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Nondestructive Evaluation Methods for Structures

Presented by

Matthew Donahue, P.E.

Dan Stromberg, S.E., P.E.

2www.dailyconstant.blogspot.com

Presentation Overview

• Summary of NDE Use

• NHI 130099 BINS Course

• Highlight 31 NDE methods

3

Silver Bridge FailureDecember 15, 1967

Summary of NDE Use

4

NDE Methods Stated by State Highway Agencies Used for Inspection (Participation by 45 States)

# of States

Visual 45

Dye Penetrant 36

Ultrasonic 29

Magnetic Particle 22

Sonic 6

Eddy Current 5

Boroscope 3

Radiography 2

Ground Penetrating Radar 2

Infrared Thermography 1

Based on FHWA Peer Exchange Survey from 2002

NBIS (23 CFR 650C)

§ 650.311   Frequency

• Establish criteria to determine the level and frequency of inspections.

§ 650.313   Inspection Procedures

• In accordance with AASHTO Manual for Bridge Evaluation (incorp. § 650.317) 

• MBE Section 5 – Material Testing– Related to NDE testing

5

NBIS (23 CFR 650C)

§ 650.305 Definitions

• In‐depth inspection

• Hands‐on inspection

• Fracture critical member

• Fracture critical member inspection

6

Hands‐on Inspection

• Inspection within arm’s length of the component using visual techniques that may be supplemented by nondestructive testing.

7

AASHTO Manual for Bridge Evaluation (MBE)

• Second edition published in 2011

• Section 4 of the MBE covers FCM inspection requirements

• Section 5 of the MBE covers Material Testing and Nondestructive Testing

8

9

NDE in support of the National Bridge Inspection Program

NHI 130099 “Showcase” Course

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Bridge Inspection Nondestructive Evaluation Showcase (BINS)

Upon completion of the course, participants will be able to:

•Summarize and demonstrate the basic principles and general operations procedures for five handheld nondestructive testing (NDT) systems used for inspection of bridge components.

NHI 130099 “Seminar” Course

• 10 Modules– 30 Lessons

• 31 NDE methods

– Overview of systems and applications w/videos 

– 2 case study exercises (steel and concrete)

NHI Pilot Presentation

May 15‐16, 2013

Arlington, VA

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•

NHI 130099 BINS Seminar Outcomes

• Module 2.0—Summarize the National Bridge Inspection Program (NBIP) expectations as they relate to NDE

• Module 3.0—Compare the various stress wave NDE methods as used in steel bridge inspection

• Module 4.0—Demonstrate understanding of stress wave and electromagnetic methods by choosing applicable NDE methods for specific defects from the Sherman Minton Bridge case study

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NHI 130099 Outcomes

• Module 5.0—Restate the theories, applications, advantages and limitations of various NDE testing methods and answer questions related to bridge program history

• Module 6.0—Compare the theories and applications of various acoustic wave testing methods for concrete/timber inspections

• Module 7.0—Compare the theories and applications of various electromagnetic testing methods for concrete/timber inspections

13

NHI 130099 Outcomes

• Module 8.0—Differentiate between thermal, electrical, chemical, and physical NDE methods in bridge inspection programs

• Module 9.0—Examine various specialized NDE inspection methods used in bridge inspection

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Course AgendaTime Day 1—Agenda Item

8:00‐8:15 1.0 Welcome/Intro

8:15‐8:45 2.1 National  Bridge Inspection Program Overview

8:45‐9:15 2.2 NDE Overview

9:15‐9:45 2.3 Introduction to Sherman Minton Bridge Case

9:45‐10:00 Break

10:00‐11:00 3.1 Wave Theory

11:00‐11:45 3.2 Ultrasonic Testing Methods

11:45‐12:15 3.3 Acoustic Emission Testing Methods (AE)

12:15‐1:15 Lunch

1:15‐2:00 4.1 Magnetic Particle Testing Method (MT)

2:00‐2:45 4.2 Eddy Current Testing Method (EC)

2:45‐3:15 4.3 Sherman Minton Bridge NDE Investigation

3:15‐3:30 Break

3:30‐4:15 4.4 Radiographic Testing Methods (RT)

4:15‐4:45 4.5 Sherman Minton Bridge Closure

4:45‐5:15 5.1 Review and Wrap‐up

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Time Day 2—Agenda Item

8:00‐8:45 5.3 Introduction to USH 1 Bridge Case Study

8:45‐9:15 6.1 Pulse Velocity (UPV)/Pulse Echo

9:15‐9:30 Break

9:30‐10:00 6.2 Impact Echo (IE)

10:00‐10:45 6.3 Spectral Analysis of Surface Waves (SASW)

10:45‐11:30 7.1 Ground Penetrating Radar (GPR)

11:30‐12:30 Lunch

12:30‐12:50 7.2 Pachometers

12:50‐1:20 7.3 Magnetic Flux Leakage (MFL)

1:20‐1:50 7.4 USH 1 Bridge NDE Investigation

1:50‐2:00 Break

2:00‐2:45 8.1 Infrared Thermography (IR)

2:45‐3:30 8.2 Electrical Methods

3:30‐3:45 Break

3:45‐4:05 8.3 Chemical Methods

4:05‐4:35 8.4 Physical Methods

4:35‐5:05 9.1 Additional Specialized Methods

5:05‐5:15 Break

5:15‐5:45 9.2 USH 1 Case Study Data Validation

5:45‐6:00 10.1 Summary and Review

6:00‐6:45 10.2 Final Assessment

16

17

Dye Penetrant (PT)

18

Ultrasonic Testing (UT)Straight‐beam

19

Ultrasonic Testing (UT)Angled‐beam

20

Ultrasonic Testing (UT)Phased array

21

Acoustic Emission (AE)

22

Magnetic Particle Testing (MT)

Cracks in weld

23

Eddy Current (EC)

24

Radiographic Testing (RT)

25

Pulse Velocity (UPV)

26

Pulse Echo Transducer Array

27

Impact Echo (IE)

28

Spectral Analysis of Surface Waves (SASW)

29

Ground Penetrating Radar (GPR)

Pachometers

30

Magnetic Flux Leakage (MFL)

31

MFL Device

Sensor

Internal magnetic flux lines Flaw

Flux leakage

Tendon

Testing surface

N S

Infrared Thermography (IR)

32

Half Cell Testing

33

-10

0

10

0 50 100 150 20

-0.5

-0.45

-0.4

-0.35

-0.3

-0.25

-0.2

-0.15

-0.1

-0.05

0

0.05

0.1

Volt CSE

Galvanostatic Pulse

34

35

Electrical Resistance Testing

Shigometer

36

Chloride Ion Testing

.2 .4 .6 .8 1.0 1.2Inches

Carbonation Testing

Newer crack Old crack Older crack

37

Audible Methods

38

Extent of delaminationExtent of delamination

39

Rebound Hammer Testing

40

Penetration Resistance Testing

41

Laser Scanning

Optical Holography

42

43

Exploratory Efforts

Post Tension Duct and Tendon Exposure (DTE)

Post Tension Duct 

Questions

Contact:

Matt Donahue, P.E.

mdonahue@collinsengr.com

Dan Stromberg, S.E., P.E.

dstromberg@collinsengr.com

Terry M. Browne, P.E.

tbrowne@collinsengr.com

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