Cases – Digital Construction

Nieuwe meettechnieken voor meer automatisering?

Kristof Caubergs — Tue, 16 Jan 2024 10:12:48 +0000

Unilin Insulation neemt proef op de som met fotogrammetrie en laserscanning

In de bouwsector zijn traditionele meetmethodes niet altijd even nauwkeurig. Bovendien bieden ze veelal geen totaaloverzicht van de constructie. Dit blijken toch wel belangrijke barrières te zijn voor bouwbedrijven die maatwerk met industrialisatie willen combineren. Daarom onderzoekt Unilin Insulation of deze problemen met nieuwe technologieën kunnen worden opgelost. Een specifieke case die samen met Buildwise werd uitgevoerd, bracht alvast het grote potentieel van fotogrammetrie en laserscanning aan het licht.

Unilin Insulation produceert onder meer isolerende zelfdragende elementen voor daken. Dat is puur maatwerk omdat elke opdracht met andere vormen en afmetingen gepaard gaat. Niettemin trekt deze firma volop de kaart van industrialisering: alle elementen worden vooraf in het atelier op maat geprefabriceerd. “Ons ultieme doel is drieledig”, aldus technical support engineer Frederik Sergeant. “We beogen de creatie van een digital twin van de (bestaande) structuur. Verder willen we de opmaak van het legplan maximaal automatiseren, en dit inclusief de oplijsting van de hoeveelheden.

Ten slotte is het onze bedoeling om dat resultaat om te zetten in een CAM1-model waarmee de productie wordt aangestuurd. Voor eenvoudige nieuwe daken is deze ambitie relatief gemakkelijk haalbaar omdat de onderdelen van de draagstructuur meestal gestandaardiseerd zijn en over de totale oppervlakte weinig afwijkingen vertonen. Een grotere uitdaging zijn de daken met complexe vormen én renovatieprojecten waarbij we met de bestaande dakstructuur werken. In 2021 kregen we een order binnen voor een hoeve waar zich beide uitdagingen stelden. We vonden dit de ideale case om de mogelijkheden van fotogrammetrie met drones in combinatie met laserscanning uit te testen, iets waarop Buildwise binnen het VLAIO-project COOCK ‘3D opmeten’ op dat moment ook sterk inzette. Om de resultaten te kunnen vergelijken, hebben we het project eveneens op de normale manier uitgewerkt: een combinatie van opmetingen met een meetlint en het uittekenen met een gradenboog.”

Complex driedelig gordingendak

De onderzoekscase betrof een oude hoeve in Spiere-Helkijn die door de eigenaar eigenhandig werd gerenoveerd. Het U-vormig gebouw had drie niet aaneengesloten gordingendaken die na de renovatie in elkaar dienden over te lopen met behulp van kilgoten. Doordat de nok van het middelste deel zich lager situeerde en er nog geen aansluiting met de andere daken was, bleek het niet evident om met een fysieke opmeting de exacte snijlijn tussen de verschillende dakdelen te bepalen. “Het niveau van de andere nokken leek identiek, maar in de praktijk waren ze toch wel verschillend”, verduidelijkt Frederik Sergeant. “Daarnaast kenmerkten de bestaande gordingen zich door een gebrek aan vormvastheid en meerdere doorbuigingen. Logischerwijs zijn dit zaken die moeilijk te meten zijn, vooral omdat we ons werk altijd veilig willen uitvoeren.”

