Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "In situ detectie van degradatieprocessen in gewapende betonstructuren in operationele toestand gebruik makend van de akoestische emissie techniek" "Els Verstrynge" "Bouwmaterialen en Constructies" "De degradatie van gewapende betonstructuren die wereldwijd optreedt creëert de nood aan effectieve methodes om schade te detecteren en de kwaliteit van herstellingsingrepen te beoordelen. De akoestische emissie (AE) techniek is een ideale keuze voor in situ inspectie, aangezien de techniek toelaat om op een niet-destructieve manier een structuur continu te monitoren. De toepassing van de AE techniek om degradatie van betonstructuren onder operationele omstandigheden te detecteren staat momenteel nog niet volledig op punt. Door het passieve karakter van de AE techniek worden elastische golven alleen opgevangen wanneer de schade toeneemt. Natuurlijke degradatieprocessen, zoals wapeningscorrosie en alkalisilica reactie, zijn typisch ook traag en worden gekenmerkt door een lage energie-inhoud, waardoor de golven die ontstaan bij schade moeilijk kunnen worden opgevangen in operationele omstandigheden. Door financiële beperkingen is het daarnaast niet altijd mogelijk om continu te monitoren. Het doel van dit project is om methodes voor AE detectie van schadeprocessen in operationele toestand te ontwikkelen, met het oog op de in situ toepassing van deze techniek op bestaande betonstructuren. Het project focust op de ontwikkeling van alternatieven voor continu monitoren. Zowel periodiek monitoren als het activeren van schadeprocessen zullen onderzocht worden. De methodologie zal gevalideerd worden aan de hand van drie case studies." "Integratie van lokale en globale monitoringstechnieken voor beoordeling van de structurele capaciteit van elementen in gewapend beton die aangetast zijn door wapeningscorrosie." "Els Verstrynge" "Bouwmechanica, Bouwmaterialen en Constructies" "Wereldwijd naderen vele civiele constructies het einde van hun levensduur. Door verlengen van de levensduur of gewijzigde belastingen, ontstaat de nood aan inschatting van het resterende draagvermogen. Dit doctoraatsonderzoek heeft als doel een lokale-globale monitoringsmethode te ontwikkelen voor het bepalen van de effecten van degradatie in gewapend beton, meer specifiek bij wapeningscorrosie. Kwantificatie van de schade gebeurt door integreren van lokale en globale inspectietechnieken. Lokale inspectie wordt uitgevoerd met behulp van scheurmonitoring en akoestische emissie, een veelbelovende techniek die inwendige scheuren kan detecteren en de waargenomen signalen kan linken aan het schadeproces. Lokale schade-informatie kan evenwel niet eenvoudig opgeschaald worden voor een structurele analyse. Globaal wordt een op trillingen gebaseerde structurele gezondheidsmonitoring toegepast, wat resulteert in een indicatie van het verlies aan stijfheid, maar geen informatie geeft over het specifieke schadeproces. Het innovatieve aspect van dit doctoraatsonderzoek is het integreren van beide technieken met behulp van een mesoschaal eindige-elementen model om zo hun individuele beperkingen te overstijgen. De geïntegreerde, modelgebaseerde benadering verhoogt de efficiëntie en robuustheid van de methode, wat wordt gekwantificeerd in een Bayesiaans kader. De ontwikkelde methode wordt gevalideerd met een experimenteel proefprogramma, en gevalideerd door toepassing op een case studie." "Toegepaste Bayesiaanse pre-posterior en levenscyclusanalyse voor het bepalen en optimaliseren van de waarde van monitoring voor betonconstructies" "Robby Caspeele" "Vakgroep Bouwkundige Constructies en Bouwmaterialen" "  “ Hoe veilig zijn onze bridges ”? Hoewel er veel onderzoek naar de constructieve veiligheid heeft in de afgelopen decennia is uitgevoerd, beantwoorden van deze vraag voor de bestaande structuren is nog steeds een uitdagend probleem ingenieurs worden steeds vaker geconfronteerd met. Dit komt vooral omdat een goed kader voor de beoordeling van de veiligheid van het ouder worden of zelfs verslechterd structuren die goed kan rekening houden met de resultaten van de inspecties en controles wordt nog steeds