Acoustic Emission in der Bauwerksüberwachung zur Feststellung von Spannstahlbrüchen

Abstract

Die Schallemissionsmessung Acoustic Emission (AE) ist ein Messverfahren, welches in der Materialforschung, in der Materialprüfung im Labor und in der Dauerüberwachung im Anlagen‐ und Maschinenbau seit Jahrzehnten erfolgreich eingesetzt wird. Im Bauwesen stellt die AE noch kein etabliertes bzw. übliches Messverfahren dar, auch wenn die Tauglichkeit des Verfahrens zur Detektion von Schadensereignissen in der Praxis mehrfach bewiesen wurde. In Deutschland unterliegen derzeit mehrere Brücken einer Dauerüberwachung, bei der AE einen wichtigen Baustein darstellt, um Veränderungen des Tragverhaltens bzw. eine zunehmende Schädigung in Form von Spannstahlbrüchen oder Schweißnahtrissen zu erfassen, z. B. [1]. AE zur Detektion von Spannstahlbrüchen empfiehlt sich bei Bauwerken mit spannungsrisskorrosionsempfindlichen Spannstählen, anderweitig korrosions‐ bzw. rissgefährdeten Spannstählen oder auch bei Neubauten, bei denen die Anforderungen an Bauwerksprüfungen nach DIN 1076 oder RIL 804 nicht eingehalten werden können. In diesem Beitrag werden Beispiele für AE‐Monitoring zur Spannstahlbruchdetektion an verschiedenen Bauwerken vorgestellt. Ferner werden Ergebnisse zu gezielt herbeigeführten Spannstahlbrüchen und Schlagbeanspruchung an Bauwerken und an Testkörpern dargestellt, ergänzt um zwei numerische Simulationen der Wellenausbreitung.

Monitoring für Ingenieurbauwerke – Ein Anwenderbericht aus der Sicht eines Ingenieurbüros

“…Wie in Bild 7 dargestellt, wurden hierzu bereits im Zuge der Tunnelertüchtigung verformungsstabile CFK‐Rohre als Plattform für die Verformungsmessungen in die neue Mittelwand integriert. Zudem wird in Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro Schießl – Gehlen – Sodeikat eine Detektion von Spannstahlbrüchen mit Acoustic‐Emission‐Sensoren vorgesehen [5].…”

Die Gänstorbrücke in Ulm – Untersuchung, Probebelastung und Brückenmonitoring

“…Dabei werden unter anderem die Amplitude, die Länge des Schallsignals sowie die Gesamtenergie betrachtet und daraus Grenz‐ und Alarmwerte für eine automatische Detektion abgeleitet (vgl. auch ). An der Gänstorbrücke wurden 36 piezobasierte Schallemissionssensoren (Typ Vallen VS30‐SIC‐46dB; Frequenzbereich 25 bis 80 kHz), verteilt auf den vier Stegen und acht Zuggliedern, angebracht.…”

“…Die gemessenen Amplituden und abgeleiteten Energien der Einzelereignisse können quantitativ mit Erfahrungswerten (z. B. künstliche Impulsquellen, Spanndrahtbrüchen an Probekörpern und anderen Bauwerken, ) relevanter Signale verglichen werden. Insbesondere die korrekte Interpretation transienter Signale ist für das Monitoringsystem von essenzieller Bedeutung.…”

Combining Active and Passive Stress Wave Monitoring Techniques: Opportunities for Condition Assessment of Concrete Structures

“…Structural health monitoring (SHM) promises to become a valuable support tool for managing civil infrastructure assets such as concrete bridges, by providing owners real-time information regarding performance changes of an asset. Over the last few decades, passive ultrasonic stress wave i.e., acoustic emission (AE), monitoring of concrete structures has found several applications in the field, a practical one being the monitoring of prestressed concrete structures for wire breaks [1,2]. Additionally, AE can be used during the structural load testing of in-service bridges, providing useful information regarding load-level and cracking [3,4].…”

“…Select analyses b-Value analysis [21], Historicseverity analysis [22], Source localization [19], Moment tensor inversion (MTI) [23] p-Wave velocity (cp), s-Wave velocity (cs), Magnitude-squared coherence (MSC) [8], Coda wave interferometry (CWI) [24] Detection abilities Micro-and macro-cracking of concrete, rebar-concrete interaction, reinforcement/tendon wire fracture [1,2] Temperature variations [7], stress variations due to service-level loads [25], alkali-silica reaction (ASR) (only in laboratory setting) [26], rebar corrosion (only in laboratory setting) [27] Select reported applications on real structures Monitoring of prestressing wire breaks [1,2] Condition monitoring of a highway bridge [5], Monitoring of damage progression of an ASR-damaged structure [5] NDT-CE 2022 -The International Symposium on Nondestructive Testing in Civil Engineering Zurich, Switzerland, August 16-18, 2022 4…”