Veelbelovende resultaten

Door deze case met fotogrammetrie en laserscanning uit te voeren, viel al zeker het risico op vallen weg. Unilin Insulation liet het onderzoek echter niet enkel voor veiligheidsredenen uitvoeren. “Onze hoofdbedoeling was na te gaan hoe exact de opmetingen van de toegepaste technologieën waren”, vertelt Frederik Sergeant. “Helaas bleken de resultaten op dat moment nog niet nauwkeurig genoeg om de oplossingen meteen te implementeren. Wij hanteren een tolerantie van maximaal 5 mm, terwijl de afwijking 1 centimeter en mogelijks zelfs iets meer bedroeg. Niettemin konden we uit deze case afleiden dat fotogrammetrie en laserscanning wel eens dé sleutels konden zijn om de deur te openen naar een toekomst waar maatwerk sneller kan worden opgemeten, uitgewerkt en geproduceerd. Vooral het gedetailleerde totaalbeeld van het gebinte vonden we bijzonder interessant. Zo hadden we bij de manuele opmeting niet opgemerkt dat de bestaande gordingen zoveel afwijkingen en hoogteverschillen vertoonden als met de digitale technieken werd aangetoond. Dat technologie dergelijke zaken minutieus in kaart kan brengen, zorgt ervoor dat Unilin Insulation zijn dakelementen in de toekomst met nog grotere precisie kan aanbieden. Verder liet het 3D-model toe om de snijlijnen tussen de drie dakgedeeltes nauwkeurig te bepalen, iets wat met een manuele opmeting niet evident was. Hierdoor konden we het bijsnijden van de panelen op de werf tot een absoluut minimum beperken, wat tot een sterke reductie van de installatietijd en -complexiteit voor de plaatser leidde.”

Laserscanning en fotogrammetrie

Een eerste technologie die op het gordingendak werd uitgetest, was laserscanning. Terrestrische hogeresolutie scanners sturen met hoge snelheid lichtpulsen uit, en dit onder een veranderende verticale en horizontale hoek. “Hiermee komen we meteen op een groot pluspunt van deze technologie”, aldus Michael de Bouw, manager van de unit ‘Building Performances & Renovation’ van Buildwise. “Met laserscanning kan een vrij grote oppervlakte met een beperkt aantal meetpunten nauwkeurig in kaart worden gebracht. Gezien de complexe geometrie spreken we in deze case over een twintigtal meetplaatsen, waardoor de opmeting in amper anderhalf à twee uurtjes klaar was. De resultaten werden via specifieke software vertaald naar een puntenwolk die we combineerden met de puntenwolk die resulteerde uit de metingen door middel van een tweede technologie, namelijk fotogrammetrie. Laserscanning kan immers enkel maar worden gebruikt om de onder- en zijkanten van het gebinte op te meten. Daarom is het in dergelijke toepassingen aangeraden om ook professionele drones met kleurencamera’s in te zetten.

Op die manier kan ook de bovenkant van de gordingen nauwkeurig in 3D worden ingemeten, en moet er niet van veronderstellingen worden uitgegaan, wat het geval zou zijn wanneer enkel met laserscanners op de grond wordt gewerkt. Speciale softwarepakketten kunnen de genomen foto’s aan de GPS-coördinaten van de drones linken, en deze data eveneens omzetten in een puntenwolk met een nauwkeurigheid van ongeveer 1 centimeter.”

Van opmeting naar CAD-model

Buildwise ging vervolgens aan de slag om op basis van de gecombineerde puntenwolken een 3D-model te maken dat inzicht in de volledige dakopbouw gaf. “Weliswaar leverde dat nog geen perfect beeld op van de snijlijn tussen het lager gelegen en de andere twee dakdelen”, vertelt Michael de Bouw. “Aan de hand van verschillende algoritmes konden op basis van de puntenwolk de optimale dakvlakken en de daaruit volgende snijlijnen worden bepaald. Vervolgens konden ook de afwijkingen en hoogteverschillen van de bestaande balken van de gebintes ten opzichte van die optimale dakvlakken worden berekend. Als resultaat weet de plaatser op welke plaats exact hoeveel centimeter moet worden opgevangen om het dak perfect vlak te krijgen. Omdat Unilin Insulation de technologie eveneens wil aanwenden om het productieapparaat aan te sturen, hebben we het model vervolgens geëxporteerd en omgezet in een CAD-plan waarop in theorie het beoogde legplan kon worden ontworpen.”

