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For decades, the low-strain impact integrity testing using a hammer blow is well established as a method of quality assurance for various pile types. However, this method has its limitations. Our research and development focuses on improving the excitation signal using a shaker system in contrast to the standard hammer method. Another approach is to increase the amount of sensors used during testing. The purpose is to identify the direction of wave propagation which gives advantages under difficult conditions, such as piles below structures.
Pile integrity testing (PIT) using a shaker system was performed on two 11 m long piles of 90 cm in diameter. While one pile was intact, the other one showed a flaw at approx. 3.5 m below pile top, which was confirmed by standard PIT in 2012. A logarithmic sweep between 500 Hz and 1 KHz of 0.1 s was used as the input signal, being vertically injected into the pile. Prior to that, simulations on similar pile geometries showed that the depth of the pile toe as well as flaws within the pile can be extracted by applying regularized deconvolution. The result is the impulse response in the time domain.
The application of deconvolution on the measured signals shows that it is possible to identify the pile length but it is more difficult to clearly extract the flaw’s position in the pile. Additional digital signal processing techniques and the improvement of the regularized deconvolution method as well as the experimental setup need to be investigated.
Another way to improve the PIT method is to use a multichannel sensor arrangement. By arranging several accelerometers vertically along the accessible part of the pile shaft, it is possible to distinguish between downward and upward traveling waves. Furthermore, it is possible to estimate the unknown wave speed, which gives the possibility of more accurate pile length calculations. The method was evaluated successfully during a measurement campaign of a slab foundation with subjacent piles. In 20 of 28 cases the pile length could be detected accurately.
Im Rahmen der Lebensdauerverlängerung oder der Umnutzung von Bauwerken (z. B. Brücken, Bürogebäude oder Maste) müssen diese zum Teil neu bewertet werden. Dafür ist eine Nachrechnung für statische und dynamische Lastfälle erforderlich. Dies betrifft zum einen die Struktur selbst, die gegebenenfalls verstärkt werden muss. Aber auch die Gründung (oft Pfähle verschiedenster Typen) muss neu beurteilt werden. Nach mehreren Jahrzehnten sind jedoch für einige Bauwerke keine zuverlässigen Bestandsunterlagen verfügbar.
Eine vollständige Freilegung der Pfähle verbietet sich aus Kostengründen sowie Verlust an Widerstand gegen Zug. Lediglich der Pfahlanschluss kann visuell begutachtet werden, um Pfahlzahl, -typ und Durchmesser zu bestimmen. Für die Bestimmung der Pfahllänge müssen zerstörungsfreie Verfahren eingesetzt werden. In einer Machbarkeitsstudie wurden von den Autoren teils im Blindversuch drei Verfahren evaluiert: die klassische Pfahlintegritätsprüfung nach der Hammerschlagmethode, eine mehrkanalige Variante hierzu und das Parallel-Seismik-Verfahren. Die ersten beiden Methoden lieferten an den untersuchten Pfählen nur in Einzelfällen verwertbare Ergebnisse. Die Parallel-Seismik-Methode lieferte auch im Blindversuch an Fundamenten, bei denen die Pfahllänge dem Eigentümer bekannt war, Ergebnisse mit einer Abweichung von max. 0,5 m. Diese Toleranz lässt sich bei der Standfestigkeitsbeurteilung berücksichtigen. Die Mehrkosten des Verfahrens (anders als bei den anderen Verfahren wird ein verrohrtes Bohrloch im Boden nahe dem Pfahl benötigt) halten sich in Grenzen, wenn man es in die geotechnische Untersuchung integriert. Daher wurde es inzwischen auch in der Praxis eingesetzt. Auch liegen die Gesamtkosten für die Untersuchung deutlich unter denen für eventuell notwendigen Ersatz – oder Verstärkungsmaßnahmen, die notwendig werden, wenn keine Daten zur Pfahllänge verfügbar sind.
Der Vortrag erläutert die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie, zeigt erste Praxisfälle und weist auf Möglichkeiten hin, das Parallel-Seismik Verfahren in Zukunft noch genauer und effizienter einzusetzen.
