Radar meet vervorming brug vanuit de ruimte

Een bouwwerk dat aan het eind van zijn levensduur is, vervormt een klein beetje en dit is vanuit de ruimte waar te nemen. Dat laat een internationaal team van wetenschappers zien, dat satellietbeelden van de Morandibrug in Genua analyseerde uit de jaren voorafgaand aan het instorten. De gebruikte radartechniek lijkt breder inzetbaar voor het monitoren van de vervorming van bouwwerken.

De techniek is ontwikkeld aan het Jet Propulsion Laboratory van NASA in Pasadena in de Verenigde Staten. Hij brengt subtiele vormveranderingen aan het licht, die met het blote oog niet waarneembaar zijn.

De casus die nu werd bekeken, is een heftige: de onderzoekers van dat instituut analyseerden, samen met collega’s van de University of Bath en de Agenzia Spaziale Italiana, namelijk satellietbeelden van de Morandibrug in Genua die in augustus vorig jaar deels instortte, waarbij 43 mensen omkwamen. De beelden die werden geanalyseerd dateerden uit de jaren 2003 tot het moment van instorten in augustus 2018. Dit waren geen gewone satellietfoto’s, maar beelden van zogeheten synthetic aperture radar, een speciale vorm van radar waarmee vanuit de ruimte driedimensionale beelden te maken zijn van structuren op aarde.
 

Relatieve verplaatsing

Door op een later moment opnieuw beelden te maken van hetzelfde bouwwerk, is relatieve verplaatsing van onderdelen in de tijd te zien; met een nauwkeurigheid van een ongeveer een millimeter. De onderzoekers ontdekten zo dat een stuk van de brug vlakbij het ingestorte deel vanaf het jaar 2015 kleine veranderingen vertoonde. Ook zagen ze dat ook andere brugdelen tussen maart 2017 en augustus 2018 (instorting) aanzienlijke veranderingen vertoonden. Dit is een aanwijzing dat de brug structureel niet meer in orde was.
 

Toestand van bruggen

Toch was met deze techniek de instorting van de brug niet vooraf te voorspellen geweest, benadrukt hoofdonderzoeker Pietro Milillo van het Jet Propulsion Lab in een persbericht, want de technieken voor de analyse van de beelden zijn nu pas ver genoeg ontwikkeld. ‘Maar in de toekomst kan deze nieuwe techniek veel doen voor het analyseren van de toestand van bruggen en andere infrastructuur, in combinatie met andere technieken.’

Een van die andere technieken waarop Milillo doelt, is het aanbrengen van sensoren in het beton van een brug, die continu de vervorming meten. Zo wordt duidelijk of een brug binnen de toegestane marges vervormt, of dat hij door de jaren heen te veel gaat doorhangen of andere vormen van slijtage vertoont, waarop actie moet worden ondernomen.

Het voordeel van de nieuwe radartechniek is dat hij in één keer de hele brug in beeld brengt, terwijl sensoren alleen meten aan afzonderlijke onderdelen, zoals betonnen liggers. Wat bij het monitoren van bruggen en andere infrastructurele bouwwerken vermoedelijk altijd wel nodig zal blijven, is het visueel inspecteren op scheuren en corrosie door mensen.
 

Speciale radarbeelden

De radarbeelden vanuit de ruimte kunnen dus een welkome aanvulling zijn bij het monitoren van gebouwen, bruggen en andere infrastructuur. Een beperking is wel dat niet van alle gebieden deze speciale radarbeelden worden gemaakt. Dat wordt voor een deel opgelost met de voor 2022 geplande lancering van de NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar (NISAR), een samenwerking tussen het Amerikaanse NASA en de Indiase ruimtevaartorganisatie ISRO. Die satelliet is bedoeld om 3D-beelden te maken van natuurlijke processen, zoals actieve vulkanen en smeltende gletsjers, maar zou ook een rol kunnen spelen bij het monitoren van infrastructurele bouwwerken. Milillo: ‘We kunnen niet het hele probleem oplossen van de veiligheid van bouwwerken, maar kunnen wel een nieuw gereedschap toevoegen aan de standaardprocedures, zodat het onderhoud kan verbeteren.’

Onlangs werden de overblijfselen van de Morandibrug helemaal gesloopt met explosieven:
 

Beeldmateriaal JPL / NASA