vermist. Toch is het een zeer belangrijke en relevante kwestie als wij allemaal dagelijks gebruik van infrastructuur voor transport te maken. “ Hoe kunnen we investeringen te optimaliseren in de inspectie van de brug infrastructuren over hun leven ”? Omdat de middelen voor het beheer van de brug patrimonium zijn beperkt, is het belangrijk om ervoor te zorgen dat ze worden gebruikt op een optimale manier. Daarom zal dit onderzoeksvoorstel gericht op (1) het ontwikkelen van een kader dat het mogelijk maakt de beoordeling van bestaande betonnen bruggen door middel van een Bayesiaanse pre-posterior besluitvorming tool die rekening houdt met tijdsafhankelijke gedrag en informatie over het toezicht en (2) het bepalen van en het optimaliseren van de waarde van controle over de levensduur van de structuur. Dit maakt een optimale verdeling van de beperkte middelen die beschikbaar zijn voor het vermogensbeheer" "Multischaal benadering van het vermoeiingsgedrag van gescheurd staalvezelversterkt beton onder trekspanning" "Lucie Vandewalle" "Bouwmaterialen en Constructies" "De beperkte trekweerstand van beton stimuleerde de ontwikkeling van staalvezel-versterkt beton (SVVB), bestaande uit een betonmatrix met willekeurig verspreide staalvezels en gekarakteriseerd door een verbeterd nascheurgedrag. Ondanks de verscheidene niet-structurele toepassingen is het gebruik van SVVB nog beperkt ten opzichte van de mogelijkheden, wat hoofdzakelijk komt door het gebrek aan internationale ontwerpcodes. Daarnaast worden structurele elementen frequent onderworpen aan cyclische belasting, bijvoorbeeld door verkeer, wat leidt tot cyclische schadeontwikkeling en eventueel vermoeiingsfaling. Het cyclisch gedrag is dus een belangrijke ontwerpparameter van bouwmaterialen. Hoewel vezels hebben bewezen de scheurgroei in beton te vertragen, blijft de fundamentele materiaalkennis eerder schaars. Experimenteel onderzoek beperkt zich vaak tot het opmeten van kracht-verplaatsing, hoewel progressieve micro-scheurvorming essentieel is aan cyclische achteruitgang. Geavanceerde niet-destructieve technieken zijn dus nodig om schade-initiatie en -ontwikkeling diepgaand te onderzoeken. Akoestische emissie (AE) monitoring heeft daar-omtrent zijn waarde bewezen door de continue detectie van interne schade.Hoewel SVVB, cyclische belasting en AE al apart bestudeerd zijn, is hun combinatie nieuw aan dit onderzoek. Het doel is om het cyclisch gedrag van SVVB te verdiepen met een AE-gebaseerde multi-schaal analyse. Daarvoor wordt een gecombineerde aanpak van experimenten op 3 schalen en analytische modellering toegepast.Voor schaal 1 worden uittrekproeven van individuele vezels gecombineerd met AE sensoren en micro-CT beelden. Twee vezeltypes worden ingebed met variërende lengte en inclinatie. De combinatie van AE en micro-CT resulteert in een diepgaande schadebeoordeling: monotone uittrekfases worden onderscheiden en de cyclische verplaatsingssnelheid wordt gerelateerd aan de AE activiteit. De AE resultaten zoals bronlokalisatie zijn gevalideerd met de micro-CT beelden. Afwijkende resultaten kunnen verklaard worden aan de hand van de positie van luchtbellen zichtbaar op de beelden.Op schaal 2 worden trekproeven van SVVB cilinders uitgevoerd met AE metingen. Er werd vastgesteld dat vezelverdeling en -oriëntatie een grote impact hebben op het trekgedrag en dat de monotone curves goed overeenkomen met de cyclische enveloppe curves. Verder valideren de cyclische resultaten het lineair verband tussen de scheuropening bij ontladen en de plastische scheuropening, en bevestigen dat dit verband onafhankelijk is van vezeltype en -dosering en kan gebruikt worden voor het opstellen van schadecurves. Deze schaal toont ook de complementariteit van AE metingen en traditionele testopstellingen aan. Stadia van schadeontwikkeling met micro- en macro-scheurvorming zijn vastgesteld door de AE analyses zoals cumulatieve activiteit, lokalisatie en faalmode. Een experimenteel verband relateert de AE activiteit met de schade-evolutie gebaseerd op de afnemende stijfheid van belastingscycli.Schaal 3 bevat drie-puntsbuigproeven van SVVB prisma’s, met opnieuw de toepassing van AE metingen. De voornaamste conclusies van schaal 2 blijven geldig, dus is a priori kennis van het belastingstype niet vereist om AE data te interpreteren. AE signaalkarakteristieken worden toegepast om de lokalisatie-resultaten te verbeteren en om nieuwe scheurontwikkeling te onderscheiden van schade in bestaande scheuren.  