Bruggen uitrusten met sensoren lijkt zichzelf snel terug te verdienen. Die conclusie trekt Antea Group op basis van een proef met het Stephensonviaduct in Leeuwarden. Na anderhalf jaar meten blijkt de levensduur van de brug namelijk al zeker tien jaar langer dan gedacht.

Daarmee levert de smart bridge in Leeuwarden een mooi bewijs dat er vaak een gat gaapt tussen de theoretische en werkelijke levensduur van constructies. Het 170 meter lange viaduct in de ringweg van de Friese hoofdstad stamt uit 1963 en is volgens Erik Deuring, van Antea Group, exemplarisch voor een hele generatie bruggen en viaducten. “Over twintig jaar zijn die allemaal aan vervanging toe en dat levert een enorme bouw- en versterkingsopgave op.”

Maar op basis van anderhalf jaar data inzamelen en analyses met het eigen rekenmodel durft de adviesgroepmanager de uitspraak wel aan dat de Stephensonbrug niet in 2043 hoeft te worden afgeschreven, maar pas in 2053. “En misschien nog wel later, al moeten we hem daarvoor langer in de gaten houden voordat we dat zeker kunnen zeggen.”

30 sensoren

Op het dek van de Stephensonbrug zitten sinds 2019 vier aslast sensoren, terwijl op kritische punten van de betonconstructie 26 tilt sensoren zijn aangebracht. Die meten doorbuiging en verdraaiing. Ook zijn er nog temperatuur- en vochtsensoren geplaatst. Alle informatie wordt centraal ingezameld en vervolgens draadloos doorgeseind naar Antea en de beheerder bij de gemeente. Die hebben daardoor een continu beeld van aan wat voor belastingen de brug blootstaat en hoe de constructie daarop reageert.

De monitoring van de Stephensonbrug kende een lange aanloop. In 2013, dertig jaar voor einde levensduur, voerde Antea Group onderzoek uit naar de constructie. Daarbij werden onder andere betonkernen geboord en beproefd in het laboratorium. Het is niet helemaal verrassend misschien, maar het beton bleek veel sterker dan gedacht. Terwijl die onderzoeken liepen, ontstonden ook al plannen om de brug langdurig in de gaten te gaan houden met sensoren. Die ideeën kregen twee jaar terug echt hun beslag in de opbouw van een digital twin.

Sindsdien rollen de data van de 30 sensoren continu binnen en geven een vrij stabiel beeld te zien. Dat de aslasten gemiddeld lager zijn dan gedacht heeft volgens Deuring te maken met het feit dat veel stedelijke bruggen zijn ontworpen volgens dezelfde eisen als voor bruggen in snelwegen, terwijl er in de praktijk veel minder zwaar vervoer overheen gaat. Daarnaast blijkt de respons van de brug op de belasting ook nog eens beter dan gedacht.

Stabiel beeld

Omdat het beeld zo stabiel was werd de frequentie waarmee een eigen data-analist en constructeur zich over de gegevens bogen geleidelijk verlaagd. Er zijn wel grenswaarden ingesteld, waarbij de betrokkenen automatisch een seintje krijgen als die worden overschreden. Maar gemiddeld kijken ze inmiddels eens per twee maanden naar de data.

Het smart bridge team van Antea heeft inmiddels ook een beweegbare brug in Haarlem en een stalen brug van Rijkswaterstaat in de regio Rotterdam voorzien van sensoren. Om de kennis te vergroten zou Deuring wel graag meer bruggen ombouwen tot een slimme brug. Liefst ook een exemplaar dat veel dichter tegen het einde van de levensduur zit dan de Stephensonbrug. Lang niet elke beheerder heeft de capaciteit, kennis of budget om al zijn assets continu in beeld te hebben, dus hij sluit zelfs niet uit dat een keer een brug met sensoren wordt uitgerust die zijn ontwerplevensduur al heeft overschreden.

Aanjagende opdrachtgevers

Dat Rijkswaterstaat en één of twee provincies als opdrachtgevers de boel aanjagen is volgens de Antea-manager bijna onvermijdelijk. “Hoewel ik wel durf te zeggen dat we in de voorhoede opereren, zijn we gelukkig niet de enige die hiermee bezig zijn. Het probleem met sensoring en digital twins is deels wel dat er tot nu toe vooral veel over wordt gepraat. De echte projecten waarvan al een werkende twin bestaat die draait en data verzamelt, zoals bij de Stephensonbrug, zijn nog dun gezaaid. Daar mogen we met zijn allen in Nederland best wat harder aan trekken. En waarom zouden we het ook niet doen? De business case pakt in veel gevallen goed uit. Als je een levensduurverlenging van vijf jaar kunt aantonen heeft een beheerder zijn investering er meestal wel uit.”