FOR 2825:  Concrete Damage Assessment by Coda Waves (CoDA)

• Fachliche Zuordnung: Bauwesen und Architektur
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398216472

Stahlbetonbauwerke sind ein unverzichtbarer Bestandteil unseres Lebens, denn unsere Mobilität, unsere industrielle Leistungsfähigkeit und die Funktionalität der modernen Gesellschaft im Allgemeinen hängen direkt von der technischen Zuverlässigkeit dieser Bauwerke ab. Daher ist eine ressourcenschonende und kostengünstige Erhaltung der Infrastrukturbauwerke über die gesamte Lebensdauer von größter Bedeutung. Höhere (Verkehrs-) Lasten, längere Lebensdauern, der Einsatz neuer Materialien und Ressourcenknappheit erfordern eine zuverlässige Lebensdauerprognose, die in ein effizientes Managementsystem eingebettet ist. Im Bauwerk integrierte, robuste Diagnose-werkzeuge, die ortsaufgelöst über Verdachtsmomente mit Blick auf kritische Zustände (z. B. Überlastung, Materialdegradation) berichten könnten, fehlen aktuell. Durch die Etablierung dieser Forschergruppe soll dieses fehlende Instrument nun entwickelt werden. Ziel dieses Projektes ist es daher, eine neuartige Methode zur Bewertung der Sicherheit und Dauerhaftigkeit von Stahlbetonbauwerken zu entwickeln. Die Methode basiert auf der Anwendung von Codawelleninterferometrie (CWI). Aufgrund der diffusionsähnlichen Verbreitung von Codawellen durch die Vielfachstreuung in Beton können bereits geringe Änderungen im Gefüge als Mittelwert über größere Bauteilvolumina erkannt bzw. Änderungen in den Umweltparametern Temperatur und Feuchtegehalt sowie Laständerungen gegenüber einem Referenzzustand registriert werden. Laborversuche im Probenmaßstab (nm - cm - Bereich) als auch auf Bauteilebene (cm - m) liefern Korrelationen zwischen bestimmten Lasttypen (d.h. mechanisch, chemisch oder thermisch) und deren Wirkung auf das Material sowie Merkmale der Codawelle. Durch numerische Modellierung mit Hilfe von Translations-, Upscaling- und Lokalisierungsmethoden, können die verschiedenen Lasttypen unterschieden werden. Schließlich werden Methoden zur Verwendung der Informationen aus der Codawelle entwickelt, um schnelle Updates für die Lebensdauervorhersage von Stahlbetonbauwerken zu ermöglichen. Nach Abschluss der Arbeiten stände somit ein wirtschaftliches Managementtool von Bauwerken sofort zur Verfügung. Die Forschungsergebnisse gehen direkt in die Lehre ein, die ausbilden soll in den gesellschaftlich immer bedeutender werdenden Bereichen Instandhaltung, Bauen im Bestand und ressourceneffiziente Infrastruktur.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Codawellenbasierte Ultraschallmethoden für Beton - Erweiterung der Mögklichkeiten durch 3D-Information, Kombination mit Schallemissionsanalyse und Erweiterung um zustätzliche Kennwerte hin zur Anwendung an realen Bauwerken (Antragsteller Niederleithinger, Ernst )
• Großskalige, hybride Modelle zur Schadenserkennung in beliebig geformten Betontragwerken (Antragsteller Bletzinger, Kai-Uwe )
• Höchstleistungs-Simulationen der Wellenausbreitung für Strukturuntersuchungen von Beton (Antragsteller Saenger, Erik H. )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Gehlen, Christoph )
• Korrelationen zwischen Ergebnissen thermo-mechanischer Experimente an Stahlbetonstrukturen und verteilten Coda Signalen (Antragsteller Mark, Peter )
• Skalenübergreifende Modellierung von Mikrostrukturänderungen im Beton und Schädigungsanalyse von Betonstrukturen zur Identifizierung von Coda-Signalen (Antragsteller Meschke, Günther ;  Timothy, Jithender J. )
• Umwelt- bzw. mechanisch bedingte Änderungen in der (Beton-)Mikrostruktur und ihr Effekt auf die Codasignale (Antragsteller Gehlen, Christoph )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Christoph Gehlen