Informationstag Moderne Bauwerksprüfung Vortrag 09

Transkript

1 Informationstag Moderne Bauwerksprüfung Vortrag 09 Bestimmung der Standsicherheitsprüfung von Masten Lizenz: 1

2 ZWP Anlagenrevision GmbH Akkreditiert nach DIN EN ISO als einziges zerstörungsfreies Prüfverfahren für Maste aus Stahl und Aluminium 2

3 Das EMUS Verfahren Der LIMAtest EMUS = das ist elektromagnetischer Ultraschall 3

4 EMUS = das ist elektromagnetischer Ultraschall Vergleich der konventionellen Ultraschall- Prüfung mit der EMUS-Prüfung Konventioneller Ultraschall Prüfkopf Piezoelektrischer Kristal Ultraschall Welle Im Prüfkopf. Koppelmittel Ultraschallwelle im Material HF-Spule EMUS N S Permanentmagnet Luftspalt Ultraschall Quellen Ultraschallwelle im Material 4

5 Korrosionsmessungen mit herkömmlichen Ultraschall Herkömmliche Ultraschall-Verfahren Ultraschall-Prüfung mit vorbereiteter Kontaktstelle US Nachteile 20 mm Messung nur direkt unter dem Prüfkopf möglich Messstelle ist über die gesamte Ausdehnung der Prüfung vorzubereiten Hoher Aufwand an schwerzugänglichen Stellen Funktions- Prinzip EMUS 5

6 Geführte elastische Wellen Platten Wellen. d< Rohr Wellen d Stab Wellen d< d d< S H -Wellen und EMUS-Prüfköpfe Abb. 1: Prinzip der elektromagnetischen Anregung durch Lorentz-Kräfte Abb. 2: Prinzip der elektromagnetischen Anregung durch Magnetostriktion EMUS-Wandler für SH-Wellen mit Elektromagnet 6

7 EMUS Wandler KHz Erzeugen des Ultraschall B - Bildes Schematische Darstellung des EMUS - Prüfverfahrens Ultraschall B - Bild 7

8 Schema der Prüfanordnung. 8

9 Hardware: LIMAtest Workstation Rechner mit integrierter Ultraschall Ansteuer- und Verarbeitungselektronik. EMUS Prüfkopf mit Manipulator Prüfkopf mit Manipulator und Zahnriemen 9

10 10

11 11

12 Das Prüffahrzeug. Die Prüfdurchführung 12

13 Durchführung der Mastprüfung Erfassen der wichtigsten Mastdaten Mastumfang Höhe der Masttür vom Erdeintritt Messen der Lichtpunkthöhe mittels Laser Durchführung der Mastprüfung Erfassen der wichtigsten Mastdaten Messen der Ist-Wandstärke Erfassen der Schilder - Anzahl Messen der Windangriffsfläche mittels Laser 13

14 Durchführung der Mastprüfung ein Prüfer an der Workstation, ein Prüfer mit dem Prüfkopf am Mast Durchführung der Mastprüfung der Prüfkopf wird manuell mindestens 360 um den Mast geführt. 14

15 Durchführung der Mastprüfung - Prüfung in schwer zugänglichen Bereichen An schwer zugänglichen Stellen wird der Prüfkopf f sowohl in axialer als auch in radialer Richtung eingesetzt. Ultraschall A Bild mit Korrosionsbefund Kontrolle auf dem Bildschirm während des Prüfvorgangs Umfangslänge (Prüfervorgabe) X - Lage Laufzeit ( X - Lage ) Scantiefe Echohöhe ( B - Bild ) 15

16 Computer Schirmbild nach der Prüfung Korrosion Zum Abschluss des Prüfvorgangs bekommt jeder Mast auf Kundenwunsch die Prüfplakette 16

17 Korrosionsmessungen Resultat nicht einsehbarer Bereich Lochkorrosion 17

18 Korrosionsmessungen Resultat nicht einsehbarer Bereich Halbe Wandstärke Korrosionsmessungen Resultat nicht einsehbarer Bereich 18

19 Messung Lochfraß P r ü f b e r i c h t Deutscher Akkreditierungs Rat DAP-P Erdeintritt Messung mechanisch überlastet Erdeintritt P r ü f b e r i c h t Deutscher Akkreditierungs Rat DAP-P

20 Messung Risskorrosion neben der Masttür Erdeintritt P r ü f b e r i c h t Deutscher Akkreditierungs Rat DAP-P Prüfergebnis an einem Mast mit Stahlmanschette Erdeintritt 20

21 Risse in Dellen - aufgefunden mittels Magnetpulverprüfung Riss Delle Risse in Stauchungen im Türbereich bei einem Aluminiummast, visuelle Kontrolle Riss Masttür 21

