Realtimemonitoring van een beschadigde betonnen brug
Nieuwe technologieën spelen een cruciale rol bij het verbeteren van de efficiëntie en veiligheid van constructies. Daarom werd er een monitoringcampagne opgezet op een betonnen brug, waarvan de voorspanstrengen aangetast zijn door corrosie. Met optischevezelsensoren is het mogelijk om de respons van de brug continu te meten en op te volgen.
Afb. 1 Detail van de scheurvorming volgens de aslijn, langsheen een optischevezelkabel.
Het Agentschap Wegen en Verkeer (AWV) en het Departement Mobiliteit en Openbare Werken (MOW) van de Vlaamse overheid hebben deze brug uitgekozen als casestudy om lessen te trekken voor een betere inschatting van de resterende levensduur en het residuele draagvermogen van de structuren, en om geoptimaliseerde interventie- en renovatiestrategieën te ontwikkelen. De brug werd gebouwd in 1957, draagt het verkeer van de bovenliggende autosnelweg met drie rijstroken en telt drie overspanningen. De buitenste velden (met een overspanning van 9 m) bestaan uit elementen uit gewapend beton. Het centrale veld heeft een overspanning van 23 m en is samengesteld uit 13 nagespannen betonnen I-liggers. De brug wordt ondersteund door twee rijen van vijf kolommen. De corrosie van de strengen heeft geleid tot roestvorming en scheuren volgens de aslijn van de balken (zie afbeelding 1).
REALTIMEMONITORING
Het centrale deel van de brug werd uitgerust met zo’n 300 rek- en temperatuursensoren, verdeeld over enkele nagespannen langs- en dwarsliggers en de 10 kolommen. Via dit uitgebreide netwerk van sensoren kunnen de temperatuurveranderingen en vervormingen opgemeten worden. Door hun hoge nauwkeurigheid, grote flexibiliteit en lange levensduur maken deze sensoren het mogelijk om het gedrag van de brug in operationele toestand op te volgen. Dit gebeurt in een geïntegreerd Internet of Things-platform. Dankzij de geavanceerde sensoren en dataverzamelingsmethodes kunnen alle stakeholders de gegevens in real time opvragen, bekijken en analyseren. Dit biedt ongekende mogelijkheden om structurele problemen vroegtijdig te detecteren en te identificeren, onderhoudsstrategieën te optimaliseren en de levensduur van beschadigde constructies te verlengen.
PROEFBELASTING EN KALIBRATIE
Doordat de sensoren in operationele toestand aangebracht werden, was het niet mogelijk om de absolute waarde van de meetresultaten te bepalen. De respons bij de referentietoestand (d.i. de nulbelasting) is dus niet gekend. Daarom werd er in samenwerking met MOW, AWV en KU Leuven een proefbelastingsprogramma uitgevoerd. De respons van de brug werd onder verschillende belastingconfiguraties opgemeten, waarbij trucks met gekende aslasten op de afgesloten brug geplaatst werden. De optischevezelsensoren maten continu de vervormingen op, zowel voor quasi-statische als dynamische belastingen.
Dankzij de intensieve samenwerking met de verschillende partners konden er fleximeters gebruikt worden voor het opmeten van de doorbuiging op verschillende locaties en konden er akoestische emissiesensoren aangewend worden om continu interne schade te detecteren. Daarnaast voerde Buildwise op geselecteerde tijdstippen 3D-laserscans van de onderzijde van de brug uit, om een gedetailleerd 3D-beeld van de structuur te verkrijgen en om de mogelijkheden voor het opmeten van doorbuigingen via laserscans te onderzoeken.
