Stefan Küttenbaum

Despite the implementation of seals and coatings to protect structures such as bridges, defects can result in costly repairs and diminished usability. Conventional moisture sensors offer limited capabilities, providing only local measurements, which hinders the ability to detect and localize damage over large areas. Distributed Fiber Optic Sensors (DFOS), which utilize optical frequency domain reflectometry (OFDR), facilitate the acquisition of precise spatial measurements. The application of a hygroscopic coating facilitates the detection of strains induced by humidity. In order to differentiate between the effects of temperature and humidity, two fibers with different sensitivities are combined. The reactivity of these materials is determined through calibration in a climate chamber with controlled temperature and humidity cycles. Conventional calibration approaches are not standardized and rely on the assumption of linear behavior. This paper presents the preprocessing of DFOS data for the purpose of distributed humidity sensing. The subsequent processing delineates the procedure for determining the reaction coefficients. When the temperature range is small, it is reasonable to assume linear behavior. This model is no longer viable for the purpose of extrapolating the regression. A polynomial regression model is recommended to achieve greater accuracy. The final step in the process entails the implementation of two distinct tests: the small calibration test and the extended calibration test.

Abstrakt: Seit mehreren Jahren wird angestrebt, die Bewehrungsführung in Stahlbetonbauteilen kraftflussoptimiert zu gestalten, um den erforderlichen Bewehrungsgehalt zu reduzieren. Mit dem vielversprechenden Verfahren des Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) können Hauptspannungstrajektorien und damit die Kraftflüsse im Bauteil durch additiv gefertigte Bewehrungsstäbe direkt abgebildet werden. Damit WAAM‐Bewehrungsstäbe in der Tragwerksplanung zur Reduktion des Bewehrungsgehalts berücksichtigt werden können, ist zunächst eine Untersuchung der Prozessstabilität, der mechanischen Eigenschaften sowie des Verbundverhaltens erforderlich. Nach einer Darstellung der Grundlagen des Verbunds sowie der maßgebenden Mechanismen und Einflussparameter wird die Prozessstabilität mithilfe von 3D‐Scans beurteilt und die mechanischen Eigenschaften statistisch ausgewertet. Anschließend erfolgt die Analyse des Verbundverhaltens in Abhängigkeit von einem der entscheidenden Parameter, der bezogenen Rippenfläche . Die vorgestellten Ergebnisse verdeutlichen das Potenzial additiv gefertigter Bewehrung. Aufbauend darauf sind weiterführende Versuchsreihen erforderlich, um die beschriebenen Parameter sowie zusätzliche Einflussgrößen zu validieren. Ziel dieser Arbeiten ist es, die Technologie schrittweise in normative Bemessungskonzepte zu überführen und damit die Grundlage für eine Anwendung im tragwerksplanerischen Alltag zu schaffen.

The preservation of the degrading transport infrastructure is vital, as replacing it is impossible in view of limited budgets and environmental impacts. One component in overcoming this challenge is the evaluation of the reliability and the calculation of the remaining service life of existing structures. These structural reliability reassessments allow for the identification and utilization of load‐bearing capacity reserves. The consideration of actual structural characteristics and environmental conditions, various of which can be gathered by means of numerous measurement and inspection techniques, has the potential for more realistic computation results and therefore more economic decisions about the operation as well as maintenance activities. This article attempts to shed light on the potential of nondestructive testing (NDT) methods for updating the input variables in the ultimate limit states during a recalculation. The approach of the NDT‐supported reliability reassessment is demonstrated using a prestressed concrete bridge emphasizing the bending proof in transversal direction. As a result, the semi‐probabilistic, probabilistic and NDT‐based reassessment results are compared and the effects of NDT‐supported structural analysis on the calculated reliability are highlighted.

Der Erhalt der bestehenden Verkehrsinfrastruktur ist eine große Herausforderung, da die Bauwerke fortwährend altern, die Verkehrsbeanspruchung zunehmend steigt und deren umfassender Ersatz mit Blick auf begrenzte Budgets und Ressourcen nicht möglich ist. An Bestandsbauten können tatsächliche Materialkennwerte, Geometrien oder Einwirkungen objektspezifisch erfasst werden. Die Nachrechnung von Bestandsbrücken erfolgt in Deutschland gemäß Nachrechnungsrichtlinie nach Stufen 1 und 2 mit dem semiprobabilistischen Teilsicherheitskonzept. Nur im Ausnahmefall wird eine messbasierte Bewertung oder eine wissenschaftliche Betrachtung gemäß Stufen 3 und 4 durchgeführt. Die Einbeziehung zusätzlicher Informationen aus der Zustandserfassung bietet jedoch viele Vorteile für eine realitätsnahe Bewertung. In probabilistischen Berechnungsmethoden können solche Kenntnisse direkt in der Berechnung berücksichtigt werden. Ziel dieses zweiteiligen Beitrags ist die Vorstellung der Potenziale und Vorteile bei der direkten Berücksichtigung der Ergebnisse von zerstörungsfreien Prüfverfahren bei der Zustandsbewertung von Brückenbauwerken. Das Konzept wird an einer Spannbetonbrücke vorgestellt. Der erste Teil befasst sich mit den Möglichkeiten zur Überführung der Eingangswerte der üblichen semiprobabilistischen Berechnung in stochastische Modelle. Ausgehend von der semiprobabilistischen Nachrechnung nach derzeitigem Regelwerk wird die probabilistische Modellierung aller relevanten Basisvariablen für die Grenzzustände der Tragfähigkeit Biegung, Querkraft und Torsion ausgeführt.

Im zweiten Teil dieses Beitrags werden die Grenzzustandsfunktionen für die Nachweise im Grenzzustand der Tragfähigkeit für Biegung mit Normalkraft, Querkraft mit Querkraftbewehrung und Torsion vorgestellt. Die Eingangsgrößen der mechanischen Widerstandsmodelle werden durch zahlreiche Abbildungen illustriert. Auf Grundlage der probabilistischen Modelle aus dem ersten Teil dieses Aufsatzes und der mechanischen Modelle aus diesem zweiten Teil werden die probabilistischen Nachweise geführt. Die Ergebnisse aus der Zuverlässigkeitsanalyse werden mit den semiprobabilistischen Berechnungsergebnissen verglichen. Mittels Parameterstudien wird gezeigt, welche Eingangsgrößen im Standsicherheitsnachweis die größten Einflüsse auf die Bauwerkszuverlässigkeit haben. Die Messung dieser Parameter ist entsprechend besonders nützlich. Auf dieser Basis wird abschließend gezeigt, welche Chancen sich aus der Durchführung von zerstörungsfreien Bauwerksprüfungen für die Nachrechnung ergeben.

Each engineering decision is based on a number of more or less accurate information. In assessment of existing structures, additional relevant information collected with on-site inspections facilitate better decisions. However, observed data basically represents the physical characteristic of interest with an uncertainty. This uncertainty is a measure of the inspection quality and can be quantified by expressing the measurement uncertainty. The internationally accepted rules for calculating measurement uncertainty are well established and can be applied straightforwardly in many practical cases. Nevertheless, the calculations require the occasionally time-consuming development of an individually suitable measurement model. This contribution attempts to emphasize proposals for modelling the non-destructive depth measurement of tendons in concrete using the ultrasonic echo technique. The proposed model can serve as guideline for the determination of the quality of the measured information in future comparable inspection scenarios.