Quasikontinuierliche faseroptische Dehnungsmessung zur Rissdetektion in Betonkonstruktionen

Abstract

Das Verfahren der faseroptischen Dehnungsmessung bietet neben vielversprechenden Perspektiven für die experimentelle Forschung auch umfangreiche neue Möglichkeiten für die systematische Überwachung (sog. Monitoring) von Ingenieurbauwerken. Für die praxistaugliche Anwendung ist eine robuste und dennoch ausreichend sensitive Konfiguration aus Messgerät und passivem Glasfaserkabel wünschenswert. In diesem Kontext wurden am Lehrstuhl für Massivbau der Technischen Universität München (TUM) insgesamt fünf verschiedene optische Messfasern bei verschiedenen Applikationsvarianten und unter Einsatz unterschiedlicher Messgeräte an einem Spannbetonbalken analysiert. Die faseroptische Sensorik, ergänzt durch konventionelle Messtechnik, war in der Lage, elastische Dehnungen, Mikrorisse, einsetzende Rissbildung und ‐entwicklung sowie auch auftretende Schubrisse sicher zu detektieren.

Concrete Crack Monitoring Using a Novel Strain Transfer Model for Distributed Fiber Optics Sensors

“…As a second step, and once the crack opening validity range has been established, the shape of the measured strain distribution profiles should conform to the model depicted by Equation (22). Figure 9 presents the strain profiles measured over the different cables when the crack opening is equal or close to COD max (stars).…”

“…The objective of this section is to show that Equation (22) covers different types of cables in different insertion configurations on the structure. Firstly, two parameters are examined: Maximum amplitude (peak value) and the shape of the strain profiles measured by the fiber.…”

“…The maximum amplitude of the strain measured by the fiber max f is the strain at the center of the crack. This peak strain value should be equal to f (0) = λ COD 2 according to Equation (22). Therefore, a linear variation of max f in function of the crack opening displacement is expected, as long as Equation (22) holds true.…”

“…With the entire complicated phenomenon, monitoring the crack openings quantitatively using an optical cable bonded along a host material is still a challenge and the idea of measuring strain near cracks is always a complicated problem [19]. Recently, methods of estimating crack openings from distributed strain measurements were presented whether by combination to finite element models [15,20] or through calculation of the optical fiber elongation by summing strain gradients [17,21,22]. However, the limitations of these methods prevailed in the cases of multiple crack propagation and until a certain crack opening limit.…”

Querkrafttragverhalten von großformatigen Spannbetonbalkenelementen mit Plattenbalkenquerschnitt

“…Zur quasi kontinuierlichen Erfassung der Stahldehnung entlang der Querkraftbewehrungselemente wurden jeweils faseroptische Sensoren (vgl. ) entlang der gesamten Bügelgeometrie appliziert.…”