Filtern
Erscheinungsjahr
- 2017 (9) (entfernen)
Dokumenttyp
- Beitrag zu einem Tagungsband (6)
- Vortrag (2)
- Forschungsbericht (1)
Schlagworte
- Acoustic emission analysis (4)
- Digital image correlation (3)
- Cementitious composites (2)
- Fiber reinforcement (2)
- Multiple cracking (2)
- Optische Verformungsanalyse (2)
- Rissbildung (2)
- Schallemission (2)
- Stahlbeton (2)
- Strain-hardening (2)
Eingeladener Vortrag
- nein (2)
Der durch Kräfte senkrecht zur Stabachse belastete Balken ist eines der Haupttragelemente des Stahlbetonbaus. Biegebalken finden unter anderem Anwendung in Form von Brückenträgern oder Unterzügen. Die bei maximaler Beanspruchung auftretenden Versagensformen unterteilen sich dabei in Biege- und Querkraftversagen (Schubversagen). Ein Versagen des Balkens kann je nach Versagensmechanismus mit oder ohne Vorankündigung erfolgen. Gebräuchliche Bemessungskonzepte der Baupraxis zur Dimensionierung entsprechender Tragelemente zielen auf ein Versagen mit ausreichender Vorankündigung (große Verformungen oder breite Risse) ab, wie es z.B. beim sekundären Biegedruckversagen entsteht. Für die Zustandsüberwachung von Bauwerken (z.B. Brücken) mittels zerstörungsfreier Prüftechniken sind fundierte Kenntnisse zu den bei Biegebeanspruchung auftretenden Schadensmechanismen erforderlich. Im Rahmen eines BAM-internen Projektes sollen durch praxisnahe Untersuchungen an einer brückenähnlichen Referenzstruktur unterschiedliche auf das Tragwerk einwirkende thermische und mechanische Belastungen untersucht werden und in die Entwicklung eines Monitoringsystems einfließen. Anhand der aus Biegeversuchen vorliegenden Ergebnisse wird der Einsatz unterschiedlicher Methoden der zerstörungsfreien Materialprüfung gezeigt und deren Anwendbarkeit für die Analyse des Verformungsverhaltens von Stahlbetonbalken diskutiert. Hierzu wurde das Verformungsverhalten eines Stahlbetonbalkens (L = 2,75 m) in einem Vierpunkt-Biegeversuch im Labormaßstab untersucht. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Charakterisierung der ausschlaggebenden Versagensmodi durch die einzelnen zerstörungsfreien Prüfverfahren und der Vergleich zu klassischen Messmethoden (z.B. Verformungsmessung mittels induktiver Wegaufnehmer (IWA)). Die Biegeversuche wurden dazu durch Schallemissionsanalyse (SEA) und optische Verformungsanalyse mittels Stereo-Fotogrammetrie (SF) und Bildkorrelationsverfahren (BKV) begleitet.
Der durch Kräfte senkrecht zur Stabachse belastete Balken ist eines der Haupttragelemente des Stahlbetonbaus. Biegebalken finden unter anderem Anwendung in Form von Brückenträgern oder Unterzügen. Die bei maximaler Beanspruchung auftretenden Versagensformen unterteilen sich dabei in Biege- und Querkraftversagen (Schubversagen). Ein Versagen des Balkens kann je nach Versagensmechanismus mit oder ohne Vorankündigung erfolgen. Gebräuchliche Bemessungskonzepte der Baupraxis zur Dimensionierung entsprechender Tragelemente zielen auf ein Versagen mit ausreichender Vorankündigung (große Verformungen oder breite Risse) ab, wie es z.B. beim sekundären Biegedruckversagen entsteht.
Für die Zustandsüberwachung von Bauwerken (z.B. Brücken) mittels zerstörungsfreier Prüftechniken sind fundierte Kenntnisse zu den bei Biegebeanspruchung auftretenden Schadensmechanismen erforderlich. Im Rahmen eines BAM-internen Projektes sollen durch praxisnahe Untersuchungen an einer brückenähnlichen Referenzstruktur unterschiedliche auf das Tragwerk einwirkende thermische und mechanische Belastungen untersucht werden und in die Entwicklung eines Monitoringsystems einfließen.