Zowel de cyclische scheuropening als het AE gedrag volgen de wet van Paris, met een onderscheid tussen vermoeiing van het ongescheurde of gescheurde beton. In het algemeen treedt vermoeiingsfaling op wanneer de belastingscycli de enveloppe curve bereiken. De schadecurves voor progressief cyclische of vermoeiingsbelasting zijn gelijk, wat de noodzaak voor lange-termijn testen vermindert. Ten laatste is aangetoond dat de positie van de neutrale lijn onafhankelijk is van de residuele sterkteklasse van het SVVB.Tenslotte is een analytisch model ontwikkeld om het gedrag in trek en buiging te relateren gebaseerd op sectie-analyse, zowel voor monotone als cyclische belasting. Zo wordt het mogelijk om informatie over het materiaalgedrag te bekomen zonder de respectievelijke test uit te voeren, bijvoorbeeld het trek- of buigingsgedrag wordt berekend op basis van respectievelijk buig- of trektesten. Ook de vervormings- of spanningsprofielen in buiging worden bekomen op basis van trektesten, zodat de experimentele observaties betreffende de neutrale lijn bevestigd kunnen worden. Door validatie met de experimentele resultaten is vastgesteld dat de modelresultaten een goede nauwkeurigheid hebben gegeven de beperkte input en rekentijd. Bovendien kan het vermoeiingsgedrag van SVVB voorspeld en gevalideerd worden door het modelleren van SN-curves en de levensduur na voorscheuren, zonder de lange-termijn testen uit te voeren. " "Constructieve beoordeling van bestaande betonconstructies op basis van meerlaagse Bayesiaanse levenscyclusanalyses" "Els Verstrynge" "Bouwmaterialen en Constructies, Bouwmechanica" "Het herstellen en upgraden van constructies maakt een toenemend aandeel uit van de activiteiten binnen de bouwsector. In de huidige wetenschappelijke kennis ontbreekt een Bayesiaanse werkwijze die toelaat om het constructief gedrag gedurende de levensduur te updaten, inspecties en interventies te optimaliseren en kennis die beschikbaar is via meting of modellering volledig te benutten. Dit verhindert het benutten van de voordelen van levenscyclusanalyses. Dit unieke project betreft de ontwikkeling van een meerlaagse Bayesiaanse aanpak waarmee het mogelijk is om een coherente kwantificering van het constructieve gedrag te maken gedurende de levensduur, levenscyclusbeheer en besluitvorming uit te voeren en rekening te houden met de informatie van inspecties, monitoring en constructieve modellering. Het fundamenteel onderzoek betreft: - Het Bayesiaans updaten van modellen voor degradatie en schade-evolutie met aandacht voor het updaten van parameters via destructieve en NDT-metingen en de optimalisatie van inspectieschema's. - Een multifunctioneel EE balk- en plaatmodel voor constructieve berekeningen en optimalisatie van inspecties en interventies, waardoor tijdafhankelijke degradatie-effecten, ruimtelijke variabiliteit en bijkomende resultaten mee in rekening worden genomen. - Een probabilistisch kader voor het beoordelen en optimaliseren van gecombineerde inspectie- en monitoringstrategieën, rekening houdend met onzekerheden, ruimtelijke spreiding en resultaten van modellering. - Een methodiek voor de prestatie-gebaseerde optimalisatie van onderhoud, herstelling of versterking, rekening houdend met verschillende doelstellingen m.b.t. het veiligheidsniveau, duurzaamheid en budget. - Een nieuwe geïntegreerde BIM-omgeving voor levenscyclusbeheer, waarbij alle relevante informatie uit inspecties, simulaties en optimalisatieberekeningen wordt bijgehouden en geïntegreerd, op basis van gekoppelde gegevens en een conceptueel kader voor een ‘digital twin’-benadering. " "Carbonatie op maat van eco-efficiënt beton met hybride bindmiddelen" "Nele De Belie" "Vakgroep Bouwkundige Constructies en Bouwmaterialen" "Onderzoekers en praktijkmensen zijn continu op zoek naar het verminderen van de CO2-voetafdruk van