DETEKCJA STANU ZAKOTWIENIA PRĘTA ZA POMOCĄ FAL SPRĘŻYSTYCH

W pracy przedstawiono wstępne wyniki badań eksperymentalnych i obliczeń nu-merycznych mających na celu określenie możliwości oceny stanu zakotwienia pręta stalowego w materiale kompozytowym typu zaprawa. Badanym obiektem był pręt stalowy osadzony w zaprawie o kształcie prostopadłościanu. Analizie poddano pręt stalowy otoczony zaprawą na trzech różnych długościach oraz pręt stalowy swobodny. W jednym z modeli na pewnym odcinku dokonano uszkodzenia w postaci braku współpracy między zaprawą a stalowym prętem. Do detekcji stanu zakotwienia wykorzystano zjawisko propagacji fal sprężystych. W przepro-wadzonych badaniach eksperymentalnych fala została wzbudzona za pomocą wzbudnika piezoelektrycznego przymocowanego do jednego z końców pręta sta-lowego, natomiast odpowiedź układu została zarejestrowana bezstykowo za po-mocą wibrometru laserowego. Jako wzbudzenie zastosowano ultradźwiękową paczkę falową modulowaną oknem Hanninga. Obliczenia numeryczne propagacji fal przeprowadzono metodą elementów skończonych w środowisku Abaqus/ /Explicit z zastosowaniem elementów bryłowych. W wyniku obliczeń wykazano zmianę charakteru zarejestrowanego sygnału propagującej fali wraz ze zmianą modułu sprężystości zaprawy. Zjawisko wycieku fali do otaczającej bryły zaprawy zwiększało intensywność wraz ze wzrostem wartości modułu sprężystości zaprawy. Identyfikację długości zakotwienia pręta przeprowadzono na podstawie analizy czasów odbić w zarejestrowanych sygnałach fali ultradźwiękowej oraz prędkości jej propagacji.

Pełny tekst (pdf)

1. Gołaski L., Goszczyńska B., Świt G., Trąmpczyński W.: System for the global monitoring and evaluation of damage processes developing within concrete structure under service load. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, vol. 7(4), 2012, pp. 237-245.
2. Hoła J., Schabowicz K.: State-of-the-art non-destructive methods for diagnostic testing of building structures – anticipated development trends. Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 10(3), 2010, pp. 5-18.
3. Degala S., Rizzo P., Ramanathan K., Harries K.A.: Acoustic emission monitoring of CFRP reinforced slabs. Construction and Building Materials, vol. 23, 2009, pp. 2016-2026.
4. Jurek M., Nazarko P., Ziemiański L.: Nieniszczące badania konstrukcji: wykrywanie zmian w elementach konstrukcji z wykorzystaniem zjawiska fal sprężystych. Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej, nr 243, 2007, s. 67-87.
5. Rucka M.: Diagnostyka konstrukcji ramowych i płytowych za pomocą fal sprężystych. 56 Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN oraz Komitetu Nauki PZITB. Problemy Naukowo-Badawcze Budownictwa, Wydaw. Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce 2010, s. 851-858.
6. Ervin B.L., Kuchma D.A., Bernhard J.T., Reis H.: Monitoring corrosion of rebar embedded in mortar using high-frequency guided ultrasonic waves. Journal of Engineering Mechanics, vol. 135, 2009, pp. 9-18.
7. Lu Y., Li J., Ye L., Wang D.: Guided waves for damage detection in rebar-reinforced concrete beams. Construction and Building Materials, vol. 47, 2013, pp. 370-378.
8. Na W-B., Kundu T., Ehsani M.R.: Lamb waves for detecting delamination between steel bars and concrete. Computer-Aided Civil and Infrastructure Engineering, vol. 18, 2003, pp. 58-63.
9. Rucka M.: Przyczynek do diagnostyki kotew skalnych za pomocą fal sprężystych. Budownictwo i Architektura, nr 12(1), 2013, s. 227-234.