Bauwerkscanner zur automatisierten und kombinierten Anwendung zerstörungsfreier Prüfverfahren im Bauwesen

Das Ultraschallechoverfahren ist das jüngste Verfahren in der zerstörungsfreien Prüfung im Bauwesen (ZfPBau), das sich in der Baupraxis durchsetzen konnte. Ob Qualitätssicherung im Neubau oder Istzustanderfassung im Bestand, Ultraschall bietet Möglichkeiten bei der Darstellung tief unter der Betonoberfläche liegender Einbauteile und Grenzflächen – wie Bewehrung, Hüllrohre, Ablösungen/Fehlstellen, Bauteilrückseiten –, die mit anderen Verfahren nicht realisierbar sind. Dieser Beitrag zeigt anhand von zwei ganz unterschiedlichen Beispielen aus der jüngeren Baupraxis eindrucksvoll das Potenzial und die Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens. An einem Neubau war es möglich, unter Einsatz von Ultraschallecho den durch Einbau einer falschen Betoncharge augenscheinlich beträchtlichen Schadensumfang deutlich einzugrenzen und damit die Beseitigungskosten erheblich zu reduzieren. An einer Bestandsbrücke aus Spannbeton konnten für die Rückbaustatik die Lage sowie der Verpresszustand von Spanngliedern – stichprobenartig endoskopisch verifiziert – sicher festgestellt werden. Der Beitrag soll dazu dienen, die Praxistauglichkeit des Ultraschallechoverfahrens und dessen Anwendungsmöglichkeiten einer breiteren Öffentlichkeit näherzubringen und einen tieferen Blick auf Anwendungsmöglichkeiten vermitteln.

“…mikroskopische, dennoch das Eindringen von Ultraschall verhindernde) Ablösungen zwischen Mörtel und Hüllrohr (vgl. auch ).…”

Section: Lage Und Verpresszustand Von Spanngliedern An Einer Bestandsunclassified

Bauwerksuntersuchung mit Ultraschall

Schulze¹

2020

“…Eine Beschleunigung der Datenaufnahme kann grundsätzlich mit automatisierten Scannern oder durch alternative Verfahren wie Luftankopplung erfolgen. Diese Ansätze sind zum Teil noch Gegenstand der Forschung [6, 7]. Eine in der Praxis bereits etablierte Möglichkeit zur Beschleunigung der Datenaufnahme ist der Einsatz mehrerer Sender und Empfänger in einem Gehäuse, die in einer Position ohne Versetzen mehrere, im besten Falle multistatische Messungen durchführen können (Bild 1).…”

Section: Ultraschall Im Bauwesenunclassified

“…Die Abkürzung SAFT steht für Synthetic Aperture Focusing Technique und bezeichnet die gängige Methode zur Rekonstruktion unfokussierter Volumenmessdaten [9]. Eine weitere Anwendung von Ultraschall bei der Untersuchung von Spannbetonkonstruktionen, insbesondere zur Einschätzung des Verpresszustands von Hüllrohren, liegt in der Nutzung von Phaseninformationen [6, 10]. Dieser Ansatz ist noch weitgehend Gegenstand der Forschung.…”

Section: Ultraschall Im Bauwesenunclassified

Einsatz von Ultraschallecho zur Spanngliedortung bei der Verstärkung von Brückenbauwerken