Case leidt tot verder onderzoek

Ondanks het feit dat deze case geen aanleiding gaf tot de onmiddellijke toepassing van de twee technologieën bij Unilin Insulation, werden de resultaten geenszins in de ijskast gelegd. Integendeel, sinds enige tijd is product development engineer Simon Huysentruyt bezig met een verdere analyse van het onderzoek. “Intussen staan deze oplossingen technologisch al verder en is de nauwkeurigheid aanzienlijk toegenomen. In die mate zelfs dat de toleranties die wij met Unilin Insulation hanteren, nu worden gerespecteerd. Daarnaast experimenteren we met de mogelijkheden van het 3D-model. Hierbij is het vooral de bedoeling om dit functionele model zo automatisch mogelijk te creëren vanuit de verzamelde puntenwolk, zodat het voor de ontwerpafdeling als basis kan dienen om het legplan met de vereiste dakelementen in de juiste maten en vormen te ontwikkelen. Dat kan dan vervolgens worden
gebruikt om de productie aan te sturen. Kortom, we zijn bezig met een brug te slaan tussen de puntenwolk en onze processen van prefabricatie. Verder onderzoek ik eveneens in hoeverre het nuttig is om zelf in de aankoop van laserscanners, drones en software te investeren. We maken al gebruik van deze meettechniek, weliswaar momenteel enkel in Frankrijk, om offertes op te stellen.”

Brede waaier aan toepassingen

Deze case demonstreert perfect de perspectieven van fotogrammetrie en laserscanning in de bouw. Volgens Michael de Bouw zijn er tal van toepassingen mogelijk: van basisopmetingen om snel offertes te maken, tot complexe opmetingen voor maatproductie. “Deze technologieën bieden veel toegevoegde waarde, zeker voor spelers die in de daksector actief zijn. De laatste jaren merken we dan ook dat een steeds groter aantal kleine én grote bedrijven de technologie begint te gebruiken. Dat betekent niet dat elke dakwerker zich nu meteen een drone en laserscanner moet aanschaffen. Er bestaan immers voldoende gespecialiseerde actoren die de bouwbedrijven op dit vlak kunnen bijstaan. Bovendien is er ook specifieke software nodig, en in sommige gevallen is het interpreteren en opkuisen van de puntenwolk voer voor specialisten. Toch zien we dat deze technologieën op zeer korte tijd veel toegankelijker zijn geworden en dat tal van kleinere spelers overstag gaan om met drones en fotogrammetrie hun inspecties uit te voeren en offertes op te maken.”

Overtuigd van meerwaarde

Unilin Insulation gelooft alvast sterk in de toekomst van laserscanning en fotogrammetrie. “Het is een uiterst snelle meettechniek die bovendien veel veiliger in uitvoering is dan de traditionele methodes. Omdat veiligheid een integraal onderdeel van onze bedrijfsvoering is, sluit het gebruik van deze technologieën naadloos aan bij de ‘Zero Harm’-policy van Unilin. Deze beleidslijn wordt niet alleen toegepast op de productielocaties, maar ook door onze collega’s op de bouwplaats”, verduidelijkt Simon Huysentruyt. “Daarnaast brengt de mogelijkheid om een totaalbeeld van de constructie te maken, veel voordelen met zich mee. Dankzij deze techniek kan de ontwerpafdeling de draagstructuur sneller en nauwkeuriger begrijpen. Handmatige schetsen vereisen immers soms wat verbeelding om te interpreteren. Verder zijn zowel de toestellen als de services door derden best betaalbaar geworden. En nu ze ook de nauwkeurigheid van manuele opmetingen overtreffen, zijn alle obstakels uit de weg geruimd.” Frederik Sergeant sluit zich daarbij aan: “Het is een veel accuratere manier om – zeker de complexere – daken op te meten. Omdat de gegevens automatisch worden verwerkt, zal het foutenpercentage op dat vlak eveneens afnemen. Daarnaast is de tijdwinst doorslaggevend. Niet alleen gebeurt de opmeting van complexe daken veel sneller. Ook verdwijnt het risico dat iets verkeerd of niet werd opgemeten. Met traditionele meetmethodes vereisen dergelijke missers dat je terug naar de werf moet, wat natuurlijk flink wat tijd in beslag neemt. Bovendien openen er zich perspectieven voor nieuwe toepassingen. Zo kan het 3D-model worden gebruikt om snel een nauwkeurige offerte te maken of om uitleg te geven aan collega’s of de klant zelf. Zo’n model is veel duidelijker dan een eenvoudige schets. Een laatste belangrijke troef is dat de opmetingen meer dan een keer kunnen worden gebruikt. Wanneer de eigenaar naderhand bijvoorbeeld een dakkapel of dakramen wil voorzien, dan kunnen de betrokken partijen naar de puntenwolk of het 3D-model teruggrijpen om het ontwerp uit te werken en de installatie voor te bereiden. En dit zonder zelfs de werf te moeten bezoeken.”

