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Das Impulsradarverfahren hat sich in der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen in den letzten Jahren etabliert. Mögliche Nutzer des Verfahrens sind oft daran interessiert, in einer ersten Abschätzung herauszufinden, ob Impulsradar bei ihrer Prüfaufgabe sinnvoll eingesetzt werden kann. Sofern die physikalischen Voraussetzungen für die Anwendbarkeit gegeben sind, ist danach die Machbarkeit von Interesse. Dazu ist die erzielbare Detektionstiefe von Bewehrungsstäben in Beton mit Radar von Bedeutung. In diesem Beitrag werden systematische Untersuchungen beschrieben, bei denen die erzielbare Detektionstiefe von Bewehrungsstäben in Betonbauteilen zunächst auf einfache Weise visuell quantifiziert wurde. Diese Untersuchungen wurden mit verschiedenen Antennenmittenfrequenzen durchgeführt. Dazu wurden Betonbauteile konzipiert, die bezüglich der Größen Einbautiefe, Bewehrung, Betonalter (Aushärtung des Betons) und Betonrezeptur variiert wurden. Am Ende stehen Kurven, aus denen die realistisch erzielbaren Detektionstiefen von Bewehrungsstäben in Beton in Abhängigkeit von Betonalter, Antennenmittenfrequenz und Betonsorte abgelesen werden können. Um den Einfluss der oberflächennahen Bewehrung und des Größtkorns der Gesteinskörnung auf die Detektionstiefen zu quantifizieren, sind tiefergehende Auswertungen mithilfe der POD(a)-Analyse erforderlich. Die Ergebnisse dieser beiden Einflussgrößen sind als Teil einer umfangreichen Dissertation zum Thema POD hier dargestellt.-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Quantification of depth measurement for the detection of metal rebars using Radar:
Among non-destructive testing methods in civil-engineering (NDT-CE) Radar or GPR (Ground Penetrating Radar) has been well established. As a first step the engineer has to make sure the chosen NDT-method is applicable. When the physical requirements for an application are fulfilled the engineer wants to know up to what depth he might detect reinforcement bars. This article summarizes the results of systematic testing with radar at well-defined test specimens with different concrete mixtures, rebars in various depths using different antenna frequencies for their detection. As a result simple detection curves allow the engineer to estimate the attainable detection depth of reinforcement bars depending on the concrete age, concrete mixture and antenna frequency. To quantify the influence of the reinforcement near the surface or the maximum grain size of the aggregate advanced data assessment using the theory of POD (Probability of Detection) is presented as part of a comprehensive PhD thesis.
In der vorgestellten Dissertation wurde
auf Grundlage der POD(a)-Analyse eine
Methodik entwickelt, um die Güte qualitativer
Prüfaufgaben in der zerstörungsfreien
Prüfung im Bauwesen objektiv zu
bewerten. Dazu ist die POD(a)-Analyse
nach Berens [4] erstmals auf die zerstörungsfreie
Prüfung im Bauwesen am
Beispiel des Impulsradars übertragen
worden. Mithilfe der faktoriellen Versuchsplanung
wurden Testkörper konzipiert,
an denen mit acht unterschied -
lichen Radarprüfsystemen die entsprechenden
Messdaten aufgezeichnet
wurden, aus denen anschließend mithilfe
der POD(a)-Analyse der Kennwert der
zuverlässigen Detektionstiefe a90/95 berechnet
wurde. Der Wert a90/95 beinhaltet
hierbei die zuverlässige Detektions -
tiefe, in der ein metallischer Reflektor
mit einer Wahrscheinlichkeit von 90%
(a90/95) in 95 (a90/95) von 100 Fällen mit
dem Impulsradar objektiv geortet wird.
Anhand dieses Kennwerts a90/95 wurden
unterschiedliche Radarprüfsysteme charakterisiert
und miteinander verglichen, sodass nun ein objektives Gütekriterium
geschaffen wurde. Zusätzlich ist es möglich,
anhand der zuverlässigen Detektionstiefe
a90/95 den Einfluss von geänderten
Randbedingungen wie z. B. des Reflektordurchmessers
auf die Detektion
metallischer Reflektoren zu quantifizieren.
Es ist zu beachten, dass eine POD(a)-
Kurve die Zuverlässigkeit eines ZfPSystems
immer nur in seinem Anwendungsfeld
bewertet, sodass die Gültigkeit
der Aussage auf den Umgebungskontext
des ZfP-Systems beschränkt ist.
Die GUM-Prozedur zur Ermittlung der Messunsicherheit hat sich im Bereich der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen (ZfPBau) als geeignet erwiesen, ZfPBau-Verfahren bei der Validierung von Prüfaufgaben zu charakterisieren. Darüber hinaus können die Modellgleichungen und die quantifizierten Eingangsgrößen Eingang in Berechnungen auf der Basis der Zuverlässigkeitstheorie finden. Damit ist es möglich, die Auswirkung der berücksichtigten Einflussgrößen auf die Zuverlässigkeit einer Prüfaussage zu quantifizieren.
Der Nachweis der Güte von zerstörungsfreien Prüfverfahren im
Bauwesen (ZfPBau-Verfahren) ist neben der Kenntnis der Leistungsfähigkeit eine
wichtige Grundlage für deren zunehmende Akzeptanz in der Baupraxis. Während die
Ermittlung der Leistungsfähigkeit durch systematische Untersuchungen und
Messunsicherheitsermittlung in der ZfP im Bauwesen zunehmend Verbreitung findet,
ist der Einsatz der POD (Probability of Detection) im Bauwesen ganz im Gegensatz
zur klassischen ZfP neu. In diesem Beitrag wird am Beispiel von Radarmessungen
nachgewiesen, dass so genannte "a-versus-â-Beziehungen" auch in der ZfPBau
aufgestellt werden können und diese zu sinnvollen POD-Kurven führen. Dadurch
wird es künftig möglich sein, Geräte oder Auswertungsalgorithmen nach festgelegter
Vorgehensweise zu testen und deren Güte durch Kennwerte der POD-Analyse
objektiv und quantitativ zu vergleichen.