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In der aktuellen Projektphase liegt der Fokus auf der Datenaufnahme, -bearbeitung und -speiche-rung mit dem Ziel, automatisierte Auswerteverfahren einsetzen zu können. Aktuell wurden primär punktuelle Messungen an ausgewählten Messtagen aufgenommen. Die Systeme sollen so weiter-entwickelt werden, dass sie sich auch für kontinuierliche Messungen im Rahmen von Monitoring-aufgaben eignen.
Ein wichtiger Fokus bei der Auswertung ist die Kombination mit numerischen Modellen, die mithilfe von Bayesian Update Verfahren und den aufgenommenen Messdaten kalibriert und im Verlauf der Monitoringaufgabe angepasst werden sollen. Insbesondere sollen auch zeitabhängige Modelle, die eine zeitliche Entwicklung von Struktureigenschaften beinhalten (Kriechen, Schwinden, Ermüdung, Korrosion) dazu verwendet werden, die zukünftige Performance der Struktur bewerten zu können. Basierend darauf werden dann Konzepte zur Planung von Inspektion und Wartung erstellt.
This paper presents a novel non-destructive testing and health monitoring system using a network of tactile transducers and accelerometers for the condition assessment and damage classification of foundation piles and utility poles. While in traditional pile integrity testing an impact hammer with broadband frequency excitation is typically used, the proposed testing system utilizes an innovative excitation system based on a network of tactile transducers to induce controlled narrow-band frequency stress waves. Thereby, the simultaneous excitation of multiple stress wave types and modes is avoided (or at least reduced), and targeted wave forms can be generated. The new testing system enables the testing and monitoring of foundation piles and utility poles where the top is inaccessible, making the new testing system suitable, for example, for the condition assessment of pile structures with obstructed heads and of poles with live wires. For system validation, the new system was experimentally tested on nine timber and concrete poles that were inflicted with several types of damage. The tactile transducers were excited with continuous sine wave signals of 1 kHz frequency. Support vector machines were employed together with advanced signal processing algorithms to distinguish recorded stress wave signals from pole structures with different types of damage. The results show that using fast Fourier transform signals, combined with principal component analysis as the input feature vector for support vector machine (SVM) classifiers with different kernel functions, can achieve damage classification with accuracies of 92.5% ± 7.5%.
Vor einer geplanten Weiter- oder Wiedernutzung von Bestandsfundamenten stellt sich die Frage nach deren Lage, Geometrie und Zustand im Untergrund. Hierfür gibt es verschiedene Prüfverfahren. Im Projekt REFUND (2014-2016) wurden unter Berücksichtigung der aktuellen Normen und des Standes der Technik Ablaufdiagramme für die Planung der Wiedernutzung und die Untersuchung des Bestandes entwickelt. Dies geschah getrennt für Einzel- und Streifenfundamente, Platten und Pfähle. An zwei Praxisbeispielen wurden die Abläufe getestet und optimiert. Die Ergebnisse wurden in einem Handbuch kompiliert, das bei der TU Darmstadt erscheint.
Bridge monitoring using embedded ultrasonics First results from the BLEIB reference structure
(2017)
The BLEIB reference structure The structure is a two-span, 24 m long inverse u-shaped post-tensioned concrete beam. Fibre optic sensing cables, RFID sensors and ultrasonic transducers are permanently embedded. Other sensing techniques (vibrational, optical, ultrasonic, mechanical) are applied externally. Tension can be adjusted. Loads can be placed at arbitrary locations. Limited damage is introduced to one span. The BLEIB reference structure is located at BAM‘s test site in Horstwalde, south of Berlin. Ultrasonic transducer before concreting.
Embedded ultrasonic transducers 14 piezo transducers have been embedded before concreting. They are located in five sections, two close to the centers of both spans respectively and one above the central bearing.
Load experiment and data evaluation In a first experiment load 2 (weight 2 t) was moved three times along the southern (right) span. The tension forces were modified as well.
Ultrasonic transmission measurements were repeated over time and evaluated using Coda Wave Interferomerry (CWI), which determines correlation coefficients and relative velocity changes as subtle indicators for loads and other changes in the material.
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.
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.
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.