Filtern
Erscheinungsjahr
Dokumenttyp
- Beitrag zu einem Tagungsband (46)
- Vortrag (28)
- Zeitschriftenartikel (27)
- Beitrag zu einem Sammelband (10)
- Forschungsbericht (5)
- Posterpräsentation (4)
- Sonstiges (2)
- Forschungsdatensatz (2)
Schlagworte
- Schallemission (18)
- Acoustic emission (16)
- Beton (11)
- Brücke (9)
- Spannbeton (9)
- Concrete (8)
- Schallemissionsanalyse (8)
- Spannstahlbruch (8)
- Cracks (6)
- Acoustic emission analysis (5)
Organisationseinheit der BAM
- 7 Bauwerkssicherheit (45)
- 7.1 Baustoffe (43)
- 7.2 Ingenieurbau (9)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (6)
- 7.4 Baustofftechnologie (5)
- 8.2 Zerstörungsfreie Prüfmethoden für das Bauwesen (3)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (2)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (2)
- 7.0 Abteilungsleitung und andere (2)
- 7.7 Modellierung und Simulation (2)
Paper des Monats
- ja (1)
Bending beams and slabs are typical examples for structural elements used for reinforced concrete structures such as bridge girders, T-beams and bridge decks. Their strength related failure modes at maximum loading can be divided into bending and shear failure. The failure of beams loaded in bending can occur with or without indication. Therefore, conventional design concepts aim on failure modes with sufficient indication (e.g. large deflections or cracks), as it occurs in the case of secondary flexural compression failure. These indicating factors can also be used for Structural Health Monitoring (SHM) of civil infrastructure systems (e.g. bridges) to identify structural changes. In this context, non-destructive testing (NDT) methods offer different techniques for measuring deflections or crack formation and opening. However, profound knowledge on the determining failure modes of bending beams and their detection by NDT methods is required for the reliable application of SHM. Different NDT methods have been used in this study for analysing the load-bearing behaviour of a reinforced concrete beam in bending. The different measuring techniques are briefly described and their applicability is discussed by means of experimental results. For this purpose, the load-bearing behaviour of a reinforced concrete beam having a span of 2.75 m was investigated in a four-point bending flexural test at laboratory scale. The focus is on the characterization of determining failure modes by optical NDT and the comparison with classical measuring techniques (e.g. deformation measurements by displacement transducers). The bending beam was equipped with two single-mode (SM) sensor fibres. One fibre served as Distributed Optical Fibre Sensor (DOFS), whereas the other fibre contained Fibre Bragg Grating (FBG) sensors. In addition, optical deformation measurements using Digital Image Correlation (DIC) and Stereophotogrammetry (SP) were conducted.
Die Planung eines Monitorings von Spanndrahtbrüchen mit Schallemissionsanalyse erfordert viel Erfahrung und setzt eine akustische Analyse der Spannbetonstruktur voraus. Eine akustische Simulation der Struktur unterstützt die Optimierung der Sensoranordnung und erhöht die Zuverlässigkeit der Drahtbrucherkennung durch die Fusion von Simulations- und Messergebnissen in einer Datenbank. Künftig können Baulastträger und Monitoringanbieter von standardisierten – FAIR-en – akustischen Daten profitieren.
Monitoring an Türmen von Onshore Windenergieanlagen in Betonbauweise im Hinblick auf Ermüdung
(2024)
Der Beitrag stellt das Messkonzept sowie dessen Umsetzung für ein umfassendes Monitoringsystem an einer onshore Windenergieanlage mit einem Hybridturm vor. Dieses ist Bestandteil des Forschungsvorhabens Win-ConFat – Structure, welches neben der Validierung geeigneter Sensorik auch die Bewertung des Zustands und der möglichen Restlebensdauer der ermüdungsbeanspruchten Betonstruktur zum Ziel hat. Neben dem Monitoringsystem werden erste Messergebnisse aus den Betriebsdaten sowie vom Verhalten der Turmstruktur vorgestellt.
