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Organisationseinheit der BAM
Adolf Martens (18501914) was a pioneer of materials engineering. After his studies in Berlin he joined a railway company being responsible for the technical equipment. His interest for the basic mechanisms of mechanical strength and fracture of metallic materials led him to the development of the basic concepts for metallography; his papers published between 1878 and 1889 laid the fundament of this technique. In 1880 Martens changed to the Royal Industrial Academy in Berlin and by 1884 he was designated as director of the Materials Testing Laboratory at the Technical University Berlin. Under his guidance this institution acquired an excellent reputation in all relevant areas of the German industry, forming the nucleus of the Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) – the Federal Institute for Materials Research and Testing. Martens developed equipment in many different areas as mechanical testing of metallic materials and of paper, characterization of the wear behavior of materials and viscosity of lubricants. His overwhelming contribution to materials engineering was recognized as early as 1895 by Floris Osmond, who denominated martensite a metallographical constituent resulting from quenching of steels. In 2000 ISO designated the value obtained from the instrumented indentation method as Martens Hardness – HM.
Assessment of existing steel structures - A guideline for estimation of the remaining fatigue life
(2007)
In many countries and regions, traffic infrastructure projects suffer from low funding. The budget is tight for new infrastructure building and, thus, the importance of inspection, maintenance and assessment of the existing traffic infrastructure increases. A new fatigue assessment guideline for the estimation of the remaining fatigue life of steel bridges has been written by technical committee 6 of the European Convention of Constructional Steelwork (ECCS). It will be a useful tool for the complementation of bridge management systems, used commonly for condition assessment.
Design specifications and rules are harmonised throughout Europe. They are under constant development, but there is still a lack of forwarding and concentrating experiences as well as developing rules for the fatigue assessment on existing steel structures. This paper presents a guideline with a proposed fatigue assessment procedure for existing steel structures embedded in information about old materials and non-destructive testing methods for the evaluation of details (ECCS 2004, Assessment of existing steel structures). Particular attention is paid on remedial measures which are proposed for weak details and damages caused by fatigue. The developed fatigue assessment procedure can be applied to existing steel structures under cyclic loading in general, but the guideline concentrates on the existing traffic infrastructure made from old steel, because of the public importance. The proposed procedure summarizes, regroups and arranges the knowledge in the field of assessment on existing steel to be applied by practicing engineers. The procedure is a milestone in knowledge transfer from a state of scientific knowledge to state-of-the-art.
Die zunehmende Bedeutung der Nachhaltigkeit im Bauwesen wird in Zukunft das Bauen im Bestand gegenüber Neubauten in den Vordergrund rücken. Dies gilt auch für den Brückenbau, wo das Qualitätsmanagement seit langem Brücken von ihrem Entstehungsgang über den Betrieb bis in die Entsorgung begleitet.
Die starke Vergrößerung der Frachtvolumina für Straße und Schiene und die zunehmende Überalterung des Brückenbestandes fragen danach, ob die bestehenden Brücken für die veränderten Betriebsbedingungen noch geeignet sind und wie sie und ob sie dafür instandgesetzt werden könnten.
Für die erforderlichen Instandhaltungs- und Instandsetzungsmaßnahmen oder einen eventuellen Ersatz durch einen Neubau ist aber die Frage der Restnutzungsdauer von entscheidender Bedeutung. Es ist daher nicht von ungefähr, dass sich Baulast-träger auf nationaler und internationaler Ebene frühzeitig zusammengetan haben, um nach geeigneten Methoden der Bestimmung der Sicherheit und Restnutzungsdauer bestehender Brücken zu forschen. Auch die internationalen technisch-wissenschaftlichen Verbände wie EKS und fib sowie die Standard-Organisationen ISO und CEN sind der Frage eines internationalen Austauschs und der Vereinheitlichung der Methoden nachgegangen.
Für Stahlbrücken hat insbesondere das technische Komitee6 - Ermüdung - der EKS Anregungen aufgegriffen, aus den verschiedenen nationalen Erfahrungen und dem vorhandenen Wissen technische Empfehlungen für die Beurteilung bestehender Stahlbrücken zu entwickeln [1], die sich als Grundlage für die von CEN/TC 250 - das CEN-Komitee für die Bearbeitung der Eurocode - geplante Erweiterung der Eurocode zur Instandhaltung und Instandsetzung des Brückenbestandes eignen.
Das Ergebnis ist ein technisch-wissenschaftlicher Bericht, der im Rahmen der Zusammenarbeit der europäischen Kommission (DG-Research - Joint Research Centre JRC) mit der EKS als Basispapier für eine zukünftige Eurocode-Erweiterung veröffentlicht wurde und schon jetzt als Empfehlung für eine Vorgehensweise nach dem Stand der Technik verwendet werden kann.