Unilin Insulation biedt aannemers en architecten
met Usystem dakelementen een complete en handige oplossing voor hellende daken met gordingen. Het betreft een hoogwaardig bouwconcept dat isolatie, kepers, onderdak en binnenafwerking integreert. De elementen worden in de fabriek op maat vervaardigd en vervolgens op de draagconstructie geïnstalleerd. Deze plaatsing kan doorgaans in één dag worden voltooid, wat resulteert in een snellere renovatie met minder bouwafval en minder afhankelijkheid van de weersomstandigheden.

Dit artikel is tot stand gekomen binnen DroneXperience, een project met de partners Noordzee Drones, Belgian Drone Federation, Embuild Vlaanderen, Bouwunie, Constructiv en Buildwise.

Fotogrammetrie als service met echte toegevoegde waarde

Kristof Caubergs — Mon, 15 Jan 2024 14:11:34 +0000

Snelle en efficiënte voorbereiding van dakrenovatie Neuhaus

Kwaliteit en toevoegde waarde, doorspekt met een flinke scheut innovatie, is de formule waarmee Elevate het verschil wil maken. Deze fabrikant van dakbedekking en waterdichting zoekt dan ook continu naar nieuwe manieren om zijn klanten te ontzorgen. Zo investeerde de onderneming in de aankoop van een drone en dito beeldverwerkingssoftware om complexe en/of moeilijk bereikbare daken in kaart te brengen. Group Suerickx probeerde deze service uit voor een opdracht bij Neuhaus in Vlezenbeek. De resultaten smaakten naar meer…

Door weer en wind met meetlint en -spoel op daken klauteren om een offerte te maken en de dakwerken voor te bereiden: het is nog steeds de dagelijkse praktijk van elke partij die zich in de bouw of renovatie van dakconstructies specialiseert. Deze manier van werken is niet alleen omslachtig en dus duur qua werkuren. Ook zijn er altijd risico’s aan verbonden. “Valpartijen of andere ongevallen kunnen nooit volledig worden uitgesloten”, vertelt Jens Breynaert, technical project engineer van Elevate.

“Daarnaast bestaat natuurlijk de kans dat er bij de opmeting fouten worden gemaakt, of dat bepaalde essentiële zaken over het hoofd worden gezien. Eenmaal op kantoor, is het mogelijk dat diegene die het dak uittekenen bepaalde resultaten of gegevens verkeerd interpreteren omdat ze geen visueel beeld van de werf hebben. Om onze klanten te helpen, zochten we al langere tijd naar een manier om dit proces te optimaliseren. Uiteindelijk vonden we vrij onverwachts de oplossing. Twee jaar geleden kochten we een drone voor marketingdoeleinden, dus om foto’s en filmpjes te maken van projecten waarin onze producten worden toegepast. Vrij snel ging een belletje rinkelen: waarom deze technologie ook niet aanwenden om daken op te meten? Dat Buildwise in diezelfde periode veel over fotogrammetrie publiceerde, sterkte ons geloof in de haalbaarheid van dit plan.”

