Går det att översätta töjningar som uppmätts på betongytan till töjningar i armering?

Järnvägsförvaltare har ofta sina tillgångar i ett nätverk där den geografiska spridningen är stor. En stor del av infrastrukturtillgångarna börjar bli ålderstigna och kan även vara känsliga för stora svängningar i naturens påverkan. Av den här anledningen är det i dagsläget viktigt för den här typen av förvaltare att möta underhållsfrågor för att kunna garantera tillgänglighet och tillförlitlighet. Detta kan omfatta ökade intervaller och förbättrade inspektioner/undersökningar relaterade till tillståndsbedömning. Under de senaste två decennierna har utvecklingen och digitaliseringen kring sensorteknologier ökat markant i samband med tillståndsbedömning och brounderhåll, exempelvis applicering av töjningsgivare, accelerometrar, lägesgivare etc.

De här typerna av sensorteknologier kräver i regel fysisk kontakt med, eller påverkan av, konstruktionselement. Från en logistisk synvinkel skapar den här typen av sensorteknologier en del utmaningar eftersom de kräver en hel del förberedelser, kringutrustning och efterarbete samt är i de flesta fall begränsade till lokala mätpunkter.

Mätning av beteendet hos armerade betongkonstruktioner har i många fall skett genom att mäta töjningsnivåerna i armeringsstängerna. Traditionellt har dessa töjningsnivåer mäts med tråd- eller folietöjningsgivare, det vill säga en mätteknik som är beroende av direktkontakt med armeringsstängerna. Den här typen av mättekniker kräver en hel del arbete för att fästa töjningsgivarna på armeringen. Dels måste delar av det täckande betongskiktet avlägsnas för att frilägga armering, sedan måste givarna appliceras på sådant sätt att tillförlitliga mätvärden erhålls över tid och sedan måste det påverkade området repareras till ursprungligt skick. Värdena från den här typen av mätning ger därför ofta endast lokala medelvärden, eftersom betong är en sammansättning av flera material förekommer möjligheter till spridning av spänningsfördelningar och de lokala töjningar som uppmäts behöver inte nödvändigtvis ge indikationer på den högsta påkänningen. Ett alternativ till dessa traditionella teknologier för att mäta töjningar kan vara tillämpningen av Digital Image Correlation (DIC) som är en kontaktlös mätteknik som använder digitala bilder för att erhålla ytförskjutningar och -deformationer. Den här artikeln redovisar kortfattat en undersökning om töjningen i armeringsjärn kan mätas eller översättas från töjningar som uppmäts på betongytan via DIC.

Digital Image Correlation (DIC)

DIC är en optisk icke-förstörande och kontaktfri mätteknik som bland annat kan användas för att erhålla deformationsdata (töjning). För att få tillförlitliga DIC mätningar behöver den över-vakade ytan prepareras innan mätning. Dessa förberedelser omfattas av att ytan ges ett mönster med stor kontrast, helst stokastisk. Mätningarna startar sedan ge-nom att en bild tas på ytan av objektets icke-deformerade tillstånd, sedan tas fler bilder allteftersom att objektet deformeras. På så sätt fås deformationsdata (töjning) genom att ursprungsbilden jämförs med bilder på det deformerade objektet. Den här analysen kräver självfallet en del hård- och mjukvara, för analysen i den artikeln har författarna använt systemet ARAMIS från GOM GmbH.

Artikelförfattare:
Thomas Blanksvärd, Skanska Sverige AB
Cosmin Popescu, Luleå Tekniska Universitet

Läs hela artikeln i Bygg & teknik nr 7/19

Läs mer om Betong