Im Rahmen der Lebensdauerverlängerung oder der Umnutzung von Bauwerken (z. B. Brücken, Bürogebäude oder Maste) müssen diese zum Teil neu bewertet werden. Dafür ist eine Nachrechnung für statische und dynamische Lastfälle erforderlich. Dies betrifft zum einen die Struktur selbst, die gegebenenfalls verstärkt werden muss. Aber auch die Gründung (oft Pfähle verschiedenster Typen) muss neu beurteilt werden. Nach mehreren Jahrzehnten sind jedoch für einige Bauwerke keine zuverlässigen Bestandsunterlagen verfügbar.
Eine vollständige Freilegung der Pfähle verbietet sich aus Kostengründen sowie Verlust an Widerstand gegen Zug. Lediglich der Pfahlanschluss kann visuell begutachtet werden, um Pfahlzahl, -typ und Durchmesser zu bestimmen. Für die Bestimmung der Pfahllänge müssen zerstörungsfreie Verfahren eingesetzt werden. In einer Machbarkeitsstudie wurden von den Autoren teils im Blindversuch drei Verfahren evaluiert: die klassische Pfahlintegritätsprüfung nach der Hammerschlagmethode, eine mehrkanalige Variante hierzu und das Parallel-Seismik-Verfahren. Die ersten beiden Methoden lieferten an den untersuchten Pfählen nur in Einzelfällen verwertbare Ergebnisse. Die Parallel-Seismik-Methode lieferte auch im Blindversuch an Fundamenten, bei denen die Pfahllänge dem Eigentümer bekannt war, Ergebnisse mit einer Abweichung von max. 0,5 m. Diese Toleranz lässt sich bei der Standfestigkeitsbeurteilung berücksichtigen. Die Mehrkosten des Verfahrens (anders als bei den anderen Verfahren wird ein verrohrtes Bohrloch im Boden nahe dem Pfahl benötigt) halten sich in Grenzen, wenn man es in die geotechnische Untersuchung integriert. Daher wurde es inzwischen auch in der Praxis eingesetzt. Auch liegen die Gesamtkosten für die Untersuchung deutlich unter denen für eventuell notwendigen Ersatz – oder Verstärkungsmaßnahmen, die notwendig werden, wenn keine Daten zur Pfahllänge verfügbar sind.
Der Vortrag erläutert die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie, zeigt erste Praxisfälle und weist auf Möglichkeiten hin, das Parallel-Seismik Verfahren in Zukunft noch genauer und effizienter einzusetzen.
Im Rahmen der Lebensdauerverlängerung oder der Umnutzung von Bauwerken (z. B. Brücken, Bürogebäude oder Maste) müssen diese zum Teil neu bewertet werden. Dafür ist eine Nachrechnung für statische und dynamische Lastfälle erforderlich. Dies betrifft zum einen die Struktur selbst, die gegebenenfalls verstärkt werden muss. Aber auch die Gründung (oft Pfähle verschiedenster Typen) muss neu beurteilt werden. Nach mehreren Jahrzehnten sind jedoch für einige Bauwerke keine zuverlässigen Bestandsunterlagen verfügbar.
Eine vollständige Freilegung der Pfähle verbietet sich aus Kostengründen sowie Verlust an Widerstand gegen Zug. Lediglich der Pfahlanschluss kann visuell begutachtet werden, um Pfahlzahl, -typ und Durchmesser zu bestimmen. Für die Bestimmung der Pfahllänge müssen zerstörungsfreie Verfahren eingesetzt werden. In einer Machbarkeitsstudie wurden von den Autoren teils im Blindversuch drei Verfahren evaluiert: die klassische Pfahlintegritätsprüfung nach der Hammerschlagmethode, eine mehrkanalige Variante hierzu und das Parallel-Seismik-Verfahren. Die ersten beiden Methoden lieferten an den untersuchten Pfählen nur in Einzelfällen verwertbare Ergebnisse. Die Parallel-Seismik-Methode lieferte auch im Blindversuch an Fundamenten, bei denen die Pfahllänge dem Eigentümer bekannt war, Ergebnisse mit einer Abweichung von max. 0,5 m. Diese Toleranz lässt sich bei der Standfestigkeitsbeurteilung berücksichtigen. Die Mehrkosten des Verfahrens (anders als bei den anderen Verfahren wird ein verrohrtes Bohrloch im Boden nahe dem Pfahl benötigt) halten sich in Grenzen, wenn man es in die geotechnische Untersuchung integriert. Daher wurde es inzwischen auch in der Praxis eingesetzt. Auch liegen die Gesamtkosten für die Untersuchung deutlich unter denen für eventuell notwendigen Ersatz – oder Verstärkungsmaßnahmen, die notwendig werden, wenn keine Daten zur Pfahllänge verfügbar sind.
