Detection of debonding in steel bars embedded in concrete using guided wave propagation

• Autorzy: Zima B. , Rucka M.

Warianty tytułu

PL

Detekcja rozwarstwienia w prętach stalowych osadzonych w betonie z zastosowaniem propagacji fal prowadzonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a non-destructive diagnostic technique based on guided wave propagation phenomenon used to assess the adhesive bonding between a steel bar and a concrete cover. Double-layered cylindrical specimens with different levels of debonding and its location were investigated. The influence of bonding length on the excitation of multiple modes of longitudinal guided waves was analysed. Numerical simulations of guided wave propagation in healthy and damaged specimens were conducted and differences in the occurring phenomena were specified. The analysis of the obtained results confirms the possibility to apply the guided wave propagation method in the assessment of degradation level in the adhesive bonding of multi-layered cylindrical structures.

PL

W artykule przedstawiono nieinwazyjną technikę diagnostyczną wykorzystującą zjawisko propagacji fal prowadzonych w ocenie stanu połączenia adhezyjnego pomiędzy stalowym zbrojeniem a otuliną betonową. Przeanalizowano dwuwarstwowe próbki cylindryczne z różnymi wielkościami i położeniami delaminacji między warstwami. Opisano także wpływ długości zakotwienia na wzbudzenie kolejnych modów podłużnych fal prowadzonych. Symulacje numeryczne propagacji fal zostały przeprowadzone dla prętów stalowych osadzonych w betonie w stanie bez uszkodzenia oraz z uszkodzeniem w postaci braku przyczepności między stalą a betonem. Wskazano na różnice w zachodzących zjawiskach propagacji fali w zależności od stopnia rozwarstwienia. Analiza uzyskanych rezultatów potwierdza możliwość wykorzystania zjawiska propagacji fal w ocenie stopnia degradacji połączeń adhezyjnych wielowarstwowych konstrukcji cylindrycznych.

Słowa kluczowe

EN

guided waves; non-destructive diagnostics; bar; concrete; debonding

PL

fale prowadzone; diagnostyka nieniszcząca; pręt; beton; rozwarstwienie

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Diagnostyki Technicznej
• Czasopismo: Diagnostyka
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 17, No. 3
• Strony: 27--34
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Zima B.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Department of Mechanics of Materials, Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

autor

Rucka M.

• Gdańsk University of Technology, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Department of Mechanics of Materials, Narutowicza 11/12, 80-233 Gdańsk, Poland

Bibliografia

• 1. Umar A., Yadav S.K., Kundu T. Detection and quantification of diameter reduction due to corrosion in reinforcing steel bars. Structural Health Monitoring, 2015;14(5):532-543.
• 2. Liu Z., Sun K., Song G., He C., Wu B. Damage localization in aluminum plate with compact rectangular phased piezoelectric transducer array. Mechanical Systems and Signal Processing, 2016;70-71:625-636.
• 3. Hall J., Michaels J. Multipath ultrasonic guided wave imaging in complex structures. Structural Health Monitoring, 2015;14(4):345-358.
• 4. Zima B., Rucka M. Application of wavelet transform in analysis of guided wave propagation signals for damage detection in a steel plate. Diagnostyka, 2015;16(2):43-48.
• 5. Kędra R., Rucka M. Diagnostics of bolted lap joint using guided wave propagation. Diagnostyka, 2014;15(4):35-40.
• 6. Mazzotti M., Bartoli I., Marzani A. A coupled SAFE-2.5D BEM approach for the dispersion analysis of damped leaky guided waves in embedded waveguides of arbitrary cross-section. Utrasonics, 2013;53(7): 1227-1241.
• 7. Li D., Zhang S., Yang W., Zhang W. Corrosion monitoring and evaluation of reinforced concrete structures utilizing the ultrasonic guided wave technique. International Journal of Distributed Sensor Networks, 2014;2014:1-9.
• 8. Zou S., Cheng J., Yue R., Sun. Grout quality and its impact on guided ultrasonic waves in grouted rock bolts. Journal of Applied Geophysics, 2010;72:102-106.
• 9. Aggelis D.G., Kleitsa D., Iwamoto K., Shiotani T. Elastic wave simulation in ground anchors for the estimation of pre-stress. Tunnelling and Underground Space Technology, 2012;30:55-63.
• 10. Pavlakovic B.N., Lowe M.J.S., Cawley P. High-frequency low-loss ultrasonic modes in imbedded bars. Journal of Applied Mechanics, 2001;68:67-75.
• 11. Wang C., He W., Ning J., Zhang C. Propagation properties of guided wave in the anchorage structure of rock bolts. Journal of Applied Geophysics, 2009;69:131-139.
• 12. Rucka M., Zima B. Elastic wave propagation for condition assessment of steel bar embedded in mortar, International Journal of Applied Mechanics and Engineering, 2015;20(1):159-170.
• 13. Zima B., Rucka M. Wave propagation in damage assessment of ground anchors. Journal of Physics: Conference Series, 2015;628: article number: 012026 (8 pages).
• 14. Pochhammer L. Beitrag zur Theorie der Biegung des Kreiscylinders. Journal fur die reine und angewandte Mathematik, 1878;81:33-61.
• 15. Chree C. The equations of an isotropic elastic solid in polar and cylindrical coordinates, their solutions and applications. Transactions of the Cambridge Philosophical Society, 1889;14:250-369.
• 16. Lai J-L., Dowell E.H., Tauchert T.R. Propagation of harmonic waves in composite elastic cylinder. The Journal of the Acoustical Society of America, 1971;49(1):220-228.
• 17. McNiven H.D., Sackman J. L., Shah A.H. Dispersion of Axially Symmetric waves in composite, elastic rods. The Journal of the Acoustical Society of America, 1963;35(10):1602-1609.
• 18. Seco F., Jimenez A.R. Modelling the Generation and Propagation of Ultrasonic Signals in Cylindrical Waveguides. Ultrasonic Waves, Dr Santos (Ed.), ISBN: 978-953-51-0201-4, 2012, 1-28.