Mots-clé
(Allemand)
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Vorgespannte Tragwerke, Brücken, Elektrisch isolierte Spannglieder, Dauerhaftigkeit, Korrosionsschutz, Ueberwachung, zerstörungsfrei, Richtlinie
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Mots-clé
(Anglais)
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Post-tensioning tendons, bridges, electrically isolated tendons, durability, corrosion protection, monitoring, non-destructive, guideline
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Description succincte
(Allemand)
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Seit 1995 werden zunehmend Spannglieder mit Kunststoffhüllrohren und elektrisch isolierten Spannstählen eingesetzt. Dies resultiert in verbessertem Reibungsverhalten, erhöhtem Korrosionsschutz und erstmals einfach möglicher Ueberwachung. Die Qualitätsprüfung und Ueberwachung basieren auf der Messung des elektrischen Widerstands zwischen Spannstahl und Bewehrung. Die in der ASTRA/SBB Richtline (2001) festgesetzten Kriterien sind spezifische Widerstände (in kOhm*m), welcher den Einfluss der Spanngliedlänge berücksichtigen. Die Praxiserfahrung mit elektrisch isolierten Spanngliedern hat zwei Problemkreise identifiziert: erstens wurden bei relativ kurzen Spanngliedern (unter 20 m) die Grenzwerte meist nicht erreicht; zweitens ist der Messzeitpunkt 28 Tage nach Injektion zu unflexibel. Im Hinblick auf die Ende 2006 anstehende Ueberarbeitung der Richtlinie soll das geplante Forschungsprojekt diese Problempunkte klären. Die Kombination von praxisnahen Laborexperimenten und Feldmessungen soll einen Korrekturfaktor für kurze Kabel definieren. Die Kenntnis der zeitlichen Entwicklung des spezifischen Widerstands des
Injektionsguts erlaubt eine Umrechnung der Messwerte auf 28 Tage.
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Description succincte
(Anglais)
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Since 1995 tendons with plastic ducts and electrical isolation are increasingly used in bridges. This allows to achieve tendons with better fretting fatigue behaviour, improved corrosion protection and for the fist time monitorable. Quality control and long term monitoring is performed with electrical resistance measurements between tendon and rebars. The criteria defined in the ASTRA/SBB guideline (2001) are specific resistance values (kOhm*m) that take into account the influence of tendon length. Experience with the practical application on nearly 100 objects have revealed two problems: first, on short tendons (< 20 m) the criteria systematically are not fulfilled; second, the time of measuement (28 days after grouting) should be more open (between some days and months). The guideline has to be renewed in 2006, thus the project shall adress the above problems. A combination of specially designed laboratory tests and field measurements will allow to define a correction factor for short tendons. A known evolution of the specific electrical resistance of the grout with time will allow to perform the measurements at any time and refer the data to the 28-day value.
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Description du projet
(Allemand)
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Siehe Anhang 1
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Méthodes
(Allemand)
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Das Forschungsprojekt basiert methodisch auf einer Kombination von Labormessungen und Feldversuchen. Im Labor wird die Impedanzmessung (Frequenzabhängikeit des elektrischen Wechselstromwiderstands) eingesetzt, für Feldmessungen die einfachere elektrische Widerstandsmessung (konstante Frequenz der Wechselspannung).
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Equipements spéciaux
(Allemand)
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Sämtliche für die Forschungsarbeiten erforderlichen Geräte, insbesondere für Impedanzmessungen, sind in der Forschungsstelle vorhanden.
