Detection of Damages in Cfst Column Using Ultrasonic Waves

Abstract

Beton dolgulu çelik kolon (CFST) elemanlar, dayanım, sertlik ve diğer birçok özellik dahil olmak üzere önemli özellikleri nedeniyle birçok binada ve köprü gibi diğer yapılarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu elemanlar, CFST bileşenleri arasındaki ara bağlantıyı zayıflatan faktörlere maruz kalmaktadır. Bu da beton ile çelik arasında hiçbir bağ olmadığı anlamına gelir. Bu nedenle, ultrasonik dalgalar kullanarak izlemek gereklidir. Bu araştırmada sayısal bir çalışma yapılmış ve bu çalışma deneysel bir çalışma ile doğrulamaya çalışılmıştır. Çalışmaaki sonuçları elde etmek için dalgacık analizi kullanılmıştır. Yapay çatlak (2, 4, 5, 6, 8, 10 mm) ve ayrışma hasarları [(1×10), (1×10), (1×15), (1× 20), (1× 25) ve (1× 30) cm] . ve birkaç boşluk keşfedilir. Daubechies dalgacık kullanılarak Dalgacık analizi yoluyla altı seviye benimsenmiştir. Çatlak sonuçları için, hasar indeksi sonuçları, seviye 3'ün diğer seviyelerin aksine tutarlı ve orantılı bir ilişki verdiğini göstermiştir. Debond hasarında 2. seviye en iyi sonuçları yansıtırken boşluklarda 1. ve 6. seviyeler daha gerçekçi sonuçlar verdi. Seviye 2 ile temsil edilen sayısal örnekteki bağ sökme hasarı en iyi sonuç iken, deneysel seviyenin seviye 3'e yakın olduğu görülmüştür. Dalgacık analizine dayalı hasar indeksi, CFST'de farklı tip ve büyüklükteki hasarı tespit etme yeteneğini kanıtlamıştır. ultrasonik yüzey ve yığın dalgaları kullanan sütunlar. Bu, bu çalışmayı farklı malzemeler ve farklı kurgularla daha pratik ve gerçekçi örneklere genişletmemize yol açabilir.

The Concrete-Filled Steel Tube columns (CFST) are widely used in many buildings and other structures such as bridges due to the important properties of these elements, including resistance to stress, hardness, and many other characteristics. However, these elements are exposed to factors that weaken the interconnection between CFST components. Therefore, it is necessary to monitor those damages using ultrasonic waves. In this research, A numerical study conducted by Comsol software and verified experimentally is conducted to detect artificial damages. Cracks (2,4,5,6,8, 10 mm), Deboned damages [(1×5), (1×10), (1×15), (1×20), (1×25) and (1×30)cm] and several voids are investigated. Six levels were adopted through Wavelet analysis using Daubechies wavelet. For cracks results, damage index results have shown that level 3 has given a consistent and proportional relation contrary to the other levels. In debond damage, level 2 reflected the best results whereas in voids, levels 1&6 have given more realistic results. While the debonding damage in the numerical sample represented by level 2 is the best result, the experimental level has shown to be level 3 which are close to each other. The damage index based on Wavelet analysis has proved its capability in detecting different types and sizes of damages using ultrasonic surface and bulk waves in CFST columns. This could lead us to extend this study to more practical and realistic samples with different materials and different setups.