TY - CONF A1 - Liao, Chun-Man A1 - Bernauer, F. A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Igel, H. A1 - Hadziioannou, C. T1 - Assessment of prestress loss in a large-scale concrete bridge model under outdoor condition N2 - Environmental conditions affect the accuracy of field measurements used to monitor civil structures. Previous studies have shown that measured dynamic responses often lack the sensitivity needed for effective localized damage detection. To address this issue, our study focuses on distinguishing environmental effects from damage related effects in measured data to enhance vibration-based damage identification methods. Experimentally, the problem of prestress loss in a prestressed concrete bridge model was examined. By adjusting the pre-stressing force in a large-scale concrete bridge model, cracking phenomena were observed. To demonstrate field monitoring of a large-scale prestressed structure, noise recording was performed and the measurement data was analyzed with operational modal analysis. Additionally, ultrasonic testing, known for its high sensitivity in damage localization, was used to cross-check the structural damage. Seismic and coda wave interferometry were also employed to estimate wave velocities, providing insights into the level of prestress loss and temperature sensitivity. Ultimately, these measurable wave properties help to overcome the uncertainties associated with traditional vibration-based damage detection methods. T2 - EVACES 2025 CY - Porto, Portugal DA - 02.07.2025 KW - Prestress Loss KW - NDT KW - Ambient Vibration KW - Ultrasonic Testing KW - Coda Wave Interferometry KW - Seismic Interferometry PY - 2025 SN - 978-3-031-96105-2 DO - https://doi.org/10.1007/978-3-031-96106-9_20 VL - 675 SP - 181 EP - 189 PB - Springer Nature CY - Cham AN - OPUS4-64212 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Niederleithinger, Ernst A1 - Hille, Falk A1 - Hofmann, Detlev A1 - Kind, Thomas ED - Isecke, B. ED - Krieger, J. T1 - Überwachung der Brücke Altstädter Bahnhof, Brandenburg./H. Begleituntersuchungen mit moderner Sensorik und zerstörungsfreier Prüfung N2 - Die B1 Brücke am Altstädter Bahnhof in Brandenburg an der Havel wurde im Dezember 2019 aufgrund von während einer turnusmäßigen Inspektion entdeckten Rissen und Hohlstellen entlang der vorgespannten Längsträger gesperrt und im Mai 2021 abgebrochen. In der Zwischenzeit wurde die Brücke detailliert überwacht. Vor dem Abriss wurden zudem umfangreiche Untersuchungen zur Bestandsaufnahme und Schadensanalyse sowie Tests moderner Sensorik vorgenommen. Dabei konnte sowohl die richtige, zuvor nicht sicher bekannte Anzahl von Spanngliedern in den Querträgern sicher ermittelt werden als auch durch moderne Varianten der Schwingungsmessungen und der faseroptischen Sensorik zusätzliche Kenntnisse püber das Bauwerksverhalten ermittelt werden . In dem Beitrag werden die Verfahren mit ihren Möglichkeiten und Grenzen vorgestellt, die Ergebnissee an der Brücke in Brandenburg erläutert und zukünftige Einsatzmöglichkeiten diskutiert. T2 - 5. Brückenkolloquium CY - Ostfildern, Germany DA - 06.09.2022 KW - Monitoring KW - Brücke KW - Radar KW - Vibration KW - Faseroptik PY - 2022 SN - 978-3-8169-3549-0 SP - 555 EP - 566 PB - Expert Verlag CY - Tübingen AN - OPUS4-55627 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Strangfeld, Christoph A1 - Stolpe, Heiko A1 - Wiehle, Philipp T1 - Moisture diffusion affected by the Knudsen effect in temporal changing pore networks N2 - Almost all building materials in civil engineering have an open porosity and interact with or are affected by the environmental conditions. Structures might suffer from effects such as moisture adsorption, carbonation, corrosion, penetration of salt ions and chemical substances, etc. In the hygroscopic range, these processes are mostly driven by diffusion. Due to the confinement of small pores (< 1 µm), the Knudsen effect reduces the molecular diffusion. This reduction can become more significant in case of temporal changing pore systems because of physisorption of water vapor, carbonation, or chemisorption. In this study, unstabilised earth blocks and earth masonry are investigated. In a first step, the pore size distribution of the blocks is measured and sorption isotherms are recorded in experiments. Besides the ordinary physisorption, the involved clay minerals undergo swelling or shrinking due to chemisorption. The following two effects must be considered: first, the reduction of the available pore space by the adsorbed water layer. For this, the Hillerborg sorption theory is used, which is a combination of the well-known Brunauer-Emmett-Teller sorption theory and the Kelvin equation. This allows the computation of adsorbed water layers even in curved pore geometries. Second, the variation of the initial pore size distribution due to chemisorption needs to be modelled. Based on these two models, the effective diffusion coefficient can be predicted. For validation, arrays of relative humidity sensors were embedded into a free-standing earth masonry wall. This monitoring was carried out over more than a year to have a broad variety of environmental conditions and was located in Berlin, Germany. The prediction of the effective diffusion coefficient can also be transferred to other processes and allows the investigation of materials having temporarily changing pore systems. Examples are the carbonation of cementitious materials, alkali silica reaction, calcium leaching of long-lasting structures, etc. This effect becomes most prominent in the meso-pore range and might alter the effective diffusion coefficient by more than 100 %. T2 - 4th International Congress on Materials & Structural Stability CY - Rabat, Morocco DA - 08.03.2023 KW - Earth masonry KW - Material moisture KW - Molecular diffusion KW - Chemisoprtion KW - Knudsen effect KW - Physisorption PY - 2023 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-571391 SP - 1 EP - 8 PB - RILEM CY - Champs-sur-Marne AN - OPUS4-57139 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wiehle, Philipp A1 - Härder, M. A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Moisture behaviour of earth block masonry under natural climate conditions – experimental and numerical studies N2 - The compressive stength of unstabilised earth masonry depends on the moisture content. Knowledge of the moisture content is necessary in order to be able to account for the impact of moisture on the structural design of earth block masonry. For conventional building materials it is possible to precisely forecast the component moisture according to the layered structure on the basis of hygrothermal simulations. However , it is still not clear to what degree these numerical calculations can offer valid results for earth building materials. Earth building materials have a number of special properties related to moisture storage and moisture transport that differ significantly from the physical simplifications that are a component of existing material models. The swelling and shrinking of earth materials and their organic components results in changes to the pore space, the sorption behaviour exhibits a clear hysteresis, and the experimental determination of hygrothermal parameters in continuous contact with liquid water is almost impossible. To adequately forecast the moisture content of earth block masonry under natural climate conditions, extensive investigations of the moisture behaviour of load-bearing earth block masonry have been carried out within the framework of this project. These efforts began with the performance of magnetic resonance spectroscopic tests on two load-bearing earth blocks, in order to quantify the adsorption and desorption processes at relative humidities of between 50 % and 90 % under controlled, isothermal laboratory conditions. Once this had been done, a modified test setup was used to determine the water absorption coefficient , from which the liquid transport coefficients were derived. Based on the hygrothermal parameters values that were thus determined, the model was calibrated using the WUFI software program [7]. Finally, long-term moisture measurements were conducted on an earth block masonry wall that was ex-Increasing shortages of raw materials and rising energy prices are resulting in continuous growth in the demand for earth construction. In comparison to conventional building materials, earth building materials offer three significant advantages that have become even more important in light of the energy crisis in 2021 and the associated increase in the price of building supplies by approx. 40 percent [1]. Firstly, water solubility makes it possible to fully separate and recover all of the material components, and in particular the sand component. Secondly, energy-intensive firing processes, such as those required for cement production or brick manufacture, are eliminated. And thirdly, earth is a local raw material that is available in large quantities [1]. However, the load-bearing capacity of earth building materials is very much dependent on the moisture content. An increase in the relative humidity results in a reduction in the clay mineral cohesion , and this in turn results in a decline in both the compressive strength and the modulus of elasticity. In this regard, the mechanical properties of earth block masonry change in inverse proportion to the relative