The fatigue damage evolution and the fatigue life of quasi-brittle materials such as concrete are not yet completely understood. Accordingly to get better insights, researchers have recently been incorporating advanced measuring techniques in their fatigue experiments. In this research, acoustic emission techniques (AET), active ultrasonic, and deformation measurements are used to track the damage evolution of concrete samples subjected to fatigue loading. The samples are subjected to constant amplitude and stepwise fatigue loading in Brazilian splitting test set-ups. Initially, a good agreement is observed between the deformation and the ultrasonic measurements in capturing the crack propagation during Brazilian splitting tests. The three fatigue damage phases could be identified with all of the three techniques. The Phase II damage rates quantified by deformation measurements and AET in stepwise fatigue tests were used to predict the number of cycles to failure at various stress
levels. The predictions were validated using the number of cycles to failure of the constant amplitude fatigue tests.
In den 1950er Jahren setzte sich die Spannbetonbauweise für Brücken mit größeren Spannweiten durch. Heute existieren im deutschen Bundesfernstraßennetz ca. 21.000 Spannbetonbrücken. Die mangelnde Erfahrung in der Anfangszeit dieser Bauweise stellt uns heute vor Probleme hinsichtlich einer Kombination aus Korrosion und Ermüdung der Spannglieder. Hauptursachen sind Spannungsrisskorrosion, deutlich gewachsene Verkehrslasten sowie ungenügende Annahmen zu Temperaturlasten. Insbesondere Spanndrahtbrüche infolge Spannungsrisskorrosion können zu einem Strukturversagen ohne Ankündigung führen. Spannstähle mit einer starken Gefährdung für Spannungsrisskorrosion wurden in der Bundesrepublik bis 1965, in der ehemaligen DDR bis Ende der 1980er Jahre verbaut. Um katastrophale Schadensfälle zu verhindern, müssen Bauwerke unter Verdacht auf Spannungsrisskorrosion in Kombination mit unzureichendem Ankündigungsverhalten überwacht werden. Derzeit ist die Schallemissionsanalyse die einzige zuverlässige und ökonomisch vertretbare Überwachungsmethode. Damit kann der sichere Betrieb der Bauwerke über die verbleibende Nutzungsdauer gewährleistet werden. Die DGZfP-Richtlinie SE05 “Detektion von Spanndrahtbrüchen mit Schallemissionsanalyse” beschreibt detailliert Planung, Installation und Betrieb solcher Monitoringsysteme. Im Projekt SimAS “Digitaler Zwilling zur Simulation der Ausbreitung akustischer Wellen in Spannbetonelementen” werden die Grundlagen für eine Optimierung der Monitoringsysteme auf Basis der Schallemissionsanalyse gelegt. Eine akustische Simulation der Struktur und deren Fusion mit Messdaten unterstützt sowohl die vorbereitenden akustischen Analysen der Brücken als auch die Planung der Monitoringsysteme und die Drahtbrucherkennung
Die heute in der Anwendung befindlichen Bemessungskonzepte für Ermüdung von Beton stammen zum Teil noch aus den 1990er Jahren und sind speziell hinsichtlich hochfester Betone konservativ ausgelegt. Um die Vorteile von Türmen für Windkraftanlagen, vor allem auch aus hochfesten Betonen, im Zuge des geplanten Ausbaus der Windenergieversorgung in Deutschland wirtschaftlich nutzbar zu machen, müssen diese Bemessungskonzepte weiterentwickelt werden. Dafür sind umfangreiche Untersuchungen zur Ermittlung von Bruchlastwechselzahlen und zur Charakterisierung der Schädigungsentwicklung unter Ermüdungsbeanspruchung erforderlich. Allgemein anerkannte bzw. verbindliche Regelwerke oder Verfahren zur experimentellen Bestimmung der Ermüdungsfestigkeit (Bruchlastwechselzahlen) an Betonproben gibt es zurzeit aber nicht und die bisher durchgeführten Untersuchungen variieren in Parametern wie Probengeometrie, Probengröße und Prüffrequenz. Eine vergleichende Analyse der Ergebnisse der Studien und insbesondere die Übertragbarkeit auf bauteilrelevante Abmessungen ist auf dieser Grundlage nur sehr eingeschränkt möglich.