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Etat des recherches effectuées par le requérant
(Allemand)
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Sowohl das IBWK (heute IfB) als auch die SGK sind bereits bisher an Forschungsarbeiten zum Thema „Korrosionsschutz und Ueberprüfung von Spanngliedern“ aktiv beteiligt gewesen. Die Forschungsstelle IBWK (heute IfB) ist seit 1989 an Forschungsprojekten zur zerstörungsfreien Erfassung des Korrosionszustands von Spanngliedern beteiligt:
- als Experte für die Begleitkommission der ASB Brückenunterhaltsforschung für das Projekt "Integritäts und Korrosionsprüfungen an Vorspannkabeln in Brückenbauwerken" (FA 83/88 und 81/90), Schlussbericht Januar 1992
- als Teilnehmer und Koordinator des Forschungsprojekts "Zerstörungsfreie Spannkabelprüfung mit reflektometrischer Impuslmessung" (FA 81/93), Schlussbericht Mai 1997. VSS Bericht Nr. 528
- als Forschungsstelle und Leiter des Forschungsprojekts „Ueberprüfen des Korrosionsschutzes von Spanngliedern mit Kunststoffhüllrohren“ (AGB 1998/105), Bericht Nr. 564 (2002)
- als Sachbearbeiter in der Arbeitsgruppe von ASB und SBB "Richtlinie für den Korrosionsschutz von Spanngliedern im Brückenbau" (1996 – bis heute)
- fachtechnische Beratung bei der Interpretation von Widerstandsmessungen auf einer Vielzahl von bis
heute ausgeführten Pilotobjekten.
- als Experte bei der Auswertung und Interpretation der Messdaten der Spannglieder in den
vorfabrizierten Segmenten der Viadukte der italienischen Staatsbahnen
(für Italferr S.p.A. Roma).
- Charakterisierung der Einflussgrössen auf die Widerstandsmessung von isolierten Spannsystemen im
Forschungsauftrag "Untersuchung von Fluktuationen der elektrischen Widerstände von permanenten
Ankern" (AGB 2001/489).
- Entwicklung von Methoden zur Ortung von Fehlstellen an Spanngliedern im Forschungsauftrag
"Erarbeitung von Kriterien für den Einsatz von isolierten Spanngliedern und von Verfahren zur
Lokalisierung von Fehlstellen in der Kunststoffumhüllung" AGB 2001 (AGB 2001/481).
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Objectifs du projet
(Allemand)
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Die Richtlinie "Massnahmen zur Gewährleistung der Dauerhaftigkeit von Spanngliedern im Brückenbau" muss bis 2006 erneuert und inhaltlich den in der Zwischenzeit gewonnenen Erfahrungen angepasst werden. Ziel des Projekts ist es, die wissenschaftlichen Grundlagen insbesondere zur Erfassung und Beurteilung der Grenzwerte des elektrischen Widerstands zu liefern. Untersucht werden im speziellen: a) die Ankerköpfe als ev. Schwachstellen im elektrischen Widerstand (bedeutende bei kurzen Spanngliedern), b) die Entwicklung des elektrischen Widerstands des Injektionsguts mit der Zeit (um einen flexiblerer Zeitpunkt der Kontroll-Messungen zu ermöglichen) und c) die gemessenen Kapazitätswerte (mit dem Ziel Hinweise auf eventuelle Injektionsfehler zu detektieren).
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Objectifs du projet
(Anglais)
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The Swiss guideline "Measures to ensue the durability of post-tensioning tendons in bridges" (ASTRA/SBB 2001) has to be renewed until 2006. The guideline should be modified taking into account the field experience in the first five years of use. Goal of the project is to establish the scientific background for the renewal, especially with regard to the limiting values of the electrical resistance specified in the guideline. The project intends to study a) anchor heads as possible "defects" in the overall electrical resistance of the tendon (important for relatively short tendons), b) the evolution of the electrical resistance of the grout with time (in order to be able to perform the measurements at any time after grouting and not as now only after 28 days), c) the measured capacitance values o the tendons (a more detailed analysis and elaboration could help to detect grouting voids in the duct).
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Plan de recherche
(Allemand)
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Der Laborteil des Forschungsprojekts soll an der Forschungsstelle (IBWK / CorrTech / SGK) bearbeitet werden, die zu untersuchenden Systemkomponenten (Hüllrohre und Ankerköpfe) sollen von den Vorspannfirmen gratis zur Verfügung gestellt werden. Die Messungen an Bauwerken (Fehlerortung) sollen von der SGK ausgeführt werden.