beton. Cementgebonden materialen, opgenomen in de EU-emissiehandel, zijn door de EU-commissie voorgedragen voor een vermindering van 43% in 2030 (vergeleken met 2005), maar de dringende effectieve oplossingen ontbreken nog. Dit project beoogt eco-efficiëntie van beton te bereiken door een nieuwe combinatie van strategieën die een dergelijke vermindering voor nieuw beton mogelijk maakt. Het cementgehalte, dat de belangrijkste bijdrage levert aan de CO2-voetafdruk van beton, zal worden gereduceerd door het gebruik van verbeterde hybride alkali-geactiveerde / hydraulische bindmiddelen die gemalen gegranuleerde hoogovenslak, vliegas en andere precursoren bevatten. Bovendien zullen gerecycleerde betongranulaten worden gebruikt als een partieel bestanddeel van het geoptimaliseerde vaste skelet, waardoor het gehalte aan holle ruimtes en de vereiste hoeveelheid bindmiddel wordt verminderd. Tenslotte zal aandacht worden besteed aan het afstemmen van beton op een ideale carbonatatiesnelheid, vermits de hoge carbonatatiesnelheid een veelvuldig gerapporteerd probleem is voor beton met een hoog volume aan alternatieve bindmiddelen. Voor toepassingen met gewapend beton zal worden gestreefd naar een hoge weerstand tegen carbonatatie om wapeningscorrosie te voorkomen, terwijl voor niet-gewapende betontoepassingen gestreefd wordt naar een hoge carbonatatiesnelheid zonder reductie van de sterkte voor een snelle CO2-opname die de emissie van het materiaal gedeeltelijk compenseert." "Integratie van het aanhechtingsgedrag in de numerieke modellering en het ontwerp van gemengde cement composiet - beton constructies" "Tine Tysmans" "Mechanica van Materialen en Constructies" "Composites are increasingly applied as alternative or additional external reinforcement in concrete structures. The non-corroding reinforcement can solve the often occurring durability issues in aggressive environments. This rising technology can also avoid the demolition and new construction of existing concrete structures by strengthening and/or protecting them, or even lead to the design of new lightweight concrete structures using a minimum amount of material. As such, the research within this field contributes to a more sustainable construction industry. Cement composites are a firesafe alternative for polymer matrix composites in building industry. Much research has already been performed on the development and characterisation of cement composites with high mechanical capacities. Whereas the smart application of these high performance cement composites as alternative of additional external reinforcement for concrete structures is increasingly studied, the bond problem and accurate modelling of these mixed cement composite - concrete structures remains unexplored. This research aims to describe and numerically model the behaviour of cement composites and concrete, the bond between both materials, and eventually entire mixed cement composite - concrete structures. Evaluating, both numerically and experimentally, the impact of the bond properties on the failure behaviour of these structures, this research will result in design criteria preventing debonding failure." "Carbonatatie van beton met gerecycleerde granulaten en hybride bindmiddelen" "Nele De Belie" "Vakgroep Bouwkundige Constructies en Bouwmaterialen" "De productie van beton is verantwoordelijk voor ongeveer 5% van de totale antropogene emissies van broeikasgassen Een gedeeltelijke vervanging van Portlandcement door alternatieve bindmiddelen (de zogenaamde SCMs) en het gebruik van gerecycleerde granulaten, kunnen bijdragen tot de eco-efficiëntie van het beton De hoeveelheid van deze SCMs die kan ingezet worden bij de betonproductie is beperkt; maar ze kan verhoogd worden wanneer alkalische activatoren worden toegevoegd De prestaties op langere termijn van beton met gerecycleerde granulaten en een hybride bindmiddel met hoge volumes SCMs, een alkalische activator en een beperkte hoeveelheid Portlandcement, zijn echter onvoldoende gekend, door de nieuwheid van dit systeem Men zal enkel vertrouwen krijgen in dergelijke betonsoorten wanneer hun duurzaamheid aangetoond wordt onder agressieve