Der Vortrag erläutert die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie, zeigt erste Praxisfälle und weist auf Möglichkeiten hin, das Parallel-Seismik Verfahren in Zukunft noch genauer und effizienter einzusetzen.
Presentation on recent progress in ultrasinic testing and monitoring of concrete for massive structures. First, a new instrument (LAUS) for ultrasonic echo testing of thicknesses up to 5 m is shown. A new method to provide better images of the concrete interior, Reverse Mitem Migration (RTM)is presented. Second, the use of embedded ultrasonic transducers and data processing methods borrowed from seismology to detect subtle changes in concrete are documented.
Ultrasonic methods are well established in various aspects of concrete testing. They are used for imaging the interior geometry of constructions, estimation of concrete strength or monitoring lab investigations. However, so far the detection of distributed damages, especially in an early stage, has been almost impossible. The arrival of new technologies as embedded transducers and sensitive data processing techniques adopted from seismology has opened new field of work. Recent research has been focused to detect changes in concrete elements induced by stress, temperature, moisture or chemical attacks by permanent monitoring. Techniques as Coda Wave Interferometry can resolve changes in ultrasonic velocity in the order of 1*10-5. In addition, many researchers believe that the investigation of nonlinear effects can be used to characterize damages.
The workshop will give a wrap up of ultrasonic techniques currently used in practice. This will include echo based methods as multi-channel/multi-offset imaging of structural elements using commercial and prototype devices. Imaging methods as SAFT and RTM will be shortly discussed.
The focus will be on the emerging techniques used for monitoring. New types of sensors will be presented as well as the devices used in laboratory and field applications. Insight will be given on the various influence factors on ultrasonic signals and various ways of feature extraction and data processing. The results of lab experiments will be shown to demonstrate the detection of various kind of damages from mechanical load, ASR, corrosion to fatigue. The experiences with or first installations in real constructions (bridges, tunnel) will also be presented.
Ultrasonic methods are well established in various aspects of concrete testing. They are used for imaging the interior geometry of constructions, estimation of concrete strength or monitoring lab investigations. However, so far the detection of distributed damages, especially in an early stage, has been almost impossible. The arrival of new technologies as deep penetration ultrasonic echo devices, new imaging techniques, embedded transducers for permanent monitoring and sensitive data processing techniques adopted from seismology have opened new fields of work. Recent research has been focused to detect changes in concrete elements induced by stress, temperature, moisture or chemical attacks.
Ultrasonic methods are well established in various aspects of concrete testing. They are used for imaging the interior geometry of constructions, estimation of concrete strength or monitoring lab investigations. However, so far the detection of distributed damages, especially in an early stage, has been almost impossible. The arrival of new technologies as embedded transducers and sensitive data processing techniques adopted from seismology has opened new field of work. Recent research has been focused to detect changes in concrete elements induced by stress, temperature, moisture or chemical attacks by permanent monitoring. Techniques as Coda Wave Interferometry can resolve changes in ultrasonic velocity in the order of 1*10-5. In addition, many researchers believe that the investigation of nonlinear effects can be used to characterize damages. The presentation will give a wrap up of ultrasonic techniques currently used in practice. This will include echo based methods as multi-channel/multi-offset imaging of structural elements using commercial and prototype devices. Imaging methods as SAFT and RTM will be shortly discussed. The focus will be on the emerging techniques used for monitoring. New types of sensors will be presented as well as the devices used in laboratory and field applications. Insight will be given on the various influence factors on ultrasonic signals and various ways of feature extraction and data processing. The results of lab experiments will be shown to demonstrate the detection of various kind of damages from mechanical load, ASR, corrosion to fatigue. The experiences with or first installations in real constructions (bridges, tunnel) will also be presented.