Volwaardige service voor dakwerkers

Elevate besloot om in de benodigde beeldverwerkingssoftware te investeren, waarna de bal aan het rollen ging. “Het opzetten van een effectieve service was weliswaar een traject van zelfstudie, met de nodige ‘trial & error’ en het opbouwen van proefondervindelijke ervaring”, aldus Jens Breynaert. “Vooral het opkuisen van de puntenwolk en het interpreteren van de resultaten vereisen toch wel enige kennis van zaken. Ongeveer een jaar geleden vonden we
onszelf op dat vlak voldoende sterk in de schoenen staan om fotogrammetrie als een volwaardige Elevate-dienst aan onze dakwerker-klanten aan te bieden.

En dit niet enkel om snel en efficiënt offertes op te maken. Intussen blijkt deze technologie eveneens heel wat perspectieven te bieden om de effectieve werven voor te bereiden, inclusief het bestellen van de juiste materialen in de correcte hoeveelheden. Een extra troef is dat fotogrammetrie toelaat om erg moeilijk bereikbare daken snel en exact in kaart te brengen. Hierdoor wordt de doorlooptijd van dergelijke projecten drastisch gereduceerd: improvisatie ter plaatse behoort immers definitief tot het verleden.”

Neuhaus als perfecte testcase

Voor Group Suerickx (gespecialiseerd in de renovatie van de gebouwschil) was elk naar voor geschoven voordeel op zich al reden genoeg om de techniek van fotogrammetrie uit te testen. “Ook wij zoeken constant naar manieren om onze werkprocessen te optimaliseren en veiliger te maken”, aldus technisch commercieel manager Kevin Spiessens. “Toen Elevate ons de nieuwe service voorstelde, wilden we die graag meteen uittesten. Ongeveer op hetzelfde moment kregen we de opdracht om het dak van de Neuhaus-productiefaciliteit in Vlezenbeek te renoveren. Het gaat om een complex gebouw van 14.000m² met verschillende niveaus die zich ook in de dakopbouw weerspiegelen. Kortom, een complex dak dat we ‘future proof’ dienden te maken, met extra isolatie en een nieuwe waterdichting en een maximale hoeveelheid PV-panelen. De plannen van de bestaande opbouw waren niet voorhanden en er was weinig detailinformatie beschikbaar. Het was dus een perfecte case om fotogrammetrie te testen.”

Totale opmeting in 30 minuten

Vanuit zijn expertise besloot Jens Breynaert om in deze case de drones gedurende dertig minuten volgens een rasterpatroon heen en weer over het dak te laten vliegen. “Telkens moet een overlap worden voorzien om elk detail nauwkeurig in beeld te kunnen brengen”, vertelt hij. “Ook zorgen we er-voor dat het dakvlak en gevels vanuit verschillende hoeken en perspectieven worden gefotografeerd. In geval van Neuhaus resulteerde het traject in een 2000-tal foto’s die we vervolgens via speciale software automatisch in een hoge resolutie 3D-puntenwolk hebben omgezet. Deze vormt de basis van een 3D-model dat het dak visueel weergeeft met een nauwkeurigheid van 1 tot 2 centimeter, wat in deze case voldoende was om de offerte op te stellen en de werf voor te bereiden. Eventueel zou het nog gedetailleerder kunnen: in dat geval moeten we onze software meer tijd geven om de benodigde extra berekeningen te maken.”

Erg gedetailleerd beeld

Het resultaat was voor Group Suerickx inderdaad voldoende. “We waren zelfs enigszins verbaasd over de nauwkeurigheid”, aldus Kevin Spiessens. “Om op zeker te spelen, had ik de werf ook met meetlint en -wiel opgemeten. Het verschil was miniem, maar bovenal kregen we dankzij de fotogrammetrie veel extra informatie. Elevate bezorgde ons immers een 3D-model dat een erg gedetailleerd beeld van het dak geeft. Dakbanen, bliksembeveiliging, naden, koepels, dakdoorvoeren, toegangen, contouren…: het is allemaal duidelijk zichtbaar én meetbaar indien gewenst. Daarbovenop kunnen hoogtes, afwijkingen of probleemgebieden in één oogopslag worden gedetecteerd.

