Meetsysteem Hollandse Brug4201176MeetsysteemHollandse BrugEr is nog onvoldoende bekend of verkeerstrillingen zorgen voor een verzwakking van jong beton. Dehuidige richtlijnen voor civiele werken onder trillingsinvloed zijn conservatief. Gevolg hiervan zijn hinderlijke omleidingen voor verkeer tijdens onderhoud. Strukton Civiel heeft in samenwerking met de TU Delfteen onderzoek uitgevoerd naar de noodzaak van de rigoureuze verkeersbelemmerende aanpak. Eentheoretisch trillingsmodel van kunstwerken wordt gecombineerd met praktische metingen op deHollandse Brug. In dit tweede deel van deze serie wordt het meetsysteem nader beschouwd.1Onderzoek effect van verkeerstrillingen op onderhoud kunstwerken (2)2 De situatie na de overlaging; dit is de eindsituatie met denieuwe overlaging.Per situatie worden de maatgevende situaties en doorsnedenbepaald.Situatie voor/tijdens de overlagingVanwege de uitvoeringsfasering in breedterichting zal tijdensde overlaging, op het brugdek tussen de liggers, geen belastingdoor verkeer plaatsvinden. Hierdoor is in deze situatie de door-buiging van de x-richting maatgevend en zal dit de maatge-vende rek in het beton geven. In y-richting treedt doorBij het onderzoek is de overspanningrichting van de hoofdlig-gers van de Hollandse brug als x-richting gekozen en de dwars-richting als y-richting.Constructief worden er in de bouwfasering twee situatiesonderscheiden:1 De situatie voor/tijdens de overlaging; dit is de situatiewaarbij de oude asfaltlaag is verwijderd van het brugdek enalleen de bestaande betonconstructie resteert. Deze situatie ismaatgevend, omdat het constructief de zwakste situatie isvoor de vervormingen/trillingen die tijdens het overlagenkunnen optreden.Meetsysteem Hollandse Brug 42011 771 Overzicht sensoren onder het brugdek2 In te storten reksensorverkeersbelasting lokale vervorming op onder de last. In destroken zonder verkeer (waar de overlaging plaatsvindt) treedtvanwege de stijfheid van de dwarsdragers in y-richting nauwe-lijks extra vervorming op ten opzichte van de globale doorbui-ging van de x-richting.Situatie na de overlagingNa de overlaging zal er verkeer op de rijstroken tussen deliggers komen te rijden. Dit veroorzaakt ook een lokale door-buiging van de rijstrook. Deze lokale vervorming is in de eind-situatie maatgevend ten opzichte van de globale vervormingvan de liggers (in x-richting).Op basis van deze twee situaties zijn de meetdoorsneden bepaald.Als maatgevende frequentie wordt de eerste eigenfrequentieverwacht. Uit onderzoek volgt dat de boventrillingen niet voormaximale amplitude zorgen en daardoor niet dominant zijn. Ditmoet per brug worden geverifieerd. De maxima op de HollandseBrug vinden plaats halverwege de overspanning. Om de verkeer-karakteristieken te kunnen registreren is een tweede meetdoor-snede op 1/3 deel van de overspanning geplaatst.MetingenRekmetingenDe rek wordt gemeten met twee typen rekstroken. E?n diewordt ingestort in de betonoverlaging en ??n die wordt geplakttegen de bestaande betonconstructie. De geplakte rekstrokenbevinden zich aan de onderkant van het rijdek en op de hoofd-liggers. Om de grenslaag tussen bestaande brug en overlaginggoed in kaart te brengen, worden er rekstroken aangebracht inde bovenkant van de bestaande constructie, onderin de overla-ging en bovenin de overlaging.Om alle mogelijke situaties meetbaar te maken, is een meet-nauwkeurigheid van 5% van de in de ROBK 6 gestelde maxi-male rek (0,035 mm/m1) voldoende. Dit is dus 0,00175 mm/m1.Voor het ontwerp van de rekstroken en het meetsysteem wordteen meetnauwkeurigheid gekozen van 0,002 mm/m1. Om dezenauwkeurigheid te realiseren, worden de rekstroken uitgevoerdals een volledige Wheatstone brug, waarbij temperatuur endraadlengte worden gecompenseerd.ir. Carlos Bosma, ir. Hessel Galenkamp, ing. Bas ObladenStrukton Civielprof.dr.ir. Klaas van Breugel, dr.ir. Eddy KoendersTU Delft, fac. CiTGSerie trillingen Hollandse brugDit is het tweede artikel in een serie over het onderzoek naar het effect vanverkeerstrillingen op het verhardingsgedrag van jong beton.In het eerst deel ging het om:? inleiding case Hollandse Brug;? probleemdefinitie en doelstelling;? ontwerp en functionaliteiten van het monitoringsysteem;In dit tweede deel komt aan bod:? meetsysteem;In de volgende delen:? modellering van interactie voertuig-brug;? voertuigkarakterisering door toepassing Hollandse Brug als weegschaal;? laboratoriumonderzoek naar het effect van verkeerstrillingen op verhardendbeton;? conclusies uit het onderzoek en toekomstvisie.2Meetsysteem Hollandse Brug4201178Overzicht sensorenIn tabel 1 is een overzicht gegeven van de toegepaste sensoren.Het meetsysteemHet meetsysteem bestaat uit een centrale pc, die