como estratégias numéricas de simulação e investigação. Desta forma, este trabalho propõe novas abordagens numéricas para a geração de tomografia, caracterização do concreto e avaliação do efeito acustoelástico. No tocante à geração de tomografias, a metodologia proposta se mostrou eficiente na geração das imagens e com potencial de reduzir substancialmente o número de medições para sua construção. A técnica de UPV também recebeu um novo tratamento por meio da associação às redes neurais artificiais para a estimativa do teor de agregados graúdos em espécimes de concreto. Por fim, uma abordagem para a simulação numérica do efeito acustoelástico foi proposta por meio da aplicação do método dos elementos finitos baseado em posições. Esta tese traz, portanto, contribuições numéricas aos ensaios ultrassônicos em elementos de concreto, se atendo a três aplicações: a tomografia, a caracterização e a acustoelasticidade.

There is an extensive bibliography dedicated to applying pulsed ultrasound in the investigation of structures. The tests based on these applications have significant advantages, such as their reproducibility and diversity of applications. Among the developed methods, the Ultrasonic Pulse Velocity (UPV) stands out, with many applications in identifying damage and estimating elastic parameters of concrete specimens. However, some developments still need further effort, especially in their use to characterize concretes. In addition, the technique commonly used in tomographies requires a high number of measurements, which makes its popularization difficult. Another matter that has demanded constant investigations concerns the influence of stress levels on the behavior of the propagated waves. Such issues require that new experimental and numerical applications be developed. Thus, this thesis proposes new numerical approaches for the generation of tomography, concrete characterization, and evaluation of the acoustoelastic effect. Regarding the generation of tomography, the proposed methodology proved efficient in generating images and potentially reducing the number of measurements for its construction. The UPV technique also received a new approach through the association with artificial neural networks to estimate the content of coarse aggregates in concrete specimens. Finally, an approach for the numerical simulation of the acoustoelastic effect was proposed by applying the positional finite element approach. Therefore, this thesis brings numerical contributions to ultrasonic tests on concrete elements, focusing on three applications: tomography, characterization, and acoustoelasticity.