Door de toepassing van kleurencodes, gekoppeld aan detailhoogtes, kan een visueel beeld worden verkregen van de locaties van de nokken, goten en zones met plasvorming op het dak.” Jens Breynaert vervolgt: “Dit is niet onbelangrijk om uiteindelijk tot een duurzaam dak te komen. Het laat de gebruikers toe om te analyseren waar er zich doorbuigingen manifesteren, waarna deze probleemgebieden met extra hellingsisolatie kunnen worden aangepakt.”

Heel wat functionaliteit

Met het 3D-model kan de calculatiedienst aan de slag om het grondplan van het dak uit te tekenen en de materialen te berekenen. Kevin Spiessens: “Bovendien is het mogelijk om virtueel op het dak rond te wandelen om bepaalde zaken onder de loep te nemen of de afmetingen van specifieke details te bekomen. In het geval van Neuhaus liet het model eveneens toe om een windcalculatie door te voeren om het aantal schroeven en de baanbreedte van het thermoplastische olefine membraan (TPO), de witgekleurde kunststof die we voor de renovatie van dit dak wilden gebruiken, te bepalen.“ Jens Breynaert vervolgt: “In principe kan het 3D-model ook worden gebruikt om de andere materialen te berekenen, van folie tot contactlijm en accessoires, zoals prefab hoekstukken. We kunnen de dakwerkers in feite dus een kant-en-klare bon bezorgen met alles wat ze moeten meenemen om het dak te renoveren.”

Enkel maar voordelen

De eindconclusie is dat drones en fotogrammetrie tot een enorme tijdwinst leiden. In de case van Neuhaus gebeurde
de opmeting in 30 minuten (ten opzichte van 3,5 uur op de traditionele manier). Daarnaast worden de gegevens bijna volautomatisch in een 3D-model omgezet. Hetzelfde geldt voor het berekenen van de benodigde materialen. Kevin
Spiessens: “Ook dat betekent een enorme tijdwinst in vergelijking met het manueel uittekenen dat bij de traditionele meetmethode hoort. Een andere troef is dat er geen fouten, onnauwkeurigheden of vergetelheden meer zijn. Anders gebeurt het wel vaker dat iemand terug naar de werf moet om extra opmetingen te doen of zaken te checken die onduidelijk waren. Verder moet een projectmanager mijn metingen – uitgevoerd voor de opmaak van de offerte – nog eens opnieuw controleren wanneer de klant akkoord gaat om de werken uit te voeren. Fotogrammetrie biedt ook logische voordelen voor daken die niet of erg moeilijk toegankelijk zijn. Daarnaast waren we erg te spreken over de mogelijkheid om windlasten te berekenen. Verder is het 3D-model ook voor de bouwheren interessant: zij hebben zelf, op een laagdrempelige en visuele manier, toegang tot alle informatie. Last but not least is het een tool die helpt bij de uitvoering van onderhoudscontracten. Ik denk hierbij voornamelijk aan nieuwe werkkrachten die met het 3D-model zelf het dak kunnen bestuderen vooraleer ze ter plekke gaan. Al is het maar om te weten waar de toegangen zich situeren of waar de PV-panelen precies staan.”

Drones als dagelijkse tool?

