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Organisationseinheit der BAM
According to the NBI database, more than 21,000 in-service U.S. bridges lack sufficient structural documentation necessary for analytical load rating. Among these are a significant proportion of older prestressed concrete bridges. Given the lack of documentation on the reinforcing layout, such structures cannot be load rated analytically and are often subject to engineering judgement as the basis for rating. Otherwise, the typical approach for load rating such bridges is to conduct costly proof load testing and destructive probing together with making conservative assumptions. Therefore, any improvement to current practices will benefit DOTs and taxpayers alike. Accurately reconstructed 3D images of the girders to reflect the internal reinforcement could mitigate the need for costly, if not impractical, destructive testing and proof load testing, and help reduce dependency on conservative assumptions. This study examines a comprehensive NDE approach using ultrasonic tomography and GPR to aid in gathering structural information for load rating purposes. Different types of AASHTO and hollow core girders were tested.
Zu jedem Endlager gehört die Entwicklung eines Verschlusskonzept. Im Endlager Morsleben und an anderer Stelle werden in Abhängigkeit vom Wirtsgestein verschiedene Materialien und Bauweisen für Streckenverschlüsse entwickelt und in großem Maßstab erprobt. Hierzu gehören auch Maßnahmen der Qualitätssicherung, die Informationen über Ausführung und Zustand der Versuchsbauwerke liefern. Hierzu werden von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) für verschiedene Forschungsvorhaben und Prüfaufträge Methoden und Geräte getestet, verbessert und vor Ort unter Tage eingesetzt Die hier beschriebenen Verfahren lassen sich auch zu Untersuchungen im Wirtsgestein anwenden.
Seismic wave velocities are related to elastic moduli and other properties and can serve as indicators for changes in the material. They are conventionally determined by active measurements. Using ideas from seismic interferometry Determination from stacked cross-correlations of registrations of man- made and natural noise (“passive seimics“) is an effective alternative, as these data might be available from vibration monitoring anyway. The validity of this approach is demonstrated by a simple experiment based on recordings of man made noise using accelerometers at the reference structure. The s-wave (or more probable. guided wave) velocity was determined to be 2100 m/s in both active and passive experiments.
To provide better means for a safe and effective monitoring of cemented waste packages including prediction tools to assess the future integrity development during pre-disposal activities, several digital tools are evaluated and improved in the frame of the EC funded project PREDIS. Safety enhancement (e. g. less exposure of testing personnel) and cost effectiveness are part of the intended impact. The work includes but is not limited to inspection methods such as muon imaging, wireless sensors integrated into waste packages as well as external package and facility monitoring such as remote fiber optical sensors. The sensors applied will go beyond radiation monitoring and include proxy parameters important for long term integrity assessment (e. g. internal pressure). Sensors will also be made cost effective to allow the installation of much more sensors compared to current practice. The measured data will be used in digital twins of the packages for specific simulations (geochemical, integrity) providing a prediction of future behavior. Machine Learning techniques trained by the characterization of older packages will help to connect the models to the actual data. All data (measured and simulated) will be collected in a joint data base and connected to a decision framework to be used at actual facilities. The paper includes detailed information about the various tools under consideration, their connection and first results of our research.
Die Coda transmittierter Ultraschallsignale in Beton enthält Informationen zu Struktur und Zustand des Materials bzw. deren Änderung. Relevant sind u. a. Temperatur, Stress, Feuchtigkeit und verschiedene Schädigungsmechanismen. Die zahlreichen Einflussfaktoren sind nur schwer zu trennen und die Messeffekte oft zu Beginn sehr klein.Die CWI ermöglicht die Detektion kleinster Geschwindigkeitsveränderungen durch den Vergleich, der in kleinen Schritten gestauchten oder gestreckten Signalen mit eine Referenzmessung. Andere Indikatoren für Änderungen im Material sind:
• Kreuzkorrelation
• Laufzeit direkte Welle
• Energie/Amplitude
• Änderungen im Frequenzspektrum
Die beschriebene Technik wird von uns bisher primär in klein- und großskaligen Laborversuchen genutzt. Die Forschung konzentriert sich auf die Untersuchung und Trennung verschiedener Einflusseffekte. Aber auch erste reale Bauwerke wurden schon instrumentiert, z. B. Brücken und eine Tunneldecke.
Das Ultraschall-Echo-Verfahren ist eine wichtige Methode der zerstörungsfreien Prüfung (ZfP). Prüfaufgaben im Bauwesen beinhalten unter anderem die korrekte Dickenbestimmung von Konstruktionen, sowie die Lokalisierung von Einbauteilen und Fehlstellen. Das Abbildungsverfahren RTM (Reverse Time Migration) liefert oft bessere Bilder als konventionelle Verfahren. Die Datenaufnahme am Betonprobekörper erfolgte mit einem Scannersystem der BAM, bei dem jeweils ein Ultraschall-Prüfkopf als Sender bzw. Empfänger diente. Es wurden senkrecht zur Profilrichtung horizontal polarisierte Scherwellen genutzt. Die RTM wurde mit dem Softwarepaket Madagascar gerechnet.
Die Ergebnis zeigt das Potential dieser Methode im Bezug auf komplexe Strukturen. Die lateralen Positionen der Risse im RTM-Bild sowie deren Höhe innerhalb des Probekörpers, entsprechen recht genau dem visuellen Befund.
Previous work has shown that ultrasonic monitoring using externally applied or embedded transducers and imaging methods based on coda wave interferometry are able to detect subtle changes in concrete elements. In this study, a limited number of embedded transducers has been used to monitor changes in several 12 m long two-span concrete beams subjected to point or linear loads until failure.
The ultrasonic results showed the high sensitivity to stress changes and the nonlinear character of the associated effects. However, the ultrasonic features showed a very good correlation to several conventional monitoring parameters. For higher loads (significant amount of cracking), the technique had to be modified to cope with large wave velocity variations and high decorrelation compared to the reference signal.
Using a very simple imaging procedure, the 2D stress field inside the beam has been visualized including inhomogeneities and artifact at places where cracking occurred at higher loads. The technique has the potential to be included in real time monitoring systems.