Inspectie en monitoring

Inspectie heeft tot doel om schade aan de constructie te ontdekken of te meten. Monitoring is het grotere geheel waarbinnen regelmatige inspecties plaatsvinden, de ontwikkeling van schade wordt gevolgd en reparatie of onderhoud op basis hiervan wordt gepland.
Monitoring is een gereedschap om onderhoud, inspectie en reparatie te plannen en de kosten ervan te optimaliseren: inspectie niet vaker dan noodzakelijk, reparatie niet eerder dan noodzakelijk, doch tijdig voordat de constructie de functie niet meer kan vervullen of reparatie te kostbaar wordt.

Inspectie
Voor de keuze van een inspectiemethode zijn twee aspecten van belang:

• het type schade/aantasting;
• de minimale schadegrootte.

Het type schade dat kan optreden of wordt gezocht, wordt bepaald door de gebruikscondities in combinatie met het ontwerp van de constructie. Is bekend welk type schade wordt gezocht, dan moet een geschikte inspectiemethode worden gekozen. Meestal wordt een eenvoudige techniek gekozen om schade vast te stellen. Vervolgens kan met meer geavanceerde technieken de omvang van de schade worden gemeten. Enkele richtlijnen voor een inspectie:

• stem de inspectiemethode af op de te verwachten schade en het inspectie-interval;
• laat ingewikkelde technieken over aan een erkende keuringsinstantie;
• raadpleeg bij twijfel de onderhoudsrichtlijn of overleg met de producent of de ontwerper.

De volgende inspectiemethoden worden toegepast op vezelversterkte constructies:

Visueel
Bij visuele inspectie wordt het oppervlak op beschadigingen zoals krassen, scheuren, erosie, verkrijten, verkleuren, blaasvorming (osmose) en bulten of deuken (zwellen of indrukken van de kern) beoordeeld.

Scheuren kunnen een indicatie zijn voor overbelasting van het onderliggende laminaat of van delaminatie in lapnaden. Deze scheuren lopen meestal dwars op de richting van de grootste spanning. Stervormige scheuren zijn een indicatie voor een slagbelasting. Het onderliggende laminaat kan beschadigd zijn. Bulten kunnen een indicatie zijn voor osmose (vochtophoping in holten) of zwelling van kernmateriaal van een sandwichschaal (vochtopname, vooral voor balsa kernen). Deuken kunnen een indicatie zijn voor indrukking van het kernmateriaal, bijvoorbeeld door een slagbelasting of door te hoge vlaktedruk (puntbelasting door naaldhakken op een vloerdeel).

Bijzondere aandacht verdienen (ingelamineerde) metalen beslagen. Roestsporen, zwelling en scheuren in het laminaat rond het beslag duiden op corrosie en/of overbelasting.

Verkleuren en verkrijten van de gelcoat kan duiden op chemische aantasting en op veroudering door UV. Een dof oppervlak kan ook het gevolg zijn van erosie of slijtage.

Kloppen (coin tap)
Door met een vinger of een hard voorwerp (muntje) op het laminaat te kloppen, kan de afmeting van een holte (ten gevolge van delaminatie of onthechting) worden beoordeeld. Deze methode wordt uitgevoerd op die plaatsen waar holten (delaminaties) waarschijnlijk zijn of op grond van andere aanwijzingen worden verondersteld.
Deze methode vereist een geoefend oor en de nauwkeurigheid van de meting is beperkt.

Transparantie
Glasvezelversterkte laminaten zijn licht groen transparant. Ingeval van impactschade, delaminaties of vezel-/harsbreuk door overbelasting zal het laminaat melkwit verkleuren of ontstaan scheuren in de hars. Met doorschijnend licht zijn deze verkleuringen of scheuren zichtbaar te maken. Scheuren zijn ook zichtbaar te maken door licht op de kopse kant in het laminaat te laten schijnen.

Penetrant vloeistof
Scheuren in de hars, delaminaties en uitgetrokken vezels vormen microscopisch kleine holten in het materiaal. Met een penetrant vloeistof zijn dergelijke defecten in het oppervlak zichtbaar te maken. Deze techniek is afkomstig uit de metaalwereld en wordt daar gebruikt om vermoeiingsscheuren in aluminium of staal te vinden.

Ultrasoon
Bij ultrasone technieken wordt hoogfrequent geluid in een laminaat gestuurd en vervolgens wordt het gereflecteerde geluid of het doorgestraalde geluid gemeten. Met deze technieken kunnen defecten als delaminaties en voids in een laminaat opgespoord en nauwkeurig gemeten worden. Met reflectietechnieken kan de positie van defecten in de dikte van het laminaat worden bepaald.

Er bestaat een aantal technieken die onderling verschillen door:

• meten van reflectie of transmissie;
• meten met een contactvloeistof (water, olie) of contactloos;
• meten onder water of via een waterstraal.
  