Intussen hebben nog heel wat andere dakwerkers deze service van Elevate uitgetest. “Vandaag voeren we een 200-tal projecten op jaarbasis uit”, vertelt Jens Breynaert. “Het aantal aanvragen zou binnenkort wel eens de capaciteit kunnen overtreffen. Vandaar dat we selectief te werk gaan en de service enkel aanbieden voor complexe, grote en/of moeilijk toegankelijke daken.” Zo doet ook Group Suerickx niet voor elk project een beroep op Elevate. Kevin Spiessens: “Wij richten ons vooral op industriële daken, en vele daarvan situeren zich in de havengebieden van Antwerpen en Gent. In deze omgevingen gelden vrij strikte regels voor het vliegen met drones. De aanvraag om toelating te krijgen, kan lang duren. Deze tijd hebben we echter meestal niet, waardoor we de opmeting toch nog steeds op de traditionele manier dienen uit te voeren. We kunnen de hulp van Elevate dus niet zo vaak inroepen, maar we zijn wel blij dat we er terecht kunnen voor de moeilijkere opdrachten. Sowieso heeft de case van Neuhaus ons doen inzien dat fotogrammetrie in ons vakdomein op relatief korte termijn wel eens eerder de norm dan de uitzondering zou kunnen worden. Intussen hebben we zelf al een drone aangekocht, weliswaar enkel voor marketingdoeleinden. Toch is de kans niet onbestaande dat we het voorbeeld van Elevate zullen volgen. Alhoewel we het interpreteren van de beelden wellicht beter overlaten aan specialisten. Dat is misschien wel de grootste barrière om drones altijd en overal toe te passen.”

Dit artikel is tot stand gekomen binnen DroneXperience, een project met de partners Noordzee Drones, Belgian Drone Federation, Embuild Vlaanderen, Bouwunie, Constructiv en Buildwise.

Verhoogd toezicht van bruggen in Vlaanderen

Kristof Caubergs — Mon, 15 Jan 2024 10:42:42 +0000

Supersnel, veilig én adequaat met laserscanning en fotogrammetrie!

Heel wat bruggen in Vlaanderen naderen het einde van hun levensduur. Deze allemaal op korte termijn vervangen, is praktisch en economisch onhaalbaar. Daarom plaatst het departement Mobiliteit en Openbare Werken (MOW) heel wat kunstwerken onder toezicht en sommige zelfs onder verhoogd toezicht. Momenteel wordt onderzocht of nieuwe technologieën de routine-inspecties kostenefficiënter en veiliger kunnen maken. Een proefproject in Strombeek-Bever toonde alvast aan dat laserscanning en fotogrammetrie met drones op dit vlak heel wat potentieel bieden.

In Vlaanderen staan er vandaag 42 bruggen onder verhoogd toezicht, en dat aantal zal in het komende decennium alleen maar toenemen. “Heel wat kunstwerken dateren van de jaren zestig en zeventig, en werden gebouwd met een berekendelevensduur van zo’n vijftig jaar”, aldus Petra Van Itterbeeck, hoofdprojectleider bij Buildwise. “Bovendien konden de toenmalige ontwerpers niet voorzien dat mobiliteit zo’n vlucht zou nemen.

Al vele jaren rijden er heel wat meer (vracht)wagens en/of treinen over deze bruggen dan oorspronkelijk was ingerekend. Gelukkig zijn het erg solide structuren en werden de nodige marges ingecalculeerd. Bovendien houdt MOW de toestand van alle kunstwerken nauwgezet in het oog. Daarom komt de veiligheid nooit in het gedrang, zelfs niet op bruggen die hun berekende levensduur al lang hebben overschreden.”

Omslachtige controles

Bij de minste twijfel over de veiligheid wordt de infrastructuur onder verhoogd toezicht geplaatst. Dit betekent dat de frequentie van inspecties aanzienlijk wordt verhoogd. De controles gebeuren aan de hand van klassieke technieken die nogal omslachtig zijn, voor veel verkeershinder zorgen én bovendien reële veiligheidsrisico’s voor de uitvoerders met zich meebrengen. Michael de Bouw, Manager van de unit ‘Building Performances & Renovation’ van Buildwise: “Zo worden balken visueel op scheuren en afbrokkeling geïnspecteerd. Dit gebeurt door iemand in een hoogtewerker op de weg onder de brug. Om de impact op het verkeer te beperken, worden deze werken vaak ’s nachts uitgevoerd. Daarom is ook een adequate verlichting nodig om enigszins een deftig beeld te verkrijgen. Kortom: het is een delicate operatie die vrij lang duurt en heel wat om handen heeft. Het resultaat van de inspectie wordt omgezet in verslagen van ettelijke pagina’s met veel foto’s die niet altijd even duidelijk te plaatsen of gemakkelijk te interpreteren zijn.”