Schulze

2015

Etwa 70 % der rund 39 000 im deutschen Fernstraßennetz eingebundenen Brückenbauwerke sind in Spannbetonbauweise hergestellt. Fast zwei Drittel dieser Brücken wurden während der Boomphase in den 60er bis 80er-Jahren des letzten Jahrhunderts erbaut. Seitdem (Vergleich 1980(Vergleich -2010 ist allein die Beförderungsleistung im Güterverkehr auf das Fünffache gestiegen, bis 2025 wird ein weiterer Anstieg auf das insgesamt Achtfache prognostiziert. Diese rasante Zunahme überstieg sämtliche Prognosen und geht am Brückenbestand nicht spurlos vorbei. Folgerichtig fallen Zustandsnoten für Brückenbauwerke seit der ersten Erwähnung im Straßenbaubericht 2000 stetig schlechter aus, zunehmend werden umfangreichere Schäden festgestellt [1, 2]. Angesichts dieser Entwicklung wurde die Notwendigkeit der Investition in Instandsetzung und Verstärkung bestehender Bauten erkannt [2]. Letztere kann insbesondere bei Brücken, die noch keine sicherheitsrelevanten Schäden aufweisen, ein Instrument zur nachhaltigen und vergleichsweise kostengünstigen Sicherstellung der Ver-kehrsinfrastruktur darstellen. Bei Spannbetonbrücken hat sich die Ertüchtigung durch externe Vorspannung durchgesetzt, mit dem Ziel, analog zur Funktionsweise der internen Vorspannung resultierende Biegemomente weiter zu reduzieren, die Gebrauchstauglichkeit zu verbessern sowie ggf. die Konstruktion selbst -z. B. im Falle von Koppelfugenschäden [3] -zu sanieren. Als Mittel für die Zustandserfassung von Brücken und allgemein von Stahlbetonbauwerken dienen in Ergänzung zu konventionellen Untersuchungsmethoden (Sichtprüfung, Abklopfen) zerstörungsfreie Prüfverfahren (ZfP), vgl. z. B. [4]. Als bildgebende Volumenverfahren zur Darstellung des Bauteilinnern ohne Eingriff in die Substanz, deren Einsatz für die Bauwerks untersuchung grundsätzlich wirtschaftlich möglich ist, können vor allem Impuls-Radar und Ultraschallecho genannt werden [5]. 2 Ultraschall im Bauwesen Während sich Radarverfahren hervorragend für Untersuchungen im oberflächennahen Bereich eignen und in kur-Bei der nachträglichen Verstärkung vorgespannter Brücken mit externen Spanngliedern ist die schadensfreie Montage der Umlenk-und Verankerungsstellen eine besondere Herausforderung. In Abhängigkeit vom Ausnutzungsgrad der Konstruktion ist unter Umständen selbst die Durchtrennung von schlaffer Bewehrung zu vermeiden; in jedem Fall aber dürfen interne Spannglieder nicht beschädigt werden. Die sichere Feststellung der Lage letzterer kann beispielweise bei der Durchbohrung breiter Plattenbalken für die Quervorspannung lasteinleitender Ankerblöcke problematisch werden. Eine zuverlässige zerstörungsfreie Lageortung interner Spannglieder -z. B. mit Radar -ist nicht immer möglich, besonders, wenn diese sehr tief liegen oder durch engmaschige schlaffe Bewehrung verdeckt sind. In diesen Fällen werden üblicherweise Erkundungsbohrungen oder ähnlich fragwürdige Methoden angewendet, um Bewehrungstreffer zu vermeiden. Der vorliegende Beitrag beschreibt eine Lösungsvariante für derartige Fälle, die auf dem Einsatz des zerstörun...

“…Radar, Ultraschall und Impakt-Echo werden in der Regel hierfür in der Echomethode als Ortungsverfahren angewendet [1,2]. Eine Kombination der Verfahren und Automatisierung der Messungen haben die Zuverlässigkeit der ZfPBau-Verfahren in der Anwendung an Ingenieurbauten und Hochbauten in den letzten Jahren erhöht [3,4].…”

Section: Einführungunclassified

Zerstörungsfreie Bewehrungsortung an runden Betonstützen mit Impulsradar

Trela

Wöstmann

2015

In den letzten Jahren haben zunehmend mehr zerstörungsfreie Prüfverfahren ihre Praxistauglichkeit im Bauwesen bewiesen. Dazu gehört auch das Impulsradar, das vor allem zur Detektion von metallischen Einbauteilen wie schlaffer Bewehrung und Spanngliedern eingesetzt wird. Solche Bauwerksuntersuchungen an Brücken und zahlreichen anderen Bauwerksarten fanden bisher meist an ebenen Flächen statt. Gekrümmte Flächen, die Gegenstand dieser Arbeit sind, stellen besondere Anforderungen an die Messdurchführung und Datenauswertung. Am Beispiel einer runden Betonstütze wird in diesem Beitrag gezeigt, wie die Bewehrungsortung mithilfe von hochfrequenten Radarantennen an gekrümmten Oberflächen realisiert wird. Unterstützend wurden Radarmessungen im Labor an einem Probekörper durchgeführt. Im Resultat kann die Bewehrungslage bildgebend dargestellt werden. Non‐destructive imaging of reinforcement bars in circular concrete columns using radar technique In recent years, non‐destructive testing methods (NDT) have been proven as useful tools to evaluate road and building constructions. One of those methods, ground penetrating radar (GPR), becomes increasingly popular for investigating reinforced concrete structures, especially for detection of reinforcement bars and tendon ducts, where most of these applications take place on flat surfaces. This study focuses on the use of GPR on curved surfaces of reinforced concrete columns which are widely used in large‐scale civil infrastructures. The locations of steel reinforcement in concrete were determined in circular concrete columns in both laboratory and field tests. With appropriate high‐frequency radar antennas, experimental design and special migration algorithm GPR can be applied directly to detect reinforcement bars in curved concrete columns.