The susceptibility of concrete structures due to alkali–silica reaction (ASR) can be assessed by means of ASR concrete prism testing at 60 °C, according to RILEM AAR 4.1. There, expansion of concrete prisms indicates alkali-reactivity of the examined concrete mix. This work applies in situ expansion measurement to accelerated concrete prism testing. Automated measuring facilitates both storage without the usually necessary interruptions for manual measurement and acquisition of quasi-continuousexpansion data. A comparative experimental programme showed that conventional testing resulted in stronger expansion and leaching of alkalis than automated testing. Experimental simulation of interruptions, typically associated with manual measurements in conventional testing, could prove the influence of these cooling–heating cycles. Two phenomenological approaches, frequently used for describing reaction kinetics of ASR by linking it to expansion results from ASR-testing, were validated with continuous expansion data of three types of aggregate. Experimental expansion depicted s-shaped curves similar to them of the modelling approaches. However, strong swelling recorded in the beginning of the test was not covered by the model curves. Auxiliary measurement of acoustic emissions and ultrasonic velocity helped characterising mechanisms such as hydration and cracking, which also influence prism expansion. The proposed modification of the measurement procedure provides an extended basis to analyse expansion mechanisms. Regarding data for validation of ASR-expansion models, continuous expansion results are preferable to conventional test results.
Acoustic emission for monitoring of fatigue damage in concrete elements of wind turbine towers
(2024)
Wind energy has become an important player in the energy transition in Germany. Towers of onshore wind turbines are often designed as hybrid structures: the lower part is made of prestressed concrete whereas the upper part is made of steel tubes. The tall structures are permanently subjected to cyclic loads. A research project of BAM as part of the joint project WinConFat - Structure focusses on the evelopment of techniques to monitor fatigue damage evolution in the concrete part. Results of a previous project show that a combination of ultrasonic and acoustic emission testing can give an indication for critical conditions near the end of the fatigue life of the concrete. In the ongoing project acoustic emission sensors have been installed at the base and at the transition piece between concrete and steel of a hybrid wind turbine tower. Beside of acoustic emission measurement the sensor spacing allows for measuring the concrete ultrasonic velocity along the circumference in both levels. Additional measurements like strain, temperature, inclination, or acceleration allow for comparison of environmental loads and change of acoustic properties of the concrete. The paper focusses on first acoustic measurements recorded since December 2023 in comparison to operating data of the wind turbine.
Im Rahmen der Entwicklung von Betonrezepturen, bei der Betonherstellung und während der Nutzungsphase im Bauwerk, wird eine Vielzahl von Materialdaten generiert. LeBeDigital (Lebenszyklus von Beton - Ontologie- Entwicklung für die Prozesskette der Betonherstellung) ist ein Verbundprojekt innerhalb der Initiative Plattform Material Digital. Das Projekt zielt darauf ab, eine Struktur für Betonmaterialdatenbanken zu entwickeln, die dem FAIR-Prinzip folgt und sowohl praxisnah als auch flexibel genug ist, um zukünftige Entwicklungen in der Betonforschung und -produktion zu unterstützen. Ontologien stellen ein geeignetes Werkzeug zur Generierung von Wissensgraphen dar, um Workflows zur automatisierten Datenerfassung und zur semantischen Datenabfrage zu gestalten. Daher ist die Erarbeitung betonspezifischer Ontologien zentraler Bestandteil des Verbundprojektes, das dazu beitragen will, die Vorrausetzungen für eine Teilhabe der Betonbranche am digitalen Wandel im Bereich der Materialforschung zu sichern.
The bond between polymer fibers and the surrounding cementitious matrix is essential for the development of concrete reinforcement. The single fiber pull-out test (SFPT) is the standard characterization technique for testing the bond strength. However, the different phases of debonding cannot be distinguished by the SFPT. This study investigates the debonding of different polymer fibers from the surrounding cementitious matrix with a modified SFPT and proposes methods to change the SFPT setup to generate more valuable information on the debonding mechanism. The SFPT was equipped with linear variable differential transformers (LVDT), digital image correlation (DIC) and acoustic emission (AE) analysis. The results demonstrate that the modified SFPT allows a better understanding of the different phases of debonding during fiber pull-out. Furthermore, bond strength values calculated by different methods reveal that the chemical bond of the investigated polymers is not different as reported by previous studies. Deformation measurements performed using LVDTs and DIC are suitable measuring techniques to characterize the debonding mechanism in SFPT. A correlation between recorded AE and debonding phases was not found.