Op zoek naar betere inspectiemethodes

MOW is vragende partij wat betreft nieuwe oplossingen om de staat van de kunstwerken efficiënter, nauwkeuriger, duidelijker, sneller en veiliger in kaart te brengen. “Het departement verleent dan ook volop haar medewerking aan onderzoeksprojecten die de materie op een vernieuwende en innovatieve manier benaderen”, aldus Petra Van Itterbeeck. “Zo participeren MOW en Agentschap wegen en verkeer van de Vlaamse overheid al enige tijd aan ‘lifeMACS’, een programma dat werkt aan de ontwikkeling van een brede methodiek voor de levensduurverlenging van betonnen constructies.” In dit kader werd vorig jaar een proefproject met innovatieve monitoringstechnieken (onder meer optische glasvezelsensoren) opgestart op een van de bruggen die voor de aansluiting tussen de A12 en de Brusselse ring zorgt (de verkeerswisselaar in Strombeek-Bever, officieel aangeduid als de W20). “Dit kunstwerk is niet erg beschadigd, maar het is wel een typisch exemplaar dat zich bovendien boven een bijzonder drukke verkeersader bevindt”, verduidelijkt Petra Van Itterbeeck. “Voor een proefbelasting op deze brug werd ze – net als de onderliggende wegen – gedurende een nacht voor alle verkeer afgesloten. Hiermee openden er zich mooie perspectieven om ook de meerwaarde van fotogrammetrie met drones en laserscanning voor deze toepassing te onderzoeken.”

Onderzoek met gecombineerde technologie

De toepassing van fotogrammetrie met drones is zeker niet nieuw voor de inspectie van bruggen. In België bestaan er meerdere gespecialiseerde bedrijven die deze service aanbieden. “Het probleem is dat de techniek moeilijkheden heeft om de onderkant van dergelijke kunstwerken in kaart te brengen”, vertelt Michael de Bouw. “Nochtans is dat essentieel om onder meer betonrot te detecteren. De drones kunnen enkel onder erg lange en/of hoge bruggen vliegen, maar dat zijn voorwaarden die op het Belgische patrimonium zelden van toepassing zijn. Daarom wilden we in deze case onderzoeken of de combinatie met laserscanning een efficiënt alternatief voor de traditionele inspectiemethodes kon opleveren.”

Constructie van 3D-modellen

Concreet werd met deze technologieën enkele weken voor de effectieve proefbelasting eerst een nulmeting gerealiseerd, om vervolgens ook een meting van de brug mét belasting te doen. Michael de Bouw: “Via speciale softwarepakketten zetten we de meetresultaten in puntenwolken om, waarmee vervolgens twee 3D-modellen werden gecreëerd. Door beide met elkaar te vergelijken, konden we de doorbuigingen in 3D evalueren. Deze werden tevens vergeleken met de klassieke nauwkeurige lokale doorbuigingsmetingen die werden uitgevoerd om de precisie te evalueren. In deze specifieke case werden met de innovatieve 3D-meettechnieken (fotogrammetrie met drones en laserscanning) uiteindelijk zelfs doorbuigingen tot 3 mm gedetecteerd, wat een verbluffend resultaat is. Op basis van dergelijke meettechnieken kunnen de ingenieurs van MOW een globaler beeld van het 3D-gedrag van de brug krijgen, waardoor ze de toestand beter kunnen evalueren en de inspectie/controle planning bijsturen. In de praktijk is het ook mogelijk om de modellