Verouderende objecten in een kritieke infrastructuur

Wanneer zal de brug instorten? Kan hij al het verkeer dat eroverheen gaat nog aan? Er komt volgend jaar een groot windmolenpark bij, hoe zal dat zware transport de resterende levensduur beïnvloeden? Wat is het optimale onderhoudsplan?

We zijn gezegend met een dicht infrastructuurnetwerk in Nederland. Deze constructies zijn ooit ontworpen en gebouwd op basis van aannames over materiaaleigenschappen en verkeersomstandigheden die destijds passend waren.

Maar de moderne tijd laat een toenemende verkeersintensiteit zien. Zwaardere voertuigen die sneller en dichter bij elkaar rijden. In combinatie met onzekerheden in het gedrag van materialen resulteert dit in een ongekende werkdruk voor de komende jaren. Dit vraagt om technologische doorbraken in de manier waarop we de vervanging en het onderhoud van deze grote infrastructuren benaderen.

De problemen met de huidige brugmonitoring

Op dit moment worden de meeste bruggen op tijd gebaseerde wijze onderhouden. Ze worden jaarlijks geïnspecteerd en onderhouden volgens een schema dat is gebaseerd op modellen, bijgewerkt wanneer inspecties een afwijkend degradatieproces laten zien. Dit leidt tot plotselinge reactieve maatregelen, zoals het afsluiten van rijstroken, het verlagen van de snelheid, of het ter plekke laten repareren door technici.

– De degradatieprocessen zijn niet goed bekend.
– Slechts periodieke beoordelingen.
– Data van onvoldoende kwaliteit (beschikbaarheid en nauwkeurigheid).
– Betrouwbaarheid (drift).

Waarom met glasvezel meten in plaats van draadloze sensoren?

Problemen met drift. Deze uitdagingen omvatten onder meer het voeden van het systeem en daarom het oogsten van energie, beperkte communicatiesnelheid en bereik, gegevensverlies, tijdsynchronisatie en signaalduur. Houd er rekening mee dat synchronisatie in de context van dit overzicht afzonderlijk is van drift.

Robuust sensorsysteem

Uit studies blijkt dat het verlies van stijfheid in een constructieonderdeel door velen als een betrouwbare indicator van schade wordt beschouwd. Dit kan worden gedaan door onregelmatigheden in de doorbuiging van de constructie te meten, met behulp van sensoren met een hoge ruimtelijke resolutie, hoogwaardige metingen en betrouwbare signaalverwerking.

Voordelen van ‘photonics-based’ sensoren:

– Gemakkelijk grote afstanden te overbruggen.
– 24/7 data.
– Groot dynamisch bereik.
– Laag energieverbruik.
– Geen energie nodig op de locatie van de sensor (passieve sensoren).
– Flexibel in vorm en toepassing.
– intrinsiek veilig.

Wat moet er gemeten worden?

Er zijn verschillende parameters die gemeten moeten worden om de resterende levensduur van een stalen brug te voorspellen:

– Corrosiesnelheid: De snelheid waarmee het staal in de brug corrodeert, moet worden gemeten om te voorspellen hoe lang de brug bestand blijft tegen slijtage door de omgeving.
– Structurele integriteit: De staat van de stalen balken, liggers en andere structurele componenten moet worden geïnspecteerd en gemeten om te verzekeren dat ze nog sterk genoeg zijn om de belasting van de brug te dragen.
– Draagvermogen: De hoeveelheid gewicht die de brug veilig kan dragen, moet worden gemeten om te verzekeren dat hij de verwachte belasting aankan.
– Vermoeiingssterkte: De mogelijkheid van het staal om herhaalde belastingen te weerstaan, moet worden gemeten om te voorspellen hoe lang de brug deze spanningen kan doorstaan.
– Vervormingen: De mate van doorbuiging of buiging in de stalen componenten moet worden gemeten om ervoor te zorgen dat ze niet te veel worden belast of verzwakt.
– Scheurgroei: Eventuele scheuren in het staal moeten worden gemonitord om te voorspellen hoe lang de brug bestand blijft tegen deze defecten.

Hoe kunnen FBG-sensoren bijdragen?

FBG-sensoren (fiber Bragg grating sensoren) kunnen bijdragen aan de voorspelling van de resterende levensduur van een stalen brug door continue, realtime monitoring van deze parameters te bieden. Deze sensoren kunnen in de staalstructuur worden ingebed en leveren nauwkeurige, betrouwbare gegevens over de staat van de brug. Dit helpt ingenieurs om mogelijke problemen vroegtijdig te identificeren voordat ze ernstige problemen worden, zodat reparaties en onderhoud op tijd kunnen plaatsvinden.

Wil je meer weten? Neem contact met ons op.