Detection of rebar anchorage length using elastic wave propagation

Abstract

W pracy przedstawiono wstępne wyniki badań eksperymentalnych i obliczeń numerycznych mających na celu określenie możliwości oceny stanu zakotwienia prę-ta stalowego w materiale kompozytowym typu zaprawa. Badanym obiektem był pręt stalowy osadzony w zaprawie o kształcie prostopadłościanu. Analizie poddano pręt stalowy otoczony zaprawą na trzech różnych długościach oraz pręt stalowy swobodny. W jednym z modeli na pewnym odcinku dokonano uszkodzenia w postaci braku współpracy między zaprawą a stalowym prętem. Do detekcji stanu zakotwienia wykorzystano zjawisko propagacji fal sprężystych. W przeprowadzonych badaniach eksperymentalnych fala została wzbudzona za pomocą wzbudnika piezoelektrycznego przymocowanego do jednego z końców pręta stalowego, natomiast odpowiedź układu została zarejestrowana bezstykowo za pomocą wibrometru laserowego. Jako wzbudzenie zastosowano ultradźwiękową paczkę falową modulowaną oknem Hanninga. Obliczenia numeryczne propagacji fal przeprowadzono metodą elementów skończonych w środowisku Abaqus/ /Explicit z zastosowaniem elementów bryłowych. W wyniku obliczeń wykazano zmianę charakteru zarejestrowanego sygnału propagującej fali wraz ze zmianą modułu sprężystości zaprawy. Zjawisko wycieku fali do otaczającej bryły zaprawy zwiększało intensywność wraz ze wzrostem wartości modułu sprężystości zaprawy. Identyfikację długości zakotwienia pręta przeprowadzono na podstawie analizy czasów odbić w zarejestrowanych sygnałach fali ultradźwiękowej oraz prędko-ści jej propagacji.Słowa kluczowe: propagacja fal sprężystych, pręt stalowy, długość zakotwienia, diagnostyka nieniszcząca WprowadzenieZbrojone elementy betonowe są powszechnie stosowanymi elementami konstrukcyjnymi w budownictwie. Do zbrojenia stosuje się wkładki w postaci prętów, lin, strun, kabli i siatek. Właściwa praca elementu żelbetowego możliwa 1 Autor do korespondencji/corresponding author: Magdalena Rucka, Politechnika Gdańska, ul.

Elastic Wave Propagation for Condition Assessment of Steel Bar Embedded in Mortar

“…While guided wave propagation-based techniques have been applied for many years in steel, aluminum and composite structures (e.g., Jurek et al, 2007;Rucka 2010;Żak et al, 2012), currently there is a considerable and growing interest in the use of guided waves for the evaluation of reinforced concrete structures (e.g. Chróscielewski et al, 2012;Rucka and Wilde, 2013) or rock bolt structures (e.g., Beard and Lowe, 2003;Wang et al, 2009;Zou et al, 2010;Rucka, 2013;Rucka and Zima, 2014). The methods based on propagation of ultrasonic waves are also used to assess the degree of corrosion of steel encased in concrete (Ervin et al, 2009, Lu et al, 2013 or detection of locations where delamination occurred at the border of concrete-steel (Na et al, 2003).…”