Kastje op de muur
Steeds meer bruggen blijken er beter aan toe te zijn dan we hadden durven hopen. Maar er zijn er ook waar we nog een flinke slag om de arm houden. Waaronder vaste bruggen op houten palen zonder koppelvloer. Bij die bruggen passen we nu een slimme nieuwe techniek toe, om tijdig te kunnen signaleren wanneer het misgaat.
Die nieuwe techniek is eigenlijk een oude techniek die al eerder werd ontwikkeld voor kademuren: inclino-metingen. Het achterliggende idee is om veranderingen in de inclinatie van een kademuur te meten. “De inclinatie is de hellingshoek van de muur ten opzichte van een denkbeeldige verticale lijn”, legt assistent projectleider Tim Terwisscha van Scheltinga uit. Sinds een paar jaar werkt Tim bij de gemeente als civiel ingenieur aan de ontwikkeling van de monitoring van bruggen.
Landhoofden die door hun hoeven gaan
Samen met zijn team heeft hij in 2022 een minicompetitie opgezet voor een bruikbaar apparaat om deze inclino-metingen uit te voeren. “En daar kwam SmartBrick als winnaar uit de bus”, vertelt Tim. “Dat is een kastje dat eruitziet als een baksteen, met binnenin een sensor die de inclinaties meet en draadloos doorstuurt. Stel dat een kademuur aan het hellen of uitbuiken is, dan wordt dat gemeten door die inclino-sensoren. Met die informatie kunnen wij dan zorgen dat we tijdig ingrijpen om te voorkomen dat de kademuur plots instort.”
We gebruiken SmartBrick tot nu toe niet voor kademuren, omdat er ook andere bezwijkmechanismen zijn die je met deze sensoren niet kunt meten. Maar de techniek is wel heel bruikbaar voor het monitoren van een bepaald soort bruggen. “Dat zijn vaste bruggen op houten palen zonder koppelvloer”, legt Tim uit. “Een koppelvloer bestaat uit een aantal balken die onder de grond de 2 landhoofden met elkaar verbinden en ze op die manier ook op hun plaats houden. Als zo’n verbinding ontbreekt en de funderingspalen onder de landhoofden zijn slecht, dan kan het voorkomen dat de landhoofden onderwaarts naar binnen kantelen, alsof ze door hun hoeven gaan.”
Zonder koppelvloer is het mogelijk dat de landhoofden van onderuit naar binnen kantelen, zoals weergegeven in deze illustratie
Zelfvoorzienend en hufterproof
Door de SmartBrick-kastjes op de gemetselde landhoofden te plaatsen, kunnen we die kantelbeweging al in een vroeg stadium signaleren en maatregelen nemen om te voorkomen dat de brug bezwijkt. “Tenminste, als ze goed werken”, neemt Tim nog een slag om de arm. “Maar daar gaan we wel vanuit. De technologie heeft zich al bewezen en verder voldoet het ook aan onze andere eisen.”
Zo zijn de kastjes zelfvoorzienend met een batterij die 10 jaar meegaat, hebben ze geen kabels van buiten nodig, kunnen ze dagelijks hun data via satelliet versturen, verstoren ze niet het aanzicht van de bruggen en zijn ze ook nog behoorlijk hufterproof. Tim: “Het enige waar we nu nog een beetje mee moeten experimenteren is hoeveel we er op het landhoofd plaatsen en of we ze het beste onder elkaar of naast elkaar kunnen plaatsen.”
Missing link voor monitoring
In totaal zijn er 15 van deze vaste bruggen met houten palen zonder koppelvloer. Dat weten we uit archiefstudies en duikinspecties. Onder die 15 bruggen hebben Tim en zijn team samen met de aannemer 74 kastjes geplaatst. Als de kastjes een beweging van de landhoofden signaleren, duurt het nog wel minstens enkele maanden voor het echt risicovol wordt. Tim: “In die zin is het dus ook een praktisch werkbaar instrument om het faalmechanisme tijdig te ontdekken en tijdig in te kunnen grijpen. “
Vóór de introductie van de inclinosensoren werden de 15 bruggen nog gemonitord met behulp van tachymetrie. Dat is een meer traditionele methode, waarbij mensen het meetwerk doen in plaats van een kastje. “Daarmee is het direct ook een stuk kostbaarder”, zegt Tim. “Zeker als je vaker moet monitoren dan 1 keer in de maand. Daarom is deze techniek echt wel een vondst, een missing link in onze toolkit die veel toegevoegde waarde heeft.”
Monitoring houten bruggen
Aan het begin van het onderzoek naar de veiligheid van de bruggen een aantal jaren geleden zijn alle vaste bruggen met houten palen in eerste instantie aangemerkt als hoog risico. We zijn deze bruggen toen direct gaan monitoren met tachymetrie. Dat is een precieze maar kostbare methode, omdat het veel manuren kost.
Toen na een paar jaar bleek dat we de bruggen niet zagen bewegen en we uit andere onderzoeken leerden dat de bruggen een stuk sterker waren dan we eerder dachten, zijn we gestopt met tachymetrie en overgestapt op satellietmetingen. Die methode is minder accuraat, maar wel veel goedkoper. En voor bruggen met koppelvloer voldoet hij prima, omdat het risico op bezwijken daar klein is en ook het proces van bezwijken heel traag verloopt voordat de veiligheid in gevaar komt.
Voor bruggen zonder koppelvloer ligt dat anders. Hier speelt een ander faalmechanisme een prominente rol: het onderuit kantelen of afschuiven van het landhoofd. Die beweging kun je niet zien op satellietbeelden. Bovendien is de kans op dit faalmechanisme bij deze bruggen een stuk groter dan bij bruggen met een koppelvloer. Er zijn meerdere bruggen die we hebben moeten versterken, waarbij juist dit faalmechanisme in werking was getreden.
Omdat kanteling van het landhoofd sneller tot bezwijken leidt dan andere faalmechanismes, is tachymetrie hier niet wenselijk. Het betekent dat je vaak moet meten en het een wel heel kostbare zaak wordt. Gelukkig kunnen we het nu frequent en voor veel minder geld monitoren met inclino-sensoren.
Deel uw mening