humidity. In other words, with every percentage point increase in relative humidity, both the compressive strength and the modulus of elasticity decline by one percent [2] [4]. The internal walls of heated living areas are generally only subject to relatively small fluctuations in relative humidity (between 40 % and 60 %) [5], and short periods in excess of these levels (such as in bathrooms or kitchens) only lead to a significant increase in the moisture content of the uppermost layers [6]. Exterior walls, on the other hand, are subject to large seasonal fluctuations in temperate climates, with a relative humidity in excess of 90 % in winter months. However, the exterior walls of heated living areas must be insulated in accordance with the German Buildings Energy Act (GEG), and with masonry this is generally done us T2 - LEHM 2024 – 9. Internationale Fachtagung für Lehmbau CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Earth stone KW - Masonry KW - Material moisture KW - Moisture monitoring KW - Hygrothermal simulations PY - 2024 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-61220 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wiehle, Philipp A1 - Härder, M. A1 - Strangfeld, Christoph T1 - Feuchteverhalten von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen – Experimentelle und numerische Untersuchungen N2 - Druckfestigkeit und Elastizitätsmodul von Lehmsteinmauerwerk nehmen mit steigendem Feuchtegehalt ab, weswegen die Mauerwerksdruckfestigkeit bei der Bemessung gemäß DIN 18940 in Abhängigkeit der maximal zu erwartenden Ausgleichsfeuchte abgemindert wird. Da bisher allerdings keine Messdaten zum Feuchtegehalt von Lehmsteinmauerwerk unter natürlichen Klimabedingungen vorliegen, stellen die normativen Grenzwerte lediglich eine konservative Abschätzung dar. Um die Feuchtegehalte von Lehmsteinmauerwerk und somit die Tragfähigkeit realitätsnah einschätzen zu können, wurden im Rahmen der vorliegenden Arbeit sowohl experimentelle als auch numerische Untersuchungen zum feuchtetechnischen Verhalten durchgeführt. Dabei wurden erstmalig magnetresonanzspektroskopische Untersuchungen an tragenden Lehmsteinen unterschiedlicher Herstellungsmethoden angewandt Weiterhin wurden Luftfeuchtesensoren in Lehmsteinmauerwerk eingebettet, um hygrische Langzeitfeuchtemessungen unter natürlichen Klimabedingungen durchzuführen. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde schließlich ein numerisches Modell kalibriert und Parameterstudien durchgeführt, um den unter realen Klimabedingungen tatsächlich auftretenden Feuchtegehalt im Lehmmauerwerk sowie dessen Verteilung über den Querschnitt einschätzen zu können und die normativen Grenzwerte zu überprüfen. Gezeigt wurde, dass die realitätsnahe instationäre Berechnung des Feuchtetransports mit üblichen hygrothermischen Simulationsprogrammen auf Basis einfacher feuchtetechnischer Kennwerte auch bei Lehmbaustoffen möglich ist. Der Einfluss des Quellens und Schwindens der enthaltenen Tonminerale und organischen Bestandteile wurde durch eine Modifikation bei der Ermittlung des Wasseraufnahmekoeffizienten explizit berücksichtigt und ist somit auch in den daraus abgeleiteten Transportkoeffizienten enthalten. Darüber hinaus wurde die Feuchtespeicherfunktion im überhygroskopischen Bereich auf Grundlage der Porenvolumenverteilung abgeschätzt. Die Approximation der Transportkoeffizienten und der Feuchtespeicherfunktion stellt dabei eine wesentliche Vereinfachung für Lehmbaustoffe dar, da ihre experimentelle Bestimmung aufgrund des Kontaktes mit Flüssigwasser kaum möglich ist. In Bezug auf das Feuchteverhalten üblicher Außenwandaufbauten von Wohnräumen konnte festgestellt werden, dass die Ausgleichsfeuchte im Lehmsteinmauerwerk stets unterhalb des in Nutzungsklasse 1 gemäß DIN 18940 zulässigen Grenzwertes von 65 % liegt. Je nach Putzsystem und Dämmstoff reduziert sich die Ausgleichsfeuchte auf Werte unter 60 %, wobei sich eine annähernd gleichmäßige Verteilung der Feuchte über den Mauerwerksquerschnitt hinweg einstellt. Bei Außenwänden von unbeheizten Räumen ergab sich eine maximale Ausgleichsfeuchte, die über weite Teile des Querschnitts unterhalb von 80 % lag. Der Ansatz einer maximalen Ausgleichsfeuchte von 90 % in Nutzungsklasse 2 ist folglich zu hoch angesetzt. Die zulässige Ausgleichsfeuchte bzw. der Umgebungsfeuchtefaktor in Nutzungsklasse 2 sollte dementsprechend angepasst werden T2 - LEHM 2024 – 9. Internationale Fachtagung für Lehmbau CY - Weimar, Germany DA - 27.09.2024 KW - Lehmstein KW - Mauerwerk KW - Materialfeuchte KW - Feuchtemonitoring KW - hygrothermische Simulation PY - 2024 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-61217 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -