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Die zerstörungsfreien Prüfungen von Bauwerken mit Hilfe von Ultraschallmessverfahren haben in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. Durch Ultraschallmessungen können die Geometrien von Bauteilen bestimmt sowie von außen nicht sichtbare Fehler wie Delaminationen und Kiesnester erkannt werden.
Mit neuartigen, in das Betonbauteil eingebetteten Ultraschallprüfköpfen sollen nun Bauwerke dauerhaft auf Veränderungen überprüft werden. Dazu werden Ultraschallsignale direkt im Inneren eines Bauteils erzeugt, was die Möglichkeiten der herkömmlichen Methoden der Bauwerksüberwachung wesentlich erweitert. Ein Ultraschallverfahren könnte mit eingebetteten Prüfköpfen ein Betonbauteil kontinuierlich integral überwachen und damit auch stetig fortschreitende Gefügeänderungen, wie beispielsweise Mikrorisse, registrieren.
Sicherheitsrelevante Bauteile, die nach dem Einbau für Messungen unzugänglich oder mittels Ultraschall, beispielsweise durch zusätzliche Beschichtungen der Oberfläche, nicht prüfbar sind, lassen sich mit eingebetteten Prüfköpfen überwachen. An bereits vorhandenen Bauwerken können die Ultraschallprüfköpfe mithilfe von Bohrlöchern und speziellem Verpressmörtel auch nachträglich in das Bauteil integriert werden. Für Fertigbauteile bieten sich eingebettete Prüfköpfe zur Herstellungskontrolle sowie zur Überwachung der Baudurchführung als Werkzeug der Qualitätssicherung an. Auch die schnelle Schadensanalyse eines Bauwerks nach Naturkatastrophen, wie beispielsweise einem Erdbeben oder einer Flut, ist denkbar.
Durch die gute Ankopplung ermöglichen diese neuartigen Prüfköpfe den Einsatz von empfindlichen Auswertungsmethoden, wie die Kreuzkorrelation, die Coda-Wellen-Interferometrie oder die Amplitudenauswertung, für die Signalanalyse. Bei regelmäßigen Messungen können somit sich anbahnende Schäden eines Bauwerks frühzeitig erkannt werden.
Da die Schädigung eines Bauwerks keine direkt messbare Größe darstellt, erfordert eine eindeutige Schadenserkennung in der Regel die Messung mehrerer physikalischer Größen die geeignet verknüpft werden. Physikalische Größen können sein: Ultraschalllaufzeit, Amplitude des Ultraschallsignals und Umgebungstemperatur. Dazu müssen Korrelationen zwischen dem Zustand des Bauwerks, den Umgebungsbedingungen und den Parametern des gemessenen Ultraschallsignals untersucht werden.
In dieser Arbeit werden die neuartigen Prüfköpfe vorgestellt. Es wird beschrieben, dass sie sich, sowohl in bereits errichtete Betonbauwerke als auch in der Konstruktion befindliche, einbauen lassen. Experimentell wird gezeigt, dass die Prüfköpfe in mehreren Ebenen eingebettet sein können da ihre Abstrahlcharakteristik im Beton nahezu ungerichtet ist. Die Mittenfrequenz von rund 62 kHz ermöglicht Abstände, je nach Betonart und SRV, von mindestens 3 m zwischen Prüfköpfen die als Sender und Empfänger arbeiten. Die Empfindlichkeit der eingebetteten Prüfköpfe gegenüber Veränderungen im Beton wird an Hand von zwei Laborexperimenten gezeigt, einem Drei-Punkt-Biegeversuch und einem Versuch zur Erzeugung von Frost-Tau-Wechsel Schäden. Die Ergebnisse werden mit anderen zerstörungsfreien Prüfverfahren verglichen. Es zeigt sich, dass die Prüfköpfe durch die Anwendung empfindlicher Auswertemethoden, auftretende Risse im Beton detektieren, bevor diese eine Gefahr für das Bauwerk darstellen. Abschließend werden Beispiele von Installation der neuartigen Ultraschallprüfköpfe in realen Bauteilen, zwei Brücken und einem Fundament, gezeigt und basierend auf dort gewonnenen ersten Erfahrungen ein Konzept für die Umsetzung einer Langzeitüberwachung aufgestellt.
Intra- and interrater variability of sonographic investigations of patella and achilles tendons
(2012)
Background: Clinical examinations of tendon disorders routinely include ultrasound examinations, despite the fact that availability of data concerning validity criteria of these measurements are limited. The present study therefore aims to evaluate the reliability of measurements of Achilles- and Patella tendon diameter and in the detection of structural adaptations.
Materials and Methods: In 14 healthy, recreationally active subjects both asymptomatic Achilles (AT) and patella tendons (PT) were measured twice by two examiners in a test-retest design. Besides the detection of anteroposterior (a.p.-) and mediolateral (m.l.-) diameters, areas of hypoechogenicity and neovascularisation were registered. Data were analysed descriptively with calculation of test-retest variability (TRV), intraclass-correlation coefficient (ICC) and Bland and Altman's plots with bias and 95% limits of agreement (LOA).
Results: Intra- and interrater differences of AT- and PT-a.p.-diameter varied from 0.2 - 1.2 mm, those of AT- and PT-m.l-diameter from 0.7-5.1 mm. Areas of hypoechogenicity were visible in 24% of the tendons, while 15% showed neovascularisations. Intrarater AT-a.p.-diameters showed sparse deviations (TRV 4.5-7.4%; ICC 0.60-0.84; bias -0.05-0.07 mm; LOA-0.6-0.5 to -1.1 - 1.0 mm), while interrater AT- and PT-m.l.-diameters were highly variable (TRV 13.7-19.7%; ICC 0.11-0.20; bias -1.4-4.3 mm; LOA-5.5-2.7 to -10.5 - 1.9 mm).
Conclusion: Our results suggest that the measurement of AT- and PT-a.p.-diameters is a reliable parameter. In contrast, reproducibility of AT- and PT-m.l.-diameters is questionable. The study corroborates the presence of hypoechogenicity and neovascularisation in asymptomatic tendons.