De samenwerking leidde tot een schat aan experimentele data die samen een totaalbeeld van het gedrag van de brug schetsen. De meetresultaten kunnen niet alleen gebruikt worden voor het kalibreren van de langlopende realtimemonitoring van de brug (karakterisatie van de onbelaste referentietoestand en absolute waarde van doorbuiging en vervorming bij gekende lasten), maar kunnen ook gecorreleerd en geijkt worden op een bestaande structuur. Aangezien de optischevezelsensoren nog enkele jaren blijven meten, maakt de proefbelasting het tot slot ook mogelijk om de huidige staat van de brug te bepalen, structurele veranderingen doorheen de jaren te verklaren en een inschatting van de restlevensduur van de constructie te maken.
INNOVATIEVE TOEPASSINGEN
Naast de geavanceerde meettechnieken die al operationeel zijn, omvat dit project ook een verregaande structurele data-analyse van de meetresultaten binnen het SBO-project LifeMacs, een samenwerking tussen UGent, KU Leuven en Buildwise. Hierbij worden samen met MOW de mogelijkheden onderzocht voor het ontwikkelen van een early warning-systeem, waarbij als een vastgelegde grens (excessief rekken of doorbuigen, te beperkte rebound) overschreden wordt, een alarmsignaal afgaat, dat de gebruikers, eigenaars en toezichthouders de tijd geeft om gepaste maatregelen te treffen. In dit kader wordt er onder andere een digitaal model van de brug opgebouwd en gekalibreerd op basis van de proefbelastingen.
Dit project toont de aannemers, eigenaars en bouwprofessionals de mogelijkheden van nieuwe technologieën, zoals innovatieve en gekoppelde meettechnieken en geavanceerde data-analyse in het bepalen en voorspellen van het structurele gedrag van betonnen structuren.
Specifiek voor aannemers werpt dit project een licht op de installatie en mogelijkheden van de optischevezeltechnologie voor het monitoren van structuren. Een dergelijke realtimeopvolging kan bijdragen tot een verbeterde veiligheid, kostenbesparing en duurzaamheid van betonnen constructies, maar biedt evenzeer inzicht in de conditie van beschadigde bestaande constructies om mogelijke structurele problemen vroegtijdig te detecteren. Dit opent de deur naar verbeterde onderhoudsstrategieën en een verhoogde veiligheid en levensduur van bruggen en andere betonnen structuren. Zulke systemen stellen de stakeholders dus in staat om veiliger, efficiënter en proactiever met het bestaande en toekomstige, betonnen (infrastructuur)patrimonium om te gaan.
Bron: het artikel ‘Realtimemonitoring van het structurele gedrag van een beschadigde betonnen brug: een grote stap voorwaarts’ van de hand van P. Van Itterbeeck en R. Vrijdaghs in het Buildwise Magazine van september-oktober 2023. Het werd opgesteld in het kader van het project Strategisch Basis Onderzoek (SBO) gesubsidieerd door het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek (FWO). Enkel het originele artikel, te vinden op www.buildwise.be, geldt als referentie.
Campagne warmtepompen
De decarbonisatie van onze maatschappij is volop aan de gang en voor onze sector gaat dit gepaard met de opkomst van warmtepompen. Daar waar dergelijke installaties gemakkelijk in te plannen zijn voor nieuwe gebouwen, ligt dit bij renovatieprojecten een stuk moeilijker. Om de toepassing ervan te versnellen en te vergemakkelijken, heeft Buildwise een specifieke communicatiecampagne over het gebruik van warmtepompen in renovatieprojecten gelanceerd. We wilden de informatie op een toegankelijke en visuele manier overbrengen. Hiertoe hebben we maar liefst 6 korte video's gemaakt die ingaan op een aantal vragen die je jezelf waarschijnlijk stelt: welke warmtepomptechnologieën bestaan er? Hoe moeten warmtepompen gedimensioneerd worden? Kunnen de bestaande radiatoren hergebruikt worden? Is het mogelijk om ook sanitair warm water te produceren? Of nog, hoe kan de bestaande installatie aangepast worden om de warmtepomp te beschermen?
Ontdek deze video's en een schat aan informatie en tools op onze thematische pagina.