Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Små sensorer kan sladre om bygningers tilstand

Forskere fra Aarhus Universitet er på vej med en ny metode til overvågning af bygninger. Med små sensorer, der opsamler information om vibrationer, kan de forudsige skader og kollaps med hidtil uset præcision.

06.03.2012 | Kim Harell

Ingeniører fra Aarhus Universitet kan som de første i verden forudsige bygningers holdbarhed og spotte skader i konstruktionen, før de bliver synlige for mennesker. Foto: Colourbox.com

Ved at registrere mikrovibrationer med sensorer er det lykkedes for en forskergruppe ved Aarhus Universitet at udvikle en ny metode til at overvåge bygværkers tilstand. Metoden er internationalt banebrydende og kan få stor betydning for byggebranchen i fremtiden.  

”Vibrationer eller svingninger i en bygning kan fortælle rigtig meget om konstruktionens egenskaber. Ved at bruge små sensorer til at opsamle information, kan vi afkode, hvordan en bygning har det lang tid før, de synlige symptomer på skader opstår,” forklarer Rune Brincker, professor ved Aarhus Universitet.

Det er første gang, forskere er nået frem til en sikker og pålidelig metode til såkaldt svingningsbaseret monitorering af bygninger.  

Analyse af vibrationer afslører skader i konstruktionen
Små vibrationer forekommer hele tiden i alle bygninger. De stammer både fra almindelig seismisk aktivitet i jordoverfladen og fra vind, og de bidrager til et løbende slid på konstruktionen. 

Indtil nu har forskerne ikke haft mulighed for at monitorere slitage og dermed afkode en bygnings holdbarhed, forklarer Rune Brincker.

”Vi ved grundlæggende meget lidt om, hvordan bygninger har det, og det er derfor svært at forudsige deres holdbarhed. Vi gennemfører inspektions- og vedligeholdelsesprogrammer, og vi reparerer selvfølgelig, når vi opdager synlige skader. Men vi har ingen procedurer, der sikrer, at vi finder dem,” siger han.

Gåden om holdbarhed
De fleste af verdens bygværker er opført inden for de seneste 50-100 år i et historisk stort byggeboom, men ingen har endnu været i stand til at løse gåden om deres holdbarhed, forklarer Rune Brincker. 

”Vores broer, dæmninger og huse er relativt nye. Mange af dem har det stadig godt, men vi ved med sikkerhed, at de ikke står evigt. Spørgsmålet er - hvor længe kan de holde? Det er meget værdifuldt at vide,” siger Rune Brincker. 

Med den nye monitoreringsmetode kan forskerne ved at analysere en bygnings vibrationsmønster eller såkaldte svingningsegenskaber give en karakteristik af dens tilstand og forudsige dens holdbarhed.

Spotter revner, frostskader og rust
Forskerne har udviklet den første prototype på et system, der via sensorer kan registrere vibrationerne i en bygning. En computer med specialudviklet software opsamler og analyserer data fra sensorerne og identificerer begyndende skader meget præcist.  

Det kan være en revne eller en anden væsentlig svækkelse af konstruktionen som for eksempel forstskader i beton. Men det kan også være rust i armeringsstænger eller kabler i broer med begyndende tab af bæreevne.

Metoden kan bruges til både broer, vindmøller og store huse.


Kan give store besparelser i byggeriet
Forskernes nye metode til overvågning af bygninger har primært fokus på sikkerhed. Men teknologien rummer derudover et meget stort potentiale for besparelser i byggeriet, fordi den kan bidrage til at reducere materialeforbruget.

”I dag er vi nødt til at overdimensionere vores bygninger for at sikre os imod svigt og udmattelse i konstruktionen. Det er en strategi, vi har brugt i mangel på bedre, og den er enormt fordyrende,” forklarer Rune Brincker.

Forskerne regner med, at de på sigt vil kunne halvere materialeforbruget i bygninger og i stedet for reparere og vedligeholde løbende.

KONTAKT
Rune Brincker, professor, Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet: 4189 3209/ rub@iha.dk

 

Forskning, Science and Technology, Offentligheden / Pressen