Stand der Entwicklungen zur zerstörungsfreien Bestimmung der Längsspannung in Bewehrungsstäben von Betonbauwerken

Das Bauen im Bestand ist zu einer wichtigen Aufgabe geworden. Änderungen in der Nutzung von Bestandsbauwerken setzen eine Analyse des Beanspruchungszustandes der einzelnen Bauteile, insbesondere der Geschossdecken, voraus. Die Kenntnis der Längsspannungen in den Bewehrungsstäben wären eine aussagekräftige Information zur Abschätzung von Tragreserven. Zerstörungsfreie mikromagnetische und Ultraschall-Verfahren werden zur Spannungsanalyse an Maschinenbauteilen schon eingesetzt. Die Nutzungsmöglichkeit zur Spannungsanalyse an Bewehrungsstäben wird in diesem Beitrag untersucht und die noch notwendigen Anpassungen zur zuverlässigen Spannungsanalyse auf der Baustelle werden beschrieben.
Mikromagnetische Verfahren ermöglichen eine Spannungsanalyse der oberflächennahen Schicht bis zu einer Tiefe von ca. 1 mm. Der Einfluss von herstellungsbedingten Spannungsgradienten bleibt zu klären und zu beschränken. Mit Ultraschallverfahren können die Spannungen im Volumen der Bauteile bestimmt werden; das Ergebnis ist ein Mittelwert der im durchschallten Querschnitt wirkenden Längsspannungen. Lokale Veränderungen der elastischen Materialeigenschaften entlang der Stablänge, wahrscheinlich verursacht durch Toleranzen im Herstellungsprozess, bleiben noch zu klären.
Die mittels Mikromagnetik oder Ultraschall an einem eingebauten Bewehrungsstab erzielten Ergebnisse haben derzeit noch erhebliche Ungenauigkeiten. Verbesserungen der Sensorik und bei der Messstellenvorbereitung stellen aber zutreffendere Ergebnisse in Aussicht.

State of Development of the Nondestructive Evaluation of the Longitudinal Stress State of Steel Bars Reinforcing Concrete Structures
Constructional changes of buildings in use have become an important task, in particular in case of reinforced concrete structures. Changes in use of existing buildings require an analysis of the load state of each component, especially of the ceilings. The longitudinal stress in the reinforcing bars is helpful information for the estimation of the remaining bearing capacity. Nondestructive micromagnetic and ultrasonic methods are in use to evaluate the stress state of machinery components already. Their potential to evaluate the longitudinal stress of reinforcing bars is the objective of this paper which also describes adaptations needed for a reliable stress analysis on the site.
Micromagnetic techniques allow for the analysis of surface near layers to a depth of about 1 mm. The influence of stress gradients caused by the manufacturing process has to be studied and limited.
Ultrasonic techniques enable the evaluation of the longitudinal stress in the volume of the bar resulting in a value averaged over the part of the volume penetrated by the ultrasound. Local changes of the elastic material properties along the length of the bar, as they are most likely caused during the manufacturing process remain to be studied.
The on site evaluation of the stress of a reinforcing bar by applying micromagnetic or ultrasonic techniques yield results with unacceptably large errors. Adaptations of the sensors and improvements of the preparation of the measuring positions have more accurate results in prospect.