Stalen bruggen

Het analyseren van bestaande en nieuwe stalen bruggen is een specialiteit binnen het domein van Witteveen+Bos. Staal is een zeer geschikt constructiemateriaal, met name om grote overspanningen te maken. Door de voortdurende, zware belasting van weg- en railinfrastructuur vertoont het materiaal vermoeiingsverschijnselen, waardoor het begint te vervormen of scheuren en de draagkracht negatief wordt beïnvloed.
Om te bepalen of een infrastructurele constructie in stand gehouden kan worden, zijn diverse onderzoeken noodzakelijk. Primair dient aangetoond te worden dat de degradatie van het materiaal waaruit de constructie is samengesteld binnen aanvaardbare grenzen blijft. Dit doen we aan de hand van inspecties en materiaalanalyses. Daarnaast worden berekeningen uitgevoerd om de constructieve veiligheid aan te tonen. In sommige gevallen is het noodzakelijk de berekeningen te vergelijken met het werkelijke gedrag van de constructie. Dit doen we door de constructie te voorzien van sensoren.
De rol van Witteveen+Bos
Witteveen+Bos ontwikkelt zelf, en samen met partners, methoden om constructies te monitoren en metingen uit te voeren. Wij hebben de beschikking over onze eigen sensoren en hebben eigen programmatuur ontwikkeld om de data te analyseren en te interpreteren. Het voordeel van ons eigen meetsysteem is dat dit naadloos aansluit op de informatiebehoefte van de constructeur. Op dit moment hebben wij de beschikking over diverse systemen die ons in staat stellen om te kunnen adviseren en meet- en monitoringscampagnes uit te voeren. Enkele voorbeelden zijn:
- structural health monitoring van verkeersbruggen, waaronder metingen van trillingen, vervormingen en temperatuur;
- ontwikkeling van het monitoringsontwerp voor de Fehmarnbelt zinktunnel tussen Duitsland en Denemarken;
- meet- en adviesdiensten voor de effecten van wielrondheid bij treinen;
- monitoring en analyse van de bewegingen van drijvende zonne-eilanden;
- onderzoek naar de mogelijkheid om met innovatieve monitoring op basis van magneetvelden het ontstaan van vermoeiingschade in stalen brugdekken te registreren (in samenwerking met TU Delft).
Het interpreteren van de verzamelde data zorgt voor een belangrijke toevoeging aan de rekenmodellen. De combinatie van theoretische modellen en data uit de praktijk is een toegevoegde waarde voor onze klanten.
Meten met geavanceerde sensoren
Bij vervanging en renovatie voeren we metingen uit om de volgende punten te valideren:
- De krachtswerking in het rekenmodel;
- De optredende belasting en de spreiding van de belasting;
- Het vervormingsgedrag van constructies.
In interdisciplinaire teams werken experts met een civieltechnische of bouwkundige achtergrond samen met experts op het gebied van meet- en regeltechniek. Samen verkrijgen zij betrouwbare en hoogwaardige meetgegevens die meerwaarde bieden voor onze adviesdiensten.
Krachtswerking
Wanneer onzekerheden bestaan over de krachtswerking in een constructie kunnen we dit valideren door middel van bijvoorbeeld rekmetingen. Om betrouwbare data te verkrijgen, wordt tijdens een afsluiting van de brug een gekalibreerd voertuig ingezet. Hierbij worden de exacte afstanden tussen de wielen, de breedte van de loopvlakken en de wieldrukken gemeten voor aanvang van de test. Vervolgens wordt het voertuig meerdere keren en met verschillende snelheden over de brug geleid. De opgetekende rekken worden tijdens deze procedure omgezet naar spanningen en vergeleken met de resultaten uit onze rekenmodellen.
Voor ons werk aan de Haringvlietbrug toonden de gemeten waarden van zo’n validatie een nauwe overeenkomst met de resultaten van ons rekenmodel, wat aantoont dat het rekenmodel op dit punt betrouwbaar is gebleken.
Optredende belasting
De belastingen die we conform de norm voor bruggen moeten berekenen, zijn gebaseerd op zeer intensief en zwaar bereden bruggen. Dit resulteert in een bovengrens voor de belasting en intensiteit die voor veel bruggen als conservatief wordt beschouwd. Het is daarom de moeite waard om via metingen de werkelijk optredende rekken in een staalconstructie vast te stellen gedurende de levensduur van de brug. Hiervoor kunnen we een voortdurende meting van de spanningen uitvoeren. Door deze gegevens te combineren met informatie van camerasystemen, kunnen we achterhalen welk verkeer de hoogste spanningen veroorzaakt in de constructie. Dit stelt ons in staat om het effect van belastingen nauwkeuriger te evalueren en om de theorie en praktijk beter op elkaar af te stemmen.
Vervormingsgedrag van constructies
Om vergelijkbare redenen is het van belang om het vervormingsgedrag van constructies te valideren door middel van metingen. Door een langetermijnmeting van de optredende staalrekken in de loop der tijd te combineren, kunnen sterkte- en vermoeiingsberekeningen geoptimaliseerd worden. De theoretische invloedslijnen die wij opstellen op basis van simulaties worden geverifieerd en aangepast op basis van deze metingen. Dit proces stelt ons in staat om onze berekeningen te verfijnen en nauwkeuriger af te stemmen op de daadwerkelijke conditie en gedragingen van de constructie.
Meer informatie

