Broer i Norge holder et høyt sikkerhetsnivå, men den nesten 80 år gamle Stavåbrua langs E6 har vært en konstant faktor for usikkerhet og bekymring for ingeniørene i vegvesenet. Som mange andre gamle broer globalt ble betongbroen bygget for trafikk, last og belastning langt under dagens nivå. Selv før varsellampene i april i fjor var lastebiler pålagt å kjøre over Stavåbrua med redusert hastighet og kun en lastebil om gangen.

Click the button below to load the content from YouTube.

Always allow YouTube

Video av John Hunt

Når Kjetil ankom broen kjente han at strukturen med armert betongen beveget seg under han.

«Jeg så enden av broen bevege seg opp og ned etter hver lastebil som kjørte fordi og tenkte «dette ser ikke bra ut»», gjenforteller Kjetil. Han innså at et av brofestene ikke hadde understøtte. Behersket blokkerte Kjetil trafikken i den nordgående retningen med sitt kjøretøy og tilkalte veimannskap for å håndtere trafikken videre.

En midlertidig bro blir montert for E6-trafikken frem til Stavåbrua blir skiftet ut.

Oppdag, forstå og reager i en kritisk situasjon

Kjetil var i stand til å reagere raskt takket være løsningen fra �鶹ԭ�� som kombinerer IoT sensorer, digital tvilling teknologi og asset intelligence for å levere sanntidsdata rundt broenes oppførsel. er et verktøy som myndigheter kan benytte seg av for å overvåke veinettet eksternt, planlegge vedlikehold, og – i ekstreme tilfeller – forutse strukturell svikt.

Gjennomsnittsalderen på Norges 5800 broer er 36 år, og de gjennomgår rutinekontroll hvert femte år. Broene anses som trygge, men det var en blanding av intelligent fremtidstenkning og hell fra Statens vegvesen sin side som førte til at Stavåbrua ble brukt til å teste et nytt system for sanntidsovervåkning ved bruk av digital tvilling teknologi.

«Jeg vil ikke tenke på hva som kunne ha skjedd hvis vi ikke hadde montert dette instrumentet på broen» uttalte Trond Michael Andersen, direktør for teknologi, avdeling for drift og vedlikehold i Statens vegvesen. «Det ga oss innsikt i integriteten til broen og gjorde oss i stand til å oppdage, forstår og reagere i en kritisk situasjon.»

Mye av slitasjen på broer er ikke synlig for det blotte øyet, men den nyeste digitale tvilling teknologien kan gjenkjenne spenninger i broer før de fører til skade i strukturen.

«Med skyløsningen fra �鶹ԭ�� kan Statens vegvesen reagerer umiddelbart på unormal atferd, samt oppdage og lokalisere problemer tidlig i utviklingen på steder hvor ingeniører ikke kan inspisere visuelt» sier Marit Reiso, senior prosjektleder for �鶹ԭ�� Enterprise Product Development. «Dette har flere fordeler, blant annet slipper man å stoppe trafikken for rutinemessige inspeksjoner av broen, og det er enklere å oppdage problemer når broen er i drift enn ved en inspeksjon under ikke-operative forhold».

Det er viktig å merke seg at dersom Stavåbrua sin defekt hadde blitt oppdaget senere ville ikke dette ført til kollaps, men sannsynligvis til større skader og krevd nedstengning og blokkering av en av landets viktigste hovedferdsårer. Som Trond Michael Andersen fra Statens vegvesen sier «Broer er ikke bare viktige fordi de forkorter reisetidene. De er kritiske for helsetjenesten og katastrofehjelp som redder liv.» Et eksempel på potensielle konsekvenser er eksemplifisert i .

Flere digitale, intelligente og automatiserte veier

Trond Michael anerkjenner fordelene med teknologi for å holde Norges veier åpne og trygge. Vi lever i et røft land med mange øyer, halvøyer, fjorder og fjell, og har et komplekst veinett bestående av 94 000 kilometer vei forbundet med broer og tunneler – mange av de i avsidesliggende terreng. Statens vegvesen vil snart introdusere et asset management system for inspeksjon, overvåkning og reparasjon.

