Detektion innerer Spannstahlbrüche durch faseroptische Messungen an Betonoberflächen

Abstract

Unerkannte innere Spannstahlbrüche stellen ein Risiko für Spannbetontragwerke dar. Sofern eine Vorankündigung durch Rissbildung rechnerisch nicht nachgewiesen werden kann, sind Abbruch und Neubau oft die Konsequenz. In diesem Beitrag wird eine experimentelle Methode zur Erkennung und Lokalisierung solcher Schäden mittels faseroptischer Messtechnik vorgestellt. Infolge des Vorspannungsverlusts sowie der Neuverankerung des Spannglieds im umgebenden Beton entstehen charakteristische Änderungen im Dehnungsfeld an der Betonoberfläche. Diese werden mit einem zweidimensionalen Gitter aus faseroptischen Sensoren detektiert. In experimentellen Untersuchungen an Spannbetonträgern wurden Spannstahlbrüche erzeugt und die daraus resultierenden Dehnungsfelder an der Oberfläche gemessen. Die Neuverankerung im Beton wurde mithilfe von Sensoren an den Spanngliedern bewertet. Relevante Einflussgrößen auf das Messsignal wurden durch Variation der Betonfestigkeitsklasse, der Tiefenlage der Spannglieder sowie der Vordehnung des Spannstahls untersucht. Zusätzlich wurde der Einfluss von Biegerissen auf das Messsignal bewertet. Es zeigt sich, dass Spanngliedbrüche bis in Tiefen von 25 cm von der Oberfläche klar erkannt und lokalisiert werden können. Als Messgröße sind die Dehnungsänderungen entlang der Spanngliedachse besonders geeignet. Die Dehnungsänderungen orthogonal zum Spannglied zeigen schwächer, aber ebenfalls die Bruchstelle an und bilden eine sinnvolle Ergänzung des Messsystems.