omgevingsvoorwaarden Dit project focust op het ontwerp van eco-efficiënt beton met gerecycleerde granulaten en hybride cement, met als doel de weerstand tegen carbonatatie in contact met atmosferische CO2 te verbeteren Dit is immers een belangrijke oorzaak van wapeningscorrosie in betonconstructies Het finale doel is om de relatie tussen de microstructuur van hybride cementpasta’, de reacties wanneer ze blootgesteld worden aan CO2 en de veroorzaakte wijzigingen in de transporteigenschappen te verduidelijken Dit zal toelaten nieuwe richtlijnen op te stellen voor productie van eco-efficiënt en duurzaam hybride beton" "Evaluatie van betonconstructies na brand op basis van trillingsmetingen en Bayesiaanse updatingstechnieken." "Ruben Van Coile" "Vakgroep Bouwkundige Constructies en Bouwmaterialen" "Onze maatschappij benadrukt in toenemende mate het belang van duurzaamheid en de noodzaak tot een snel herstel van functies na extreme (accidentele) belastingsituaties Het efficiënt evalueren van betonconstructies na brand kan hieraan bijdragen door te garanderen dat (i) middelen voor herstel en reconstructie niet nodeloos toegepast worden, en dat (ii) de veiligheid niet gecompromitteerd is De huidige praktijk staat hier echter nog ver vanaf, daar de vele onzekerheden in de evaluatie na brand niet adequaat in rekening worden gebracht en aangepaste niet-destructieve testmethoden ontbreken Recent werd aan KU Leuven een methode ontwikkeld voor de output-only identificatie van quasi-gedistribueerde modale rekken Dit laat toe om een gedetailleerde stijfheidsevaluatie te maken en deze methode is daarom veelbelovend voor de evaluatie van betonconstructies na brand In het huidig voorstel wordt deze methode gecombineerd met evaluatietechnieken ontwikkeld aan de UGent voor aan brand blootgestelde constructies om zo te komen tot een rationele evaluatie van betonconstructies na brand Om dit doel te bereiken is fundamenteel onderzoek vereist omtrent (i) het gedrag van betonelementen na brand; (ii) het bepalen van karakteristieken via trillingsgebaseerde methoden na brand; (iii) een geoptimaliseerd testschema voor toepassing op locatie; en (iv) een omvattende methode voor evaluatie na brand Om de ontwikkelde methoden te valideren wordt een experimenteel testprogramma uitgevoerd" "De ontleding van textiel versterkte cement composiet materialen door middel van multi-modale meettechnieken" "Dimitrios Angelis" "Laboratorium voor Micro- en Fotonelektronica, Elektronica en Informatica, Mechanica van Materialen en Constructies" "Het project beoogt een procedure voor kwaliteitscontrole van moderne civieltechnische componenten gebaseerd op millimetergolf elektromagnetische methoden (MMW). Het gaat om textielversterkte cementgebonden (TRC) composieten die om redenen van gewicht en duurzaamheid in toenemende mate in de industrie worden gebruikt. Deze moderne systemen vertonen echter een buitengewoon complex mechanisch en breukgedrag en hebben statusverificatie nodig in de verschillende stadia van hun levensduur: in de productiefase (uitharding), eindproductkwaliteit (fabricagefouten), verslechtering tijdens gebruik (accumulatie van schade). Aangezien betrouwbare monitoring vereist is om de materiële prestaties te onderzoeken, introduceert het project geavanceerde contactloze MMW die kan worden toegepast als een nieuwe universele niet-destructieve evaluatiemethode in verschillende stadia van de levenscyclus van TRC-composieten. Bovendien combineert het verschillende inspectietechnieken op basis van elastische golven (akoestische emissie en ultrageluid), optisch metingen (digitale beeldcorrelatie) en infrarood-beeldvorming die informatie verzamelen vanuit een mondiaal perspectief. Het project wil de grenzen van monitoring uitdagen in alle stadia van het leven van de componenten en een multi-fysische signaalinterpretatie bieden op basis van de uitgebreide en grotendeels onbenutte capaciteiten van MMW voor TRC-evaluatie en de benchmarking die wordt geboden door technieken die meer in het veld zijn gevestigd. Het project geeft feedback over de optimale uithardingsomstandigheden, de voorspelling van de storingsmodus en het ontwerp van de geometrie."