Der vorliegende Beitrag behandelt die Grundzüge dieses Berichtes [1], der vom e-bookshop der Kommission kostenfrei herunter geladen werden kann.
The European infrastructure asset has developed historically and is characterized by nation-specific construction processes. Inspection, condition assessment, and maintenance procedures differ from country to country. Because of historical and political circumstances, national infrastructure assets are maintained at different levels, too. Since the budget for maintaining the bridge infrastructure less and less meets the demands of a growing bridge stock, bridge inspection, maintenance, and life-cycle considerations gain higher importance. The need exists to develop effective diagnosis tools for early detection of construction faults, defects, and deterioration processes during inspection, to keep the bridge infrastructure at an acceptable level, from structural safety and economic viewpoints. An overview on the latest research projects and integrated bridge management systems in Europe is given. The potentials of nondestructive testing (NDT) are presented, with special focus on technical advances of NDT applications to reinforced concrete (RC) and posttensioned concrete bridges. Although NDT is not regularly integrated in these processes, the application brings valuable information on the current condition of the inner structure in called-in special inspections. NDT-automation and the application of imaging echo methods, combined with advanced data processing, produce a surprising level of information about the inner structure of massive RC slabs up to a depth of about 60 cm. Detected inhomogeneity and scatterers of acoustic or electromagnetic waves can be visualized in vertical or horizontal slices through the structure or animations. The fusion of different three-dimensional data sets of processed data improves the interpretability and accuracy of the results.
Structural health monitoring contributes to early damage detection in the built infrastructure. During the last two decades, sensor networks transferred from wired to wireless sensor networks. Several methods exist to measure moisture in building materials. Most of the introduced commercial moisture measurement methods provide information about the local or near surface moisture. A feasibility study is presented to demonstrate, how the Received Signal Strength Indicator (RSSI) of a Bluetooth Low Energy (BLE) signal, transmitted from the BLE-module embedded in building materials, correlate with changing moisture content. The feasibility of this influence was investigated in the presented study. The maximum and minimum RSSI were systematically recorded and analysed.
In this article, we present a laboratory experiment to monitor the accelerated corrosion in concrete using ground-penetrating radar (GPR). Four concrete test specimens were cast with rebars of different size and placed at different depths. The lifetime decades of reinforcement corrosion process were accelerated into 18 days by using the impress current technique. The electrochemical corrosion process was periodically monitored with GPR. Two control specimens were also prepared to investigate the influence of chloride contamination on GPR signal. The measured data were analysed both in time and frequency domains. In time domain, the peak-to-peak amplitude of a wave reflected by a rebar was calculated to investigate the relationship between an increase in signal amplitude and the degree of corrosion. In frequency domain, the time–frequency representations of the signal were computed by using S-transform. The results show that reinforce corrosion increased the amplitude of reflected signal in time domain but did not change the peak frequency in frequency domain while chloride contamination attenuates the signal to smaller amplitude and lower peak frequency. Based on the results, a novel process is finally proposed for GPR-based corrosion detection.
Die Langzeitüberwachung von Bauteilen (Structural Health Monitoring, SHM) ging in den letzten Jahren zunehmend von verkabelten Sensoren zu kabellosen Sensornetzwerken (WSN) über. Frühwarnsysteme sollen rechtzeitige Signale senden, wenn Schädigungsprozesse einsetzen, wenn ein Bauteil z. B. zu feucht wird (Deiche, Staumauern), oder wenn Feuchteprozesse in Bauteilen auftreten, die den Transport von schädlichen Stoffen ermöglichen. Mittels handelsüblicher multifunktionaler Sensoren wie einem Bluetooth Low Energy (BLE) wurden erste Machbarkeitsuntersuchungen zur Massenfeuchtemessung durchgeführt. Die untersuchten Parameter sind der sogenannte Received Signal Strength Indicator (RSSI) eines Bluetooth-Low-Energy(BLE)-Signals und die abgestrahlte Sendeleistung eines eingebetteten BLE-Moduls. Das BLE-Modul kommuniziert mit einem mobilen smarten Empfänger wie einem Tablet oder einem Smartphone als SmartHub. Die Veränderung des RSS-Indikators ist ein Maß für die Veränderung der Feuchte im Bauteil, während die ausgesandte Signalstärke konstant bleibt. Wenn das BLE-Signal einen feuchten Bereich im Baumaterial durchläuft, verändert sich der RSS-Indikator. Nach erfolgreicher Machbarkeitsstudie wurde nun ein aus dem Netzwerk MI4G (Modern Industry for Germany) zwischen der Bundesanstalt für Materialprüfung und dem Klein- und mittelständigen Unternehmen LinTech GmbH heraus beantragtes ZIM-Projekt bewilligt. Der Bericht zeigt erste Ergebnisse von Voruntersuchungen und gibt einen Ausblick auf weitere Forschungsaktivitäten.