Anhand der aus Biegeversuchen vorliegenden Ergebnisse wird der Einsatz unterschiedlicher Methoden der zerstörungsfreien Materialprüfung gezeigt und deren Anwendbarkeit für die Analyse des Verformungsverhaltens von Stahlbetonbalken diskutiert. Hierzu wurde das Verformungsverhalten eines Stahlbetonbalkens (L = 2,75 m) in einem Vierpunkt-Biegeversuch im Labormaßstab untersucht. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf der Charakterisierung der ausschlaggebenden Versagensmodi durch die einzelnen zerstörungsfreien Prüfverfahren und der Vergleich zu klassischen Messmethoden (z.B. Verformungsmessung mittels induktiver Wegaufnehmer (IWA)). Die Biegeversuche wurden dazu durch Schallemissionsanalyse (SEA) und optische Verformungsanalyse mittels Stereo-Fotogrammetrie (SF) und Bildkorrelationsverfahren (BKV) begleitet.
The accelerated concrete prism test (ACPT-60 °C) facilitates testing of alkali-silica reactivity of aggregates within five months. Manual measurement is usually conducted to determine expansion of test specimen every 28 days. This conventional procedure gives only limited insight to expansion behaviour of ASR-affected prisms. Due to the large time intervals, expansion exceeding the critical value of 0.3 mm/m is likely to be noticed late. Continuous recording resolves this problem and delivers beneficial information on the shape of the expansion curve.
Displacement transducers integrated into a special testing equipment developed at BAM put continuous measurement into practice. Additionally, ultrasonic velocity and acoustic emissions are measured in-situ and provide deeper insights into hydration and crack formation processes during the test.
Aiming for an automated testing method close to the German guideline, the following technical and methodical challenges arise. Changing of the vertical orientation of the prisms with every manual measurement as standardised cannot be implemented. Furthermore, preliminary results already proved true that cooling and heating cycles, as necessarily associated with each manual measurement, can evoke additional expansion. Therefore, interrupted and continuously measured expansions reveal systematic differences, indicating the necessity to adjust the threshold expansion value for automated testing.
Results presented in the paper: Different types of reactive aggregate have been tested applying continuous and manual expansion measurement to the concrete specimens. Development of continuously measured ultrasonic velocity and acoustic emissions of the aggregates tested diverge significantly while the expansion curves vary in shape and maximum strain. Prisms produced from a slowly reacting aggregate do not exhibit noticeable crack formation. It shows that comprehensive measuring helps describing and distinguishing ASR-damage mechanisms.
Models of ASR-induced expansion, available in the open literature, so far are validated with discontinuous data hardly tracing the modelled curve. Continuous measurement improves validation and further model development.
Ultra-high performance fiber-reinforced concretes (UHPFRCs) are most suitable for applications with extreme mechanical loads. These extreme conditions require ductile behavior under tensile loading, which is obtained solely by the working mechanism of steel fibers. Profound knowledge on the working mechanism of the steel fibers is necessary to optimize this material. Usually, this knowledge is obtained by means of classical destructive measuring techniques. Adopting measuring techniques from non-destructive material testing helps to analyze and to identify the different stages of the fracture mechanism of UHPFRC in detail. The application of different non-destructive measuring techniques is shown exemplary on tensile tests conducted on an UHPFRC mix and its applicability for analyzing the fracture behavior of such concretes is discussed. The main focus is on the characterization of the relevant failure modes under tensile loading by the different measuring techniques and the comparison with classical measuring techniques (e.g. extensometer). The tensile tests have been analyzed by optical deformation measurements using digital image correlation (DIC), acoustic emission analysis (AE), and 3D computed tomography (CT).
At present, Wind Turbine Generators (WTGs) operating in onshore and offshore wind farms are primary sources of renewable energy around the world. Cylindrical grouted sleeve connections are usually adopted in these WTG structures to connect the upper structure and foundation for ease of installation. These structures including grouted connections experience considerable adverse loading during their lifetimes. Settlements were reported inside similar connections used in energy structures especially oil and gas platforms, which were installed in last three decades. Thus, repair and rehabilitation of such connections in existing wind structures should also be planned ahead to keep them operating in the future. The nature of failure and crack generation in grouted connections are crucial prior to adopt a strengthening strategy. This pilot study is carried out to actualize the failure mechanism in the grouted connection, when subjected to axial loading. A novel reusable scaled cylindrical grouted connection with shear keys was designed and tested for its load bearing behaviour. The mechanical test was accompanied by classical measuring techniques (e.g. displacement transducer) as well as non-destructive measuring techniques (e.g. digital image correlation (DIC), acoustic emission analysis (AE)). The failure mechanism incorporating slippage of the shear keys and cracking of the grout was investigated. The capacity and applicability of such test mould were also discussed. The knowledge is expected to pave way towards repair of deteriorated grouted connections with similar geometry and failure pattern.
