Optische (glasvezel)monitoring

Er zijn momenteel veel vragen en onzekerheden omtrent de constructieve staat van de bruggen en viaducten in ons land. Deze kunstwerken zijn tientallen jaren geleden berekend op de destijds gebruikelijke en te verwachten belastingen. Anno 2019 echter is het verkeersbeeld behoorlijk veranderd en vertonen kunstwerken vermoeidheidsverschijnselen, met alle gevolgen van dien. Brem Funderingsexpertise brengt die verschijnselen aan het licht met specifieke monitoringssystemen. Vooral de laatste jaren wordt voor dit soort systemen optische sensortechnologie (glasvezel) steeds vaker toegepast.

Brem Funderingsexpertise vindt zijn oorsprong in 1925. “Gestart als heibedrijf zijn we door de jaren heen getransformeerd naar een toezichtbureau op het gebied van funderingen en constructies”, zegt manager monitoring Mark van Bezooijen. Op het gebied van toezicht tijdens de funderingsfase van een project en eventuele overlast voor de omgeving is het bedrijf al vele jaren een begrip in Nederland. “Om deze zaken te kunnen kwantificeren, verzorgen wij naast gespecialiseerd toezicht eveneens een grote verscheidenheid aan monitoringsoplossingen. Met name de laatste jaren is glasvezelmonitoring aan een sterke opmars bezig.”

Optische sensortechnologie
Het werkingsprincipe van optische sensoren is erop gebaseerd dat lengteverandering van een glasvezel tot gevolg heeft dat de eigenschappen van licht veranderen als dit door de vezel heen gaat of weerkaatst wordt, legt Van Bezooijen uit. “Zo kunnen we bekijken hoe bijvoorbeeld een brug reageert bij de huidige bovenbelasting, die veelal veel hoger ligt dan waar het kunstwerk aanvankelijk op is geconstrueerd. De doorbuiging van een dek of draagconstructie kan leiden tot scheurvorming en deformatie, met alle gevolgen van dien. Met behulp van de optische sensoren kunnen we zeer nauwkeurig aangeven aan welke invloeden een kunstwerk wordt blootgesteld. Denk aan parameters zoals temperatuur, rek, kracht, trillingen, vervorming en verplaatsing.”

Met deze optische sensortechnologie is men onder andere in staat om efficiënt en proactief het onderhoud van kunstwerken te bepalen. Het actief en in een vroeg stadium signaleren van verstoringen zorgt voor een hoger veiligheidsniveau, levensduurverlenging en kostenbesparing. Naast een kostenbesparing kan het onderhoud op basis van de meetresultaten gepland worden, wat kan leiden tot minder files afkomstig van herhaaldelijke werkzaamheden aan kunstwerken.

FBG-puntsensoren
Brem Funderingsexpertise hanteert een tweetal meetmethodes, gebaseerd op FBG-puntsensoren of distributed sensoren. “De FBG-puntsensoren zijn vooral geschikt voor het monitoren van het gedrag van een bepaalde constructie (statisch en dynamisch)”, zegt Van Bezooijen. “Afhankelijk van het kunstwerk en de te meten parameters wordt de locatie van de sensoren nauwkeurig bepaald, ter plaatse van de fundering, de draagconstructie of het dek. De sensoren worden verlijmd of geschroefd aan de constructie bevestigd. Zo kunnen we bijvoorbeeld de theoretische rek als gevolg van de bovenbelasting verifiëren, vergelijkbaar met de weigh-in-motion systemen maar dan zonder het asfalt te hoeven infrezen. De sensoren zijn veel sneller te plaatsen. Het meetsy­steem is modulair uitbreidbaar tot tientallen sensoren op één lijn achter elkaar met wisselende tussenafstanden.” 

(Beeld: Hero Dijkema)

Structural health monitoring
Distributed sensoren zijn specifiek toepasbaar bij het monitoren van fenomenen zoals vervorming en temperatuursverandering gedurende lange tijd en verdeeld over lange trajecten, ook wel bekend als structural health monitoring of kortweg SHM. Van Bezooijen: “We maken daarbij gebruik van lange glasvezelkabels die we bijvoorbeeld op elke meter ondervragen over een variabele lengte van enkele meters tot tientallen kilometers. Deze kabels kunnen tevens aan de wapening bevestigd worden en met de constructie mee worden ingestort. Zo hebben we recent een aantal nieuwe bruggen in België uitgevoerd met deze techniek. Gedurende tien jaar gaan we het gedrag van deze kunstwerken monitoren, zodat bij eventuele bijzonderheden al in een vroeg stadium – veel eerder dan met het blote oog waarneembaar – ingegrepen kan worden.”

Glasvezelmonitoring heeft volgens Van Bezooijen een ongeëvenaarde betrouwbaarheid en levensduur, veelal langer dan de levensduur van de constructie. “De eerste systemen die we hebben aangebracht, zijn nog steeds intact. Los van de zeer hoge nauwkeurigheid (tot 0,002mm) is glasvezelmonitoring explosievrij. Het heeft geen last van zwerfstroom en geeft geen verstoring aan het te meten object, door de geringe afmetingen.”