Die Forschungsarbeiten sollen in einem Jahr (Frühjahr 2005 – Frühjahr 2006) ausgeführt und abgeschlossen werden, um die Resultate rechtzeitig für die Aenderung der Richtlinie zur Verfügung zu stellen. In diesem Zeitrahmen sind sie wie folgt geplant:
o Monat 1 und 2: Probekörper für die Versuche mit den Ankerköpfen planen und herstellen
o Monat 1 und 2: Versuche zur Widerstandsentwicklung des Injektionsguts und zur Messung der Kapazität an nur teilweise injizierten Hüllrohren vorbereiten.
o In den ersten zwei Monaten wird zudem die kontinuierliche Erfassung des Widerstandes in Kombination mit den klimatischen Randbedingungen gestartet.
o Die Messungen im Labor erfolgen in den Monaten 3 bis 8 nach Beginn.
o Parallel dazu (Schwerpunkt in den Monaten 2 bis 7) sollen die Messungen zur Fehlerortung an
Ankerköpfen auf Bauwerken durchgeführt werden.
o Die erhaltenen Messdaten werden kontinuierlich ausgewertet
o Auf der Basis all dieser Resultate sollen in den letzten drei Monaten die Modelle und Berechnungen
für den elektrischen Widerstand kurzer Kabel und die zeitliche Entwicklung des Widerstands des
Injektionsguts vorliegen.
o In den letzten zwei Monaten wird der Schlussbericht verfasst.
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Résumé des résultats (Abstract)
(Allemand)
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Mise en oeuvre et application
(Allemand)
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Die Forschungsarbeit ist gezielt auf die Ueberarbeitung der ASTRA/SBB Richtlinie (2001) ausgerichtet. Die Resultate der geplanten Arbeiten bilden die wissenschaftliche Basis für die überarbeitete Richtlinie. Die Umetzung ist damit direkt gegeben. Im Rahmen internationaler Forschungs- und Normierungsaktivitäten (COST 534 Materials, fib) kommt dem Projekt eine grosse Bedeutung zu. Die Schweiz kann (ähnlich wie bei der Einführung der Vorspanntechnik) eine Leader-Rolle übernehmen.
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Publications / Résultats
(Allemand)
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No du rapport
(Allemand)
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647
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Littérature
(Allemand)
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B. Elsener, H. Böhni, R. Bäunlich, A. Markees: Zerstörungsfreie Spannkabelprüfung mit reflektometrischer Impulsmessung, VSS Bericht 528 (1997)
P. Matt: Spannsysteme - Zerstörungsfreie Prüfung bei bestehenden Brücken und überwachbare Systeme der Zukunft, SIA Dokumentation D099 Erhaltung von Brücken", Schweiz. Ing. und Arch.verein, Zürich (1993) S. 95
A. Ayats, A. Gnägi, B. Elsener, Electrical Isolation as Enhanced Protection for Post-tensioning Tendons in Concrete Structures, Proc. Int. Fib Congress Osaka (2002) Vol. 6 Session 8 pp. 169 – 176, Japan Prestressed Concrete Engineering Association (2002)
H.R. Ganz, Evolution of prestressing systems, fib bulletin Nr. 15 „Durability of post-tensioning tendons, Workshop Ghent (2001) pp. 155 - 172
B. Elsener, L. Toller, C.H. Vôute, H. Böhni, Ueberprüfen des Korrosionsschutzes von Spanngliedern mit Kunststoffhüllrohren, AGB 1998/105, VSS Bericht 564 (2002)
M. Della Vedova, B. Elsener, L. Evangelista, Corrosion Protection and monitoring of electrically isolated post-tensioning tendons, Proc. Third European Confernce on Structural Control, 3ECSC, 12-15 July 2004, Vienna
D. Bürchler, Der elektrische Widerstand von zementösen Werkstoffen, Diss ETH Zürich Nr. 11876 (1996)
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