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Correlation of Load-Bearing Behavior of Reinforced Concrete Members and Velocity Changes of Coda Waves

  • The integral collection of information such as strains, cracks, or temperatures by ultrasound offers the best prerequisites to monitor structures during their lifetime. In this paper, a novel approach is proposed which uses the collected information in the coda of ultrasonic signals to infer the condition of a structure. This approach is derived from component tests on a reinforced concrete beam subjected to four-point bending in the lab at Ruhr University Bochum. In addition to ultrasonic measurements, strain of the reinforcement is measured with fiber optic sensors. Approached by the methods of moment-curvature relations, the steel strains serve as a reference for velocity changes of the coda waves. In particular, a correlation between the relative velocity change and the average steel strain in the reinforcement is derived that covers 90% of the total bearing capacity. The purely empirical model yields a linear function with a high level of accuracy (R 2 =0.99, R2=0.99, RMSE≈90μThe integral collection of information such as strains, cracks, or temperatures by ultrasound offers the best prerequisites to monitor structures during their lifetime. In this paper, a novel approach is proposed which uses the collected information in the coda of ultrasonic signals to infer the condition of a structure. This approach is derived from component tests on a reinforced concrete beam subjected to four-point bending in the lab at Ruhr University Bochum. In addition to ultrasonic measurements, strain of the reinforcement is measured with fiber optic sensors. Approached by the methods of moment-curvature relations, the steel strains serve as a reference for velocity changes of the coda waves. In particular, a correlation between the relative velocity change and the average steel strain in the reinforcement is derived that covers 90% of the total bearing capacity. The purely empirical model yields a linear function with a high level of accuracy (R 2 =0.99, R2=0.99, RMSE≈90μ RMSE≈90μ strain).zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:F. ClaußORCiD, Niklas EppleORCiD, M. A. AhrensORCiD, Ernst NiederleithingerORCiD, P. MarkORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Materials
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:8 Zerstörungsfreie Prüfung
8 Zerstörungsfreie Prüfung / 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:MDPI
Jahrgang/Band:15
Ausgabe/Heft:3
Erste Seite:738
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurbau
Freie Schlagwörter:Coda Wave Interferometry (CWI); Embedded Sensors; Reinforced Concrete; Structural Health Monitoring; Ultrasound
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Infrastruktur
DOI:10.3390/ma15030738
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-542316
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:24.01.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:21.02.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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