Filtern
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (4)
- Beitrag zu einem Tagungsband (3)
- Vortrag (3)
- Posterpräsentation (2)
- Dissertation (1)
Sprache
- Deutsch (13)
Schlagworte
- Impulsradar (4)
- POD (4)
- Probability of detection (4)
- Radar (4)
- Zerstörungsfreie Prüfung (3)
- ZfPBau (3)
- Gütenachweis (2)
- Stahlbeton (2)
- Zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen (2)
- Bauwerkserhaltung/Sanierung (1)
Eingeladener Vortrag
- nein (3)
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.
Die POD (Probability of Detection) hat sich als statistisches Werkzeug für die Bewertung der Zuverlässigkeit zerstörungsfreier Prüfsysteme in der klassischen ZfP bewährt. Aus diesem Grund wird die Methode der POD auf die zerstörungsfreie Prüfung im Bauwesen übertragen, um erstmals eine objektive Antwort auf zerstörungsfreie Prüfungen geben zu können, denen eine qualitative Fragestellung zugrunde liegt. Dies geschieht an der Prüfaufgabe der Ortung metallischer Reflektoren in Abhängigkeit Ihrer Tiefenlage mithilfe des Impulsradars. Dazu wird nachgewiesen, dass eine Übertragung und Anwendung der POD für die objektive Bewertung dieser Prüfaufgabe zulässig ist. Nach der Konzipierung und Fertigung von Testkörpern werden die Ergebnisse der POD(a)-Analyse vorgestellt, die erstmal eine Charakterisierung und einen Vergleich unterschiedlicher Radarprüfsysteme anhand eines objektiv ermittelten Kennwerts ermöglichen. Außerdem können Einflussgrößen auf die Detektionstiefe eines metallischen Reflektors erstmals quantifiziert werden.
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.
Der Bedarf an Kernbohrungen in Stahlbetonbauwerken ist in den letzten Jahren durch die steigende Anzahl von Instandsetzungen und Ertüchtigungen unterschiedlicher Stahlbetonbauten stark gewachsen. Für die Durchführung einer Kernbohrung ist die Kenntnis der genauen Lage der vorgespannten Bewehrung notwendig, um diese für die Statik wichtigen Elemente nicht zu beschädigen. Das methodische Vorgehen für die schadensfreie Durchführung von Kernbohrungen wird am Beispiel einer ca. 1 m dicken Hohlkastenseitenwand der Karl-Carstens Brücke in Bremen gezeigt. Nach der Darstellung der Ausgangslage und der Aufgabenstellung werden die Schritte beschrieben, die zu einer erfolgreichen Durchführung der Aufgaben erforderlich waren. Hierbei steht die planmäßige Anwendung der zerstörungsfreien Untersuchungsmethode Impulsradar im Vordergrund. Das Vorgehen gliedert sich in vier Schritte:
- Zunächst wurde eine Voruntersuchung durchgeführt, um festzustellen, ob sich die vorgespannte Bewehrung in den erwarteten Tiefen von bis zu 50 cm und unter den vorhandenen Bedingungen der Hohlkastenseitenwände mit dem Impulsradar detektieren lässt.
- Nach der erfolgreichen Voruntersuchung wurden im zweiten Schritt die Bereiche der geplanten Kernbohrungen großflächig mit dem Impulsradar untersucht.
- Anschließend konnte anhand der Messdaten die Lage der Bewehrung ermittelt und in einen Plan eingezeichnet werden, der im Maßstab 1:1 ausgedruckt wurde. Dieser Plan wurde positionsrichtig auf die Oberfläche der Hohlkastenwand geklebt.
- Im letzten Schritt wurden dann gezielte Test- und Suchbohrungen durchgeführt, denen die eigentlichen Kernbohrungen folgten.
Mit der im Plan dargestellte Bewehrungslage war die Voraussetzung für schadensfreies Bohren gegeben. So konnten die Kernbohrungen durchgeführt werden, ohne die vorgespannte Bewehrung zu beschädigen.
Die Ermittlung der genauen Bewehrungslage ist von großem Interesse bei der Instandsetzung und Ertüchtigung von Stahlbetonbauwerken. Denn nur wenn die Lage der für die Standsicherheit wichtigen Bewehrung bekannt ist, können Kernbohrungen oder Sägearbeiten schadensfrei durchgeführt werden. Das Bodenradar als zerstörungsfreie Methode ist wegen des einfachen Verfahrens der Antenne entlang einer Messspur für eine solche Aufgabenstellung sehr gut geeignet. Die Anwendung kann aber eingeschränkt werden, wenn die gesuchte Bewehrung zu tief liegt oder durch eine davor liegende Bewehrung abgeschattet wird. Bei der Ortung mehrlagiger Bewehrung ist es wichtig, einen mehrstufigen und effizienten Messplan zu erstellen, der den Aufwand auf einem vertretbaren Maß beschränkt und die Möglichkeit bietet, beim Erreichen der Verfahrensgrenzen rechtzeitig die Untersuchung abzubrechen. Am Beispiel einer Stahlbetonbrücke, die nachträglich mit externen Spanngliedern versehen wurde, wird das Vorgehen beim Orten von mehrlagiger Bewehrung gezeigt.