«Veiene blir mer digitale, intelligente og automatiserte, og behovet for et asset management system for å administrere all data vil kun fortsette å øke. Vi forventer at dette systemet hjelper oss med å bli mer prediktive,» sier Trond Michael. Innføringen av et asset management system for et nasjonalt veinett er ingen enkel oppgave, men Trond Michael har et langtidsperspektiv, fordi han vet at teknologiske endringer på tvers av Statens vegvesen må ledsages av kulturelle endringer.

«Vi må se på beste-praksis og erfaringer fra andre asset-intensive industrier for å utvikle vår egen organisasjon, våre verktøyer, våre metoder og vi må integrere alle disse aspektene» sier han.

Fra Trond Michaels perpektiv er teknologi og data deler av en stor formel for å oppnå et ønsket resultat: “Vi er midt i denne prosessen og det krever mye, men vi kommer i mål».

The post Stavåbrua varslet om kritisk skade ved hjelp av IoT sensorer appeared first on �鶹ԭ�� Norge Nyheter.

Bruene som har blitt bygget over det siste århundret kjennetegner en stadig mer sammenkoblet verden. Men millioner av bruer over hele verden begynner å gå ut på dato. Det er flere faktorer som forårsaker bruforringelse, men for armerte betongkonstruksjoner er de viktigste årsakene korrosjon og økende belastninger fra trafikk.

Land i Europa slår alarm om konsekvensene av utilstrekkelig overvåking og mangelfullt vedlikehold. Konsekvensene kan være katastrofale slik som da Morandi brua kollapset i Genova i Italia i august 2018. Tragedien, som kostet 43 liv, var en vekker for mange land der vedlikehold av infrastruktur har blitt nedprioritert. Problemet forventes å bli verre i BRIC-landene (Brasil, Russland, India og Kina) og andre vekstmarkeder.

Ingeniørinnsikt mot kollaps

Mens reparasjon og utskifting av tvilsomme bruer vil kreve mye tid og penger, ser offentlig sektor etter rimelige og effektive overvåkingsmetoder for bruintegritet.

På �鶹ԭ��s Engineering Center of Excellence, basert i Trondheim, har et team av programvareingeniører og sivilingeniører gått sammen for å utvikle et nytt sanntids overvåkingssystem for bruer basert på �鶹ԭ��-produktet . Dataoppsamlingen vil gjøre vedlikehold av bruer enklere og bedre.

“I �鶹ԭ�� jobber vi for å gjøre det lettere å ta intelligente valg. Den digitale Stavåbrua viser hvordan vi bør optimalisere og prioritere vedlikehold. Vi ser en stor interesse fra statlige myndigheter i hele Skandinavia og resten av verden for hvordan digitale tvillinger kan brukes til å øke levetiden til verdifull infrastruktur,” sier John Raaum, leder for �鶹ԭ�� Engineering Center of Excellence i Trondheim.

Stavåbrua ble bygd under andre verdenskrig, og dimensjonert for datidens lastklasser, ikke 60-tonn last som krysser brua i dag. For å skåne brua skal tunge kjøretøy holde avstand når de krysser brua. Statens vegvesen abonnerer på en sanntidsmonitorering fra �鶹ԭ�� av Stavåbrua på E6. Statens vegvesen ønsker å få detaljert innsikt i brua slik at de kan optimalisere bruk og vedlikehold av brua, samt bruklassifisering.

Simuleringsbaserte digitale tvillinger for bruer

�鶹ԭ��-ingeniører opprettet en digital modell som simulerer dynamikken i strukturen ned til materialnivået. Resultatet er en digital tvilling som gir innsikt i bruas oppførsel i sanntid, og kan varsle når signalene når en gitt terskel.

Slik fungerer løsningen: Kjøretøy som kjører over brua skaper vibrasjoner, som hentes av sensorer festet til strukturen (både akselerometre, avstandsmålere og temperaturfølere). Deres signaler sendes til sky-løsningen �鶹ԭ�� Predictive Engineering Insights, der brumodellen – den digitale tvillingen – ligger. Statens vegvesen vil bli varslet når terskelverdi nås og vil dermed ha bedre informasjon når de skal gjøre bruklassifisering, samt avgjøre hvor inspeksjon og vedlikehold skal fokuseres.

