iBMB > FG Baustoffe > Forschung > Schwerpunkte > Monitoring von Spanngliedern

Zerstörungsfreie Prüfung und Überwachung von Spanngliedern

Intention

Korrosive Einflüsse können die dauerhafte Funktionsfähigkeit der Spannglieder in Spannbetontragwerken beeinträchtigen und zum katastrophalen Bauteilversagen führen. Die Aufgabe der Zustandserfassung bei vorgespannten Bauteilen ist daher, vorhandene Defekte und Schäden der Spannglieder, wie z. B. Verpressfehler, Korrosion und Spanndrahtbrüche, rechtzeitig und zuverlässig zu detektieren.

Für die Korrosionsbeurteilung von Spannstählen sind Informationen über den zeitlichen Verlauf, Ort und Ausmaß von Korrosionsprozessen bzw.  -schäden erforderlich. Dabei sind insbesondere folgende Fragen zu beantworten:

1.)   Wie groß ist die aktuelle Vorspannkraft?

2.)   Sind Verpressfehler vorhanden? Ist der Korrosionsschutz noch intakt?

3.)   Wie groß ist die Korrosionsgefahr? Ist der Stahl (bzw. das Stahlhüllrohr) bereits depassiviert?

4.)   Besteht eine Korrosionsaktivität (Korrosion: ja / nein)? Wenn ja, wo?

5.)   Wie groß ist der Korrosionsfortschritt (Korrosionsgeschwindigkeit, -abtrag)?

6.)   Ist bereits eine Korrosionsschädigung vorhanden? Wo und in welcher Größe?

7.)   Sind Spannstahlbrüche vorhanden? Wo und wie viele?

Die in großen zeitlichen Abständen durchgeführten Sichtprüfungen (Inspektion) der Straßenbrücken lassen jedoch Korrosionsschäden an Spanngliedern u. U. nicht rechtzeitig erkennen. Als ergänzende Überwachungsmaßnahme gewinnt daher das Bauwerksmonitoring, d.h. die häufige bzw. kontinuierliche oder ereignisabhängige Erfassung des Bauwerkszustandes, an Bedeutung. Durch Bauwerksmonitoring kritischer Bauteilbereiche können die Korrosionsgefahr bzw. Korrosionsschäden rechtzeitig erkannt und die Restnutzungsdauer zuverlässiger beurteilt werden.

Neuartige iBMB-Messverfahren zur Zustandserfassung und –beurteilung von Spanngliedern

Die begrenzte Zuverlässigkeit konventioneller Messverfahren zur Bestimmung des Spannungs-, Korrosions- und Bruchzustandes von Spanngliedern bei Betonbauwerken führte am iBMB der TU Braunschweig zur Entwicklung / Weiterentwicklung folgender innovativer Messtechniken zur zerstörungsfreien Prüfung und Langzeitüberwachung von Stahlzuggliedern:

  • Magnetoelastische Spulensensoren zur Ermittlung der Vorspannkraft und zur Detektion von Korrosion und Kerben an Spannstählen, Litzen und Ankern, wobei auch ein nachträglicher Sensoreinbau möglich ist, vgl. Bild 1
  • die Elektromagnetische Resonanzmessung (ERM), vgl. Bild 2, und externe Feldstärkemessungen zur Spannstahlbruchortung sowie
  • die auf der ERM basierende Reflektometrische Spektroskopie (Skinverfahren) zur Detektion von Oberflächenschädigungen, insbesondere Korrosionserscheinungen.

Zu den einzelnen Verfahren wurden erfolgreich umfangreiche Untersuchungen an Versuchsbauteilen und Realbauwerken durchgeführt. Die Messverfahren weisen einen hohen Entwicklungs­­stand auf und besitzen - trotz einiger Einschränkungen - auch ein gutes Anwendungspotential für die Baupraxis. Sie können die vorhandenen Prüfverfahren sinnvoll ergänzen.

tl_files/ibmb/baustoffe/Bilder_Monitoring/Spanngliedern/Bild 1a.JPG  tl_files/ibmb/baustoffe/Bilder_Monitoring/Spanngliedern/Bild 1b.JPG

Bild 1: Magnetoelastische Spulensensoren zur Spannkraftmessung an externen Brückenspanngliedern: fertiger            Sensor und nachträgliche Montage durch Wickeln

tl_files/ibmb/baustoffe/Bilder_Monitoring/Spanngliedern/Bild 2b.JPG

Bild 2: Elektromagnetischen Resonanzmessung: Messprinzip und Beispielanwendung zur Bruchortung an einem            externen Brückenspannglied

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Alexander Holst

Weiterführende Links:

Weiterführende Literatur:

Budelmann, H.; Holst, A.; Wichmann, H.-J.: Non-destructive Measurement Tool Kit for Corrosion Monitoring and Fracture Detection of Bridge Tendons. In: Structure and Infrastructure Engineering - Maintenance, Management, Life-Cycle Design & Performance, Taylor & Francis, 2013, Published online: 25 Feb 2013, http://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/15732479.2013.769009

Holst, A.; Budelmann, H.; Wichmann, H.-J.: Verification of Advanced Electromagnetic Measurement Techniques for Corrosion and Fracture Detection of Bridge Tendons. In: Biondini, F. & Frangopol, D.M. (eds.): Bridge Maintenance, Safety, Management, Resilience and Sustainability, Proceedings of the 6th Int. Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management - IABMAS 2012, Stresa, Lago Maggiore, Italy, July 8-12, 2012, CRC Press / Balkema - Taylor & Francis, Leiden, p. 333 / CD-Rom: pp. 1651-1658

Budelmann, H.; Holst, A.: Brückenmonitoring im Rahmen des Lebensdauermanagementes, 21. Dresdner Brückenbausymposium - Planung, Bauausführung, Instandsetzung und Ertüchtigung von Brücken, TU Dresden 7./8. März 2011, ISBN 978-3-86780-211-6, S. 149-165

Budelmann, H.; Holst, A.; Wichmann, H.-J.: Measurement Tool Kit for Corrosion and Defect Monitoring of Bridge Tendons. In: 5th Int. Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management ─ IABMAS 2010, Philadelphia, PA, July 11-15, 2010, CRC Press - Taylor & Francis / Balkema, Leiden, p. 118 / CD-Rom: CH045, pp. 364-371

Holst, A.; Budelmann, H.: Detection and Localization of Fractures and Flaws in Prestressed Tendons by means of Electromagnetic Resonance Measurements (ERM). In: COST 534: New Materials, Systems, Methods and Concepts for Prestressed Concrete Structures – Final Report, edited by R. Polder, M.C. Alonso, D. Cleland, B. Elsener, E. Proverbio, Ø. Vennesland and A. Raharinaivo, COST-Office / Thieme Media Services, Delft, 2009, ISBN 9789059863323, pp. 226-229

Holst, A.; Wichmann, H.-J.; Budelmann, H.: Novel NDT-Techniques for Corrosion Monitoring and Fracture Detection of Prestressed Concrete Structures. In: Proceedings of the 7th International Symposium on Non-Destructive Testing in Civil Engineering (NDT-CE), Nantes, France, June 30th- July 3rd 2009, Laboratoire Central des Ponts et Chaussées (LCPC), Paris, pp. 307-312

Budelmann, H.; Holst, A.; Wichmann, H.-J.: Magnetoelastische Spannkraftmessung in Bauwerken. Beton- und Stahlbetonbau (104) 2009, Heft 6, S. 330-339

Holst, A.: Korrosionsmonitoring und Bruchortung vorgespannter Zugglieder in Bauwerken. DAfStb-Heft Nr. 573, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, Beuth-Verlag Berlin, 2008, ISBN: 3-410-65046-6

Holst, A.; Budelmann, H.; Hariri, K.; Wichmann, H.-J.: Korrosionsmonitoring und Bruchortung in Spannbetonbauwerken – Möglichkeiten und Grenzen, Beton- und Stahlbetonbau (102) 2007, Heft 12, S. 835-847

Zurück