22 Auffinden eines Risses neben der Masttür mittels EMUS und Magnetpulverprüfung. Messungen an Oberleitungsmasten 22

23 Messungen an Oberleitungsmasten Messung mit EMUS in den nicht einsehbaren Bereich Messung am Oberleitungsmast 12,2 mm Wand 23

24 Messungen an Oberleitungsmasten Ermittlung der Ist-Wandstärke Wanddickenmessgerät Messungen an Oberleitungsmasten Erfassen der Masthöhe 24

25 Mastverankerung Mastverankerung Prüfbereich mit Ultraschall 25

26 Mastverankerung Prüfbereich mit Ultraschall Mastgründungen 26

27 Schwingungsanalyse der Fundamente von Masten Aufbau: S: Sensor T: Tür E: Schwingungserreger Schwingungsanalyse der Fundamente von Masten 27

28 Schwingungsanalyse der Fundamente von Masten Es wird ein Schwingungserreger in ca. 2 m Höhe am Mast angebracht, ein Schwingungsempfänger nahe am Erdübergang. Der Mast wird durch den Schwingungserreger in eine Eigenresonanz versetzt. Spektrum ca Herz. Es wird eine Prüfung durchgeführt, bei der die charakteristischen Eigenfrequenzen und inneren Dämpfungen von Mastrohren für die Beurteilung ihrer Festigkeit genutzt werden. Typischerweise führen Änderungen an Masten, z.b. der Form, des Verbundes oder des Werkstoffs, zu charakteristischen Änderungen ihrer Eigenfrequenzen. Für die Beurteilung der Festigkeit des Systems wird messtechnisch das nichtlineare Schwingverhalten bei sinusförmiger Anregung erfasst. Daraus lassen sich eindeutige Aussagen bezüglich der Qualität dynamisch beanspruchter Bauteile ableiten. Eine mechanische Krafteinwirkung (Drück- Verfahren), welche Folgeschäden verursacht, ist nicht notwendig. Die Gesamtprüfung der Maste, Fundamente und des Befestigungszustands wird zusätzlich auf der Basis von Schwingungsmodellen ergänzt. Die Schwingungsdiagnose erlaubt versteckte Defekte im Erdboden (z.b. Wandabtrag an Masten), Fundamenten oder Unterspüllungen sofort zu erkennen. Dadurch wird die Betriebssicherheit der geprüften Masten erheblich verbessert und realitätsnah ermittelt. Die Prüfung erfolgt zerstörungsfrei. Schwingungsanalyse der Fundamente von Masten Beispiel Zustand Fundament Änderungen der Eigenfrequenz: Rot = Fundament nicht in Ordnung Grün = Fundament in Ordnung 28

29 Schwingungsanalyse der Fundamente von Masten 0,010 Realität Beispiel Zustand Mastverbindung im Fundament mm ,005 0,000-0, ,010 Änderungen der Eigenfrequenz: Rot = Mastverbindung im Fundament nicht in Ordnung Grün = Mastverbindung im Fundament in Ordnung s*10^-4 Mast 1 Mast 2 Berechnung der Statik Gewährleistung Haftpflicht 29

30 Nach Abschluss der Prüfungen vor Ort, werden alle Daten an das Prüflabor nach Beckingen übermittelt. Dort werden die Daten ausgewertet und in das Programm EDUSTA 2009 eingepflegt. Es folgt die Prüfaussage für jeden einzelnen Mast, verbunden mit der Angabe der Restlebensdauer. Expertensystem zur Durchführung von Statischen Analysen an Lichtmasten. EDUSTA ist ein Expertenprogramm, das auf Grundlage der geltenden Normen und unter Berücksichtigung der Ultraschallmesstechnik des Prüfsystems LIMAtest die Standsicherheit von Masten beurteilt. Mit LIMAtest werden in den korrosionsgefährdeten Querschnitten die durch Korrosion bedingten Wandstärkenminderungen erfasst, qualitativ ausgewertet und grafisch dargestellt. Diese Werte werden an ein Statik Berechnungsprogramm übergeben. b 30

31 Abhängig vom Standort werden nach den Windbelastungsnormen die dynamischen Wind- und Eisbelastungen mit berechnet. Ermittlung der maximalen Spannungen im Stahlmast (Normal-, Schub- und Vergleichsspannungen) und Vergleich mit den zulässigen Werten. Stabilitätsberechnungen (Beulen, Knicken, Biegedrillknicken). Automatische Berechnung des Mastgewichtes. Flexible Eingabe von Mastgeometrien. Beurteilung der Sicherheitsreserve bei konstanter Korrosionsgeschwindigkeit. Berechnung der Restlebensdauer bis maximal 20 Jahre ohne Nachprüfung. Verwendete Normen: DIN T1, T2, T3, T4 DIN EN 40 DIN 4131 Eurocode 3 31

