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Anwendungen der Schallemissionsanalyse an Betonbauwerken / Acoustic emission monitoring applications for concrete structures

Bei der Belastung eines Bauteils entstehen durch die innere und aeussere Schaedigung elastische Wellen, die unmittelbar von den Schadensherden (Risse, Mikrobrueche) abgestrahlt werden - analog zu Erdbebenwellen. Mit Hilfe der Schallemissionsanalyse (SEA) und unter Verwendung geeigneter Sensoren, welche an der Oberflaeche des Bauteils befestigt sind, koennen diese Signale aufgezeichnet und ausgewertet werden. Die Fehlstelle produziert quasi selbst das Messsignal, was als Vorteil gegenueber anderen Messverfahren (wie Ultraschall oder Radar), die haeufig nach dem Eintreten eines Schadensereignisses angewendet werden, angesehen werden kann. Schallemissionssignale werden meist im Ultraschallfrequenzbereich ausgewertet und in Fachkreisen oft auch als mikro-seismische Ereignisse bezeichnet. Im Gegensatz zur Ultraschalltechnik, bei der die Messergebnisse eher mit den geometrischen Eigenschaften eines Defekts verknuepft sind, weswegen das Bauteil in der Regel abgescannt wird, ist die Schallemissionsanalyse eng mit den irreversiblen (unelastischen) Deformationen in einem unter Last stehenden Bauteil verbunden. Ort und Charakter der Quellsignale sind daher im Gegensatz zur Ultraschalltechnik zunaechst unbekannt. Eine sichere Interpretation der Schallemissionssignale wird in vielen Faellen erst moeglich, wenn die Quellen dieser Geraeusche (die Hypozentren) lokalisiert werden koennen. Der Anwendungsbereich erstreckt sich beispielsweise auf die Detektion der Rissentstehung, der Analyse des Rissfortschritts oder der Rissuferreibung. Diese Vorgaenge sind oft mit einem vorangegangenen inneren Spannungsaufbau verbunden, der unter anderem mechanische oder thermische Ursachen haben kann. Die SEA ist deswegen praedestiniert, Bauteile und andere Strukturen im Routinebetrieb unter Last zu ueberwachen. Nach einer kurzen Einfuehrung in die Grundlagen werden einige Beispiele fuer die Anwendung im Bereich Bauteildesign und Materialforschung sowie Beispiele von Anwendungen bei Messungen an Infrastrukturbauwerken aus bewehrtem Beton gegeben. (A) ABSTRACT IN ENGLISH: When structures are loaded they experience internal and external damage which causes the release of elastic waves. These waves radiate outward from the damage source (cracking, micro-fracture) similar to earthquakes. With sensors mounted to the surface, acoustic emission (AE) monitoring captures and analyses these signals. Compared to other techniques such as ultrasonic testing or RADAR which are typically applied after damage has occurred, in AE monitoring the damage source itself generates and thus is represented in the signal which is an advantage. Typically, the ultrasonic frequency range of AE signals - often referred to as micro-seismic events - is analyzed. In contrast to ultrasonic techniques where the recorded signals are usually associated with the geometry of a defect, which is why a member is typically scanned over an area, AE are also related to the irreversible (inelastic) deformations of a member under an applied load. Location and character of the source signals are therefore initially unknown. A reliable interpretation of AE signals is often only possible when the sources (hypocenters) can be located. Applications include crack detection and monitoring of crack propagation or crack surface friction. AE events are often related to a prior mechanical or thermal stress accumulation. AE techniques are therefore particularly well suited for in-service monitoring of structural or mechanical members. After an introduction to the basics of the method, examples for applications in member design, material science and applications on reinforced concrete structures are presented and discussed. (A)

  • Authors:
    • GROSSE, C U
    • SCHUMACHER, T
  • Publication Date: 2013-11

Language

  • German

Media Info

  • Pagination: 721-31
  • Serial:
    • Bautechnik
    • Volume: 90
    • Issue Number: 11
    • Publisher: Ernst (Wilhelm) and Sohn

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01503892
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Jan 22 2014 11:00AM