The tensile behavior of strain-hardening cement-based composites (SHCC) is usually investigated on macroscopic scale by means of direct tension tests or bending tests. Additionally, the micromechanical properties of the composites are often described based on single fiber tension and pull-out tests. Such investigations, performed both on macroscopic and microscopic scales, are based on ‘classical’ force and displacement measuring techniques. Advanced test methods such as digital image correlation (DIC) and acoustic emission analysis (AE) may facilitate the identification and the analysis of the failure mechanisms in SHCC, which is important for both monitoring loaded SHCC elements and further material development and optimization. In this study, these two techniques are combined to characterize the failure mechanisms of three different types of SHCC in direct tension tests. The results are related to data of stress and strain measurements. It is shown that DIC provides detailed spatially resolved and stress related strain measurements. Furthermore, it is demonstrated that AE allows for the localization of active cracks, quantification of the damage accumulation under increasing stresses, and characterization of the dominant crack bridging mechanisms and failure modes observed in the different types of SHCC.
The tensile behavior of strain-hardening cement-based composites (SHCC) is usually investigated on macroscopic scale by means of direct tension tests or bending tests. Additionally, the micromechanical properties of the composites are often described based on single fiber tension and pull-out tests. Such investigations, performed both on macroscopic and microscopic scales, are based on ‘classical’ force and displacement measuring techniques. Advanced test methods such as digital image correlation (DIC) and acoustic emission analysis (AE) may facilitate the identification and the analysis of the failure mechanisms in SHCC, which is important for both monitoring loaded SHCC elements and
further material development and optimization. In this study, these two techniques are combined to characterize the failure mechanisms of three different types of SHCC in direct tension tests. The results are related to data of stress and strain measurements. It is shown that DIC provides detailed spatially resolved and stress related strain measurements. Furthermore, it is demonstrated that AE allows for the localization of active cracks, quantification of the damage accumulation under increasing stresses, and characterization of the dominant crack bridging mechanisms and failure modes observed in the different types of SHCC.
Zur Vermeidung der schädigenden Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR) in Betonbauwerken wird die Alkalireaktivität von Gesteinskörnungen getestet. Der 60°C-Betonversuch ermöglicht eine vergleichsweise schnelle Einschätzung nach fünf-monatiger Testdauer. Dazu wird die Dehnung von Betonprüfkörpern, die mit der zu testenden Gesteinskörnung hergestellt wurden, manuell alle 28 Tage gemessen. Ein alternatives, an der BAM in den vergangen Jahren entwickeltes Verfahren setzt Dehnungssensoren ein, um kontinuierlich und online zu messen. Ziel dieses MNPQ-Projektes war es ein Messmodul zu entwickeln, welches eine kontinuierliche Dehnungsmessung leicht handhabbar umsetzt. Das von der Firma Schleibinger Geräte Teubert und Greim GmbH und der BAM in Kooperation entwickelte Messmodul lässt sich entweder in die herkömmliche AKR-Prüftruhe, in einen Wärmeschrank oder einen eigens entwickelten Minireaktor einlagern. Die kontinuierliche berührungslose Dehnungsmessung mittels Wirbelstromsensoren hat sich als robust und leicht handhabbar herausgestellt. Im Rahmen des Projektes ausgeführte Messungen untersuchen Einflüsse von gegenüber dem konventionellen Test variierten Testparametern, wie u.a. der Prüfkörperzahl je Behälter und dem ausbleibenden Drehen der Prüfkörper während des Tests. Die kontinuierliche Erfassung von Schallemissionen und Ultraschallgeschwindigkeit erweist sich als interessante Option um ein umfassendes Bild der Schädigungs-, Expansions-, und Hydratationsvorgänge zu gewinnen. Der eingefügte Erfolgskontrollbericht stellt den Projektverlauf dar und zeigt Chancen des entwickelten Gerätes auf.
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.