32 ZWP Anlagenrevision GmbH gewährleistet die Angabe der Restlebensdauer im Rahmen der Anforderungen der DIN EN 40, bei fort- bestehen der langfristig wirksamen Betriebs- und Umgebungsbedingungen. ZWP Anlagenrevision GmbH ist mit Versicherungsscheinnummer H haftpflichtversichert. Die Deckungssummen betragen je Schadensereignis ,00 für Personenschäden und ,00 für Sach- und Vermögensschäden. 32

33 33

34 Prüfdokumentation als Excel - Tabelle Sichere Restlebensdauer im Rahmen der Anforderungen der DIN EN 40 bei Fortbestehen der langfristig wirksamen Betriebs- und Umgebungsbedingungen Kunde: Mustermann Ort: Musterstadt Datum: 2005 Türgröße Türhöhe Umfang Lebensdauer Lfd.Nr. Straße Mast-Nr.: Farbe Mastschutz mm mm mm Anbauten Bemerkung in Jahren 297 August-Schmidt-Straße 17 mittel Stahlmanschette 500x freischneiden 20 privat 298 Erlenstraße ( FW ) 1 mittel Stahlmanschette 500x Korrosion und Stauchung an der Masttür Erneuern 299 Erlenstraße ( FW ) 2 mittel Stahlmanschette 500x Erlenstraße ( FW ) 3 mittel Stahlmanschette 500x Erlenstraße ( FW ) 4 mittel Stahlmanschette 500x Erlenstraße ( FW ) 5 mittel Stahlmanschette 500x Erlenstraße ( FW ) 6 mittel Stahlmanschette 500x freischneiden privat 304 Erlenstraße ( FW ) 7 mittel Stahlmanschette 500x freischneiden privat Erlenstraße ( FW ) 8 mittel Stahlmanschette 500x Erlenstraße ( FW ) 9 mittel Stahlmanschette 500x Erlenstraße ( FW ) 10 mittel Stahlmanschette 300x Erlenstraße ( FW ) 11 mittel Stahlmanschette 300x Masttür defekt Erlenstraße ( FW ) 12 mittel Stahlmanschette 500x Erlenstraße ( FW ) 13 mittel Stahlmanschette 400x Korrosion Masttür und Stahlmanschette Allensteiner Straße 1 mittel Stahlmanschette 500x Allensteiner Straße 2 mittel Stahlmanschette 440x Mast gestaucht - statisch überlastet Erneuern 313 Allensteiner Straße 3 mittel Stahlmanschette 450x Loch über Stahlmanschette/ Mast schief Neu Erneuern 314 Allensteiner Straße 4 mittel Stahlmanschette 310x Allensteiner Straße 5 mittel Stahlmanschette 550x Allensteiner Straße 6 mittel Stahlmanschette 500x Memeler Straße 1 mittel Stahlmanschette 400x Loch Rest rund 1 mm sofort Neu Erneuern 318 Memeler Straße 2 mittel Stahlmanschette 400x Memeler Straße 3 mittel xxxxx 350x Memeler Straße 4 mittel Beton 330x Loch sofort Neu Erneuern 321 Von Eichendorffstraße 1 mittel Stahlmanschette 330x Von Eichendorffstraße 2 mittel Bet on 330x Mast schief/ Bindesockel defekt 10 34

35 Prüfscan mit mindestens 2 Bildern P r ü f b e r i c h t Deutscher Akkreditierungs Rat DAP-P Erdeintritt Vorteile des Prüfsystems gegenüber anderen Prüfverfahren für Maste 35

36 Vorteile des LIMAtest - Prüfsystems Wirtschaftliche Vorteile durch mögliche Restlebensdaueraussage von bis zu 20 Jahren. Andere Verfahren testieren deutlich kürzere Zeiten.. Der Anlagenbetreiber muss seine Prüfdaten nur einmal einpflegen. Die Prüfaussage liefert dem Anlagenbetreiber sichere langfristige Plandaten für seine Investitionen. Die Prüfung verursacht keine Verkehrsbehinderungen. Sie ist auch an beschränkt zugänglichen Standorten wie Treppen, Bahnsteigen, Sportplätzen oder Parkanlagen durchführbar. Die Mastwand wird im Prüfbereich vollflächig grafisch abgebildet. Beim Austausch des Mastes können vom LIMAtest gefundene Korrosionsherde anhand des Scans nachvollzogen werden. Alle Prüfparameter und Ergebnisse werden digital gespeichert und stehen bei erneuten Prüfungen als Referenz zur Verfügung. Die Prüfung ist absolut zerstörungsfrei und schädigt auch nicht die Fundamente. 36

37 Erdeintritt EMUS für weitere Anwendungen Korrosionsmessungen an Gittermasten Erdeintritt 37

38 Erdeintritt Korrosionsmessungen an Gittermasten Erdeintritt Erdeintritt Korrosionsmessungen an Gittermasten Erdeintritt 38

39 Korrosionsmessungen an Rohren in Gasstationen 39

40 40