Measurement of surface wave transmission coefficient across surface-breaking cracks and notches in concrete: Fid-Bau Portal

Measurement of surface wave transmission coefficient across surface-breaking cracks and notches in concrete

Song, W.J. / Popovics, J.S. / Aldrin, J.C. / Shah, S.P.

Bei Beton handelt es sich um einen heterogenen, aber insgesamt isotropen Werkstoff. Bei Fehlern, die zur Oberfläche hin offen sind, ändert sich der Transmissionskoeffizient, wobei eine Abhängigkeit zur Tiefenausdehnung des Fehlers besteht. Der Koeffizient wird aber auch durch die Art der Schallquelle, die Ankopplung und die Eigenschaften des Empfängers beeinflusst werden. Deshalb ist ein selbst kalibrierendes Messsystem entwickelt worden. Dazu werden zwei von jeweils über eine stromdurchflossene Spule ausgelöste Kugelbolzen als Schallquellen benutzt, die sich auf beiden Seiten von zwei nebeneinander angeordneten Empfängern (Beschleunigungsaufnehmer) für die Oberflächenwellen befinden. Die Abstände der Quellen und Empfänger untereinander betragen jeweils 30 mm. Ein Riss befindet sich zwischen den beiden Empfängern, so dass infolge der Anordnung die von den Quellen angeregten Oberflächenwellen sowohl nach Passieren des Risses als auch ohne Beeinflussung durch den Riss empfangen werden. Der Transmissionskoeffizient wird für die Oberflächenwellen zwischen den beiden Empfängern ermittelt. Die Betrachtung der Abhängigkeit des Transmissionskoeffizienten von der Frequenz nach Fourieranalyse erlaubt Aussagen über die Risstiefe. Die Angaben erfolgen jeweils nach Mittelung der Werte über 5 Schläge. Der Transmissionskoeffizient fällt mit zunehmendem Verhältnis von Risstiefe zu Wellenlänge ab, bis zum Wert von 0,4 stark, darüber nur noch schwach, so dass die Fehlertiefen in dem Bereich bis 0,4 quantitativ gut zu erfassen sind. Die Ergebnisse stimmen für Risse und Nuten gut mit den Werten überein, die für den Transmissionskoeffizienten durch Modellierung des Schallverlaufs mit der Methode der Randelemente berechnet wurde. (Tietz, H.-D.)