meetgegevensvan de verschillende meetcomputers ontvangt. De meetcompu-ters, de videocamera en het weerstation zijn in een netwerk metde pc verbonden. De meetcomputers zijn Compact-Rio Syste-men van National Instruments. Ze zijn verdeeld onder de brugen voorzien van insteekkaarten waar de sensoren op zijn aange-sloten.Afhankelijk van het soort sensor zijn dat kaarten voor rekstro-ken, geofoons of temperatuursensoren. Een plaatje van demeetcomputer is weergegeven in foto 7.Kenmerkend voor het ontwerp en de opbouw van het systeemzijn de volgende eigenschappen:TrillingsmetingenDe responsfrequentie van de brug wordt verwacht tussen de 1en 10 Hz. De trillingen worden gemeten met geofoons. Dezebezitten de eigenschap dat de meetnauwkeurigheid onder deeigenfrequentie vermindert. De toegepaste geofoons hebbeneen zo laag mogelijke eigenfrequentie ten opzichte van debewegingsfrequentie van de constructie. Om de trillingen goedte registreren, wordt de samplefrequentie van de geofoons eenorde hoger gekozen, namelijk op 100 Hz.WeerstationEr worden twee weerstations toegepast. E?n buiten de tent en??n binnen de tent. De weerstations meten de variabelen die inhet schema onder `omgevingsinvloed' zijn weergegeven.TemperatuurmetingenOp de doorsneden waar sensoren worden ingestort, wordensensoren aangebracht om de temperatuur van de constructie temeten. Voor de meetnauwkeurigheid wordt een waarde 0,5 ?Caangehouden. De variatie in de constructietemperatuur is niethoog frequent. Een meetfrequentie van 5 minuten wordtvoldoende geacht.Tabel 1 Overzicht toegepaste sensoren in het Brug Monitoring Systeem [1]sensor aantal meetnauwkeurigheid meetbereik meetfrequentierekstrook plakken 60 2 microrek 2000 microrek 100 Hzrekstrook instorten 44 2 microrek 5000 microrek 100 Hztemperatuur plakken 12 0,3 ? 0,5 ?C -30 tot +80 ?C 5 minutentemperatuur instorten 12 0,3 ? 0,5 ?C -30 tot +80 ?C 5 minutengeofoons 40 0,5 Hz,1 ? 2 mm/s, 0,1 ? 0,2 mm 1 ? 100 Hz 100 Hzweerstation 2 - - 5 minuten LitEratuur1 Strukton Brug Monitoring Systeem(interne communicatie Strukton Engi-neering), Data acquisitie van deHollandse Brug, 2009.2 Rijkswaterstaat, ROBK 6 - Richtlijnvoor het Ontwerp van BetonnenKunstwerken 6: Rijkswaterstaat, 2006.3 Ansell A. & Silfwerbrand, J., The vibra-tion resistance of young and early-age concrete. Structural Concrete, Vol.4, 2003, No. 3, pp. 125 - 134.4 Galenkamp, H.F, The Influence ofTraffic Vibrations on the HydrationProcess of Early-age Concrete. MasterThesis, Delft University of Technology,M&E Publication MT17, 2009.3 45Meetsysteem Hollandse Brug 42011 79-30.0-20.0-10.00.010.020.030.040.05000.04000.03000.02000.00.01000.06000.07000.09000.08000.010000.0rekken[microrek]tijdtrillingen[mm/s]-10.00.010.020.030.040.050.0rekken[microrek]tijd3 Geofoon4 Temperatuursensor5 Rekplaat om te plakken6 Visualisatie passage ballasttrailer:globale rek (a) en trilling (b)7 Compact Rio meetcomputer [1]Visualisatie meetgegevens en data analyseEen systeem met ruim 150 sensoren, videoregistratie en eenweerstation, gelogd met een meetfrequentie van 100 Hz levertveel data op. De meetwaarden worden individueel opgeslagenmet het tijdstempel. Bij aanvang van het project zijn deze datazonder bewerkingen opgeslagen. Door data-analyse wordtbepaald hoe de data hoeveelheid kan worden gereduceerd.Bijvoorbeeld door filters of boven- en ondergrenzen op hetsysteem te zetten zonder belangrijke informatie te verliezen.Voor de controle van de meetwaarden en het testen van hetsysteem is de centrale pc uitgerust met een in Labview ontwor-pen viewer. Hiermee kan online worden meegekeken met allesensoren. Voor de data-analyse is gebruikgemaakt van VisualBasics en Excel. Hierbij is VBA gebruikt voor de rekenkundigebewerking en filtering van de gegevens. Deze kunnen vervol-gens via Excel-applicaties visueel worden weergegeven ingrafieken. Door combinatie van de camerabeelden, getalswaar-den en de grafische weergave van de verschillende metingen isde data-analyse uitgevoerd. In figuur 6 zijn de visualisaties vande meetgegevens weergegeven, zoals gebruikt voor de data-analyse. ? beheer van de meetcomputers vanuit de pc;? tijdsynchronisatie in het netwerk door middel van een NTP-protocol / atoomklok;? directe visualisatie van de meetgegevens;? maximale meetfrequentie voor het systeem is 500Hz;? statuscontrole van het functioneren van het hele systeemvanuit de PC;? het gehele systeem is aan het internet gekoppeld zodat allefuncties op afstand kunnen worden aangestuurd;? noodvoeding voor 75 minuten voor het hele systeem (automa-tisch uit- en aanschakelen bij afsluiting van de 220 V voeding);? het hele systeem is EMC beveiligd.Serie onlineBekijk het eerste deel uit de serieop www.cementonline.nl.6b6a7