Utvider brulivet

Arild Christensen, seksjonssjef for bru- og ferjekaiseksjonen Statens vegvesen i region Midt, mener at sanntidsovervåking kan forlenge bruas levetid. ”Dette FOU-prosjektet sammen med inspeksjoner, prøvetaking og klassifiseringsberegninger, gir oss i Statens vegvesen et godt grunnlag for å gjøre riktige beslutninger med tanke på bruas sikkerhet.”

Teknologien kan ha stor økonomisk betydning, da man kan maksimere bruas levetid og starte vedlikehold til best tid, forklarer Christensen. «Hvis metoden kan bidra til å utsette utskiftingen av en bru med 10 år, vil det spare myndighetene store beløp.»

Teknologien for sanntidsovervåking er mer pålitelig enn gjeldende bruovervåkningsteknikker som er basert på kort periodisk prøvetaking. Teknologien som brukes på Stavåbrua brukes allerede i flere andre bransjer.

Forutse feil, men også suksess

«Vi har kommet langt i å forstå hva data fra Stavåbrua forteller oss om dens strukturelle integritet og hvordan dette kan brukes på andre brukonstruksjoner for å forutse mulige feil,» sier Martin Hasle, leder av produkt-teamet for �鶹ԭ�� Predictive Engineering Insights-produktet i Trondheim.

«For eksempel kan vi nå estimere trafikkbelastningen over en gitt periode og hvordan den kommer til å utvikle seg,» sier han. «Denne informasjonen om strukturell belastning er viktig for å forstå risikoen for overbelastning.» Lastebilene til ASKO kjører daglig over brua. Når slike tunge kjøretøy passerer, mottar Hasles team automatisk kjøretøyets vekt og tidspunktet for passeringen. «Ved å vite nøyaktig belastning er vi i stand til å kalibrere den digitale tvillingens elementmodell av brua for å nærmere kunne vurdere dens fysiske tilstand.”

Statens vegvesen ønsker også å benytte seg av �鶹ԭ�� Predictive Engineering Insights for å forutse hvordan planlagte forsterkninger vil påvirke brustrukturen. Reparasjoner på deler av brua kan føre til at andre deler av brua belastes mer, med potensielt negative konsekvenser.

Digitale tvillinger som tidsmaskiner

Muligheten �鶹ԭ�� Predictive Engineering Insights har til å vurdere fortiden og se inn i fremtiden gjør digital tvillingteknologi attraktiv for kapitalforvaltere. Ifølge næringsanalytiker IDC er denne «tidsmaskin»-evnen den viktigste årsaken til at produsentene er interessert i digitale tvillinger.

«Digitale tvillinger gjør det mulig for produsenter og eiendomsbesittere å spole tilbake for å se hva som skjedde, spille av for å se hva som skjer nå i sanntid, og spole fremover gjennom simulering,» skriver Jeffrey Hojlo, programdirektør for Product Innovation Strategies i IDC. «Nettoresultatet av denne oppdragsstyringsmetoden er bedre drift og kontinuerlig forbedring av produkter, produksjon og materiell.»

Å lære fra fortiden

Nåværende metoder for bruovervåkning er basert på tidligere brukollapser. Ved å bruke tilgjengelige data fra blant annet I35-brua som kollapset over Mississippi-elva i 2007, lager teamet fra �鶹ԭ�� en digital modell for å simulere feil og utforske hvordan problemet kunne vært forutsett ved hjelp av en digital tvilling.

«Vi plasserer virtuelle sensorer og simulerer feilen som forårsaket brudd,» forklarer Hasle. «Hvis du finner korrelasjonene, kan du forutse feil før de skjer.»

The post �鶹ԭ�� og Statens vegvesen sanntidsovervåker Stavåbrua på E6 for å forbedre vedlikehold og bruklassifisering appeared first on �鶹ԭ�� Norge Nyheter.