W obszar diagnostyki konstrukcji żelbetowych śmiało wkraczają nowe technologie. Jedną z nich jest technika skanowania georadarem.
Podczas zadań inżynierskich, polegających na ocenie stanu technicznego konstrukcji, należy korzystać z różnych metod diagnostycznych. W większości metody te mają na celu weryfikację zbrojenia konstrukcji żelbetowej pod względem zgodności z projektem, ale także identyfikacji zbrojenia, gdy brakuje takiej dokumentacji lub jest ona niekompletna. Z takimi kwestiami można się spotkać podczas projektowania dotyczącego obiektów istniejących. Problematykę i specyfikę tego zagadnienia opisano w pracach [1–3].
W przypadku obiektów nowo wznoszonych, w których uwidoczniona jest konstrukcja, badania diagnostyczne mogą polegać na odkrywkach lub często stosowanym skanowaniu zbrojenia za pomocą odpowiednich skanerów. Problem pojawia się w momencie, gdy następuje potrzeba analizy konstrukcji żelbetowej, która zakryta jest warstwami wykończeniowymi, np. podłogowymi. Oczywiście pozostaje możliwość wykonania odkrywek, ale wiąże się to zarówno z dużym nakładem pracy oraz kosztów, jak i ze zniszczeniami warstw wykończeniowych.
Należy podkreślić jednak fakt, że narzędzia nieniszczącej diagnostyki konstrukcji żelbetowej powinny być traktowane jako wsparcie, a nie jedyny sposób weryfikacji. Otrzymane podczas skanowania wyniki mogą nie być jednoznaczne, ale ukierunkowujące. Konieczne są wtedy dodatkowe analizy, takie jak weryfikacja dokumentacji archiwalnej, wywiad z wykonawcą czy miejscowe odkrywki. W efekcie nie ma możliwości całkowitej eliminacji odkrywek, ale dzięki metodom diagnozy, takim jak skanowanie, można ograniczyć ich ilość, a tym samym uciążliwość badań dla użytkownika budynku. Badanie georadarem pozwala na wykluczenie danego stwierdzenia (dedukcja poprzez wykluczenie) lub oszacowanie skali prawdopodobieństwa danej tezy. W celu analizy danych otrzymanych z georadaru wykorzystywane są metody numeryczne.
>>> Diagnostyczne badania nieniszczące w praktyce
>>> Pomiary światłowodowe DFOS w diagnostyce konstrukcji sprężonych
>>> Diagnostyka korozyjna konstrukcji żelbetowych
Skanowanie georadarem – opis technologii
RAdio Detecting And Ranging, w skrócie z języka angielskiego RADAR, w tłumaczeniu na język polski oznacza „wykrywanie i określanie odległości obiektów za pomocą fal elektromagnetycznych w paśmie radiowym” [4]. Pierwszy raz takiej terminologii użyli amerykańscy uczeni F. Furth i S. Tucker. Założenie metody jest bardzo proste: antena nadawcza emituje falę radiową o określonej częstotliwości, natomiast antena odbiorcza nasłuchuje i rejestruje falę odbitą od obiektu. Na podstawie analizy różnicy czasu emisji fali i rejestracji fali odbitej oraz po uwzględnieniu prędkości fali można określić odległość obiektu od urządzenia radarowego.
Fot. 1. Skanowanie georadarem zbrojenia w posadzce pod montaż bramek radiometrycznych na lotnisku
Balice w Krakowie [5]
Georadar w języku angielskim jest nazywany Ground Penetratting Radar, w skrócie GPR, lub czasem Ground Probing Radar. Technologia georadarowa jest całkowicie bezinwazyjna i można ją zaliczyć do aktywnych metod falowych. Georadar, wykonując pomiar wzdłuż zadanego profilu pomiarowego, generuje impulsy i nasłuchuje fal odbitych, pochodzących z badanego ośrodka, dlatego metoda nazywana jest refleksyjną (rys. 1). Podczas parametryzacji pomiaru ustala się m.in., co jaką odległość mają być wysyłane impulsy (precyzyjnie generowane dzięki enkoderowi na kółku pomiarowym) oraz czas nasłuchu odbitych sygnałów, czyli jak długo (w nanosekundach) georadar będzie nasłuchiwać powracających, odbitych impulsów.
Rys. 1. Przykład wykonania pomiarów georadarem w ośrodku trzywarstwowym, z wizualizacją fali wysyłanej przez georadar i rejestracji odbitych sygnałów [4]
W dalszej części artykułu:
Opis technologii skanowania georadarem cd.
Zastosowanie technologii skanowania georadarem w identyfikacji zbrojenia górnego stropu żelbetowego
Cały artykuł dostępny jest w numerze 11/2024 miesięcznika „Inżynier Budownictwa”.
Literatura
1. K. Owczarska, R. Fit, Projektowanie na istniejących obiektach kubaturowych, „Przewodnik Projektanta”
nr 2/2024.
2. M. Hirsz, Inwentaryzacja obiektów budowlanych, „Inżynier Budownictwa” nr 11/2019.
3. J.A. Pawłowicz, Tam, gdzie wzrok nie sięga, „Inżynier Warmii i Mazur” nr 1/2022.
4. M. Dąbrowski, Analiza struktur geologicznych i obiektów antropogenicznych w osadach czwartorzędowych metodą georadarową, rozprawa doktorska, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Wydział Nauk o Ziemi i Gospodarki Przestrzennej, Toruń 2022.
5. www.geoscanners.pl.
dr inż. Kamila Owczarska
dr inż. Michał Dąbrowski
mgr inż. Rafał Fit