Er bestaan verschillende uitvoeringsvormen, variërend van een handtaster met oscilloscoop (A-scan of puntmeting) tot automatische meetbanken die stapsgewijs een heel vlak scannen (C-scan)

Röntgen
Speciaal voor de jachtbouw is een techniek ontwikkeld op basis van zachte röntgenstraling om holten, osmose en vochtopname in kernmateriaal te detecteren. Deze techniek kan laag voor laag door de dikte kijken en zodoende bepalen waar zich in de dikte een defect bevindt.

Lektest
Bij het bezwijken van buizen of drukvaten (zonder liner) treedt soms lekkage op door scheuren in de hars (weeping), terwijl de mechanische sterkte nog voldoende is. De constructie kan de functie dus nog wel veilig vervullen (barstdruk), maar niet betrouwbaar (lekkage). Het is mogelijk dat de buis bij de normaal optredende werkdruk niet lekt maar bij de nominale ontwerpdruk wel. Door de buis of het drukvat op de nominale ontwerpdruk te belasten, kan lekkage door de wand worden geconstateerd.

Statische vervorming
Door kruip van permanent belastte delen (gordingen, boutverbindingen) kan een constructie in de tijd vervormen. Voor de veiligheid of de betrouwbaarheid van de constructie hoeft dit geen gevolgen te hebben. Soms worden vervormingen door kruip gemeten, bijvoorbeeld in gevallen waarbij een maximaal toelaatbare vervorming is voorgeschreven.

Stijfheidsmeting, statisch
In de tijd kunnen de mechanische eigenschappen van een constructie afnemen door fysische veroudering, door chemische aantasting, vochtopname, enz. Vaak wordt afname van de stijfheid gehanteerd als maat voor afname van de sterkte. Voor sommige constructies kan de stijfheid statisch worden gemeten door het aanbrengen van een bekende belasting op een bepaald punt, waarbij dan de doorbuiging wordt gemeten. Door vergelijking met eenzelfde meting tijdens de oplevering kan de verandering van de stijfheid en dus indirect van de sterkte worden geschat.

Stijfheidsmeting, dynamisch (modaal analyse)
Eigenfrequenties van een constructies worden bepaald door de stijfheid. Door afnemende stijfheid zullen ook de eigenfrequenties afnemen. Eigenfrequenties worden opgewekt wanneer een constructie in trilling wordt gebracht. Dit kan hoogfrequent door met een hamer op de constructie te tikken of laagfrequent door de (slappe) constructie met een schok te belasten. Met een stopwatch (laagfrequent) of versnellingsopnemers (hoogfrequent) kunnen vervolgens eigenfrequenties voor verschillende trillingsvormen worden gemeten. Vergelijking met eerdere metingen geeft een indruk van de verandering van de stijfheid.

Monitoring
De hoofdpunten van monitoring zijn:

• regelmatige inspectie (interval);
• meten van de schadeomvang;
  schadelimiet;
• plannen van reparatie.

De basis is een inspectieschema, waarin meestal eenvoudige inspectietechnieken zijn opgenomen om schade te vinden. Is een schade gevonden, dan wordt deze meestal met meer geavanceerde technieken gevolgd. Het inspectieschema is meestal zo opgesteld dat voor groeiende schade (vermoeiing, chemische aantasting, erosie, slijtage) tenminste twee inspecties plaatsvinden tussen het moment waarop schade kan worden gedetecteerd en het moment waarop de constructie bezwijkt of de functie niet meer kan vervullen. Inspecties voor seizoensinvloeden (vorstschade) worden meestal eenmaal per jaar uitgevoerd.
Op basis van de omvang en de groei van gevonden schade en een van tevoren bepaalde schadelimiet, kan worden besloten tot reparatie.

In sommige gevallen worden representatieve proefplaten onderworpen aan vergelijkbare condities als de draagconstructie. Van deze platen kunnen periodiek mechanische eigenschappen worden bepaald door destructief onderzoek (trekproeven, slagproeven, enz.). Dit wordt bijvoorbeeld toegepast bij de voetgangersbrug te Harlingen.

Rekstrookmetingen
Een meetmethode die bij uitstek geschikt is voor het ‘monitoren’ van een constructie, is het uitlezen van rekstrookmetingen. Rekstroken zijn kleine ‘electronische stickers’, die bij een rekverandering een weerstandsverandering laten zien. Hierdoor kan het rekniveau in een laminaat worden bepaald op de plaats waar zo een rekstrookje is aangebracht. Door op verschillende kritische plaatsen dergelijke strookjes aan te brengen, en gedurende het gebruik de rekken uit te lezen, krijgt men een beeld van de conditie van het laminaat. Een verhoging van de rek, zonder dat de belasting is toegenomen ten opzichte van een vorige meting, kan duiden op kruip of breuk. Deze methode wordt veel toegepast bij het testen van grote proefstukken en voor het bewaken van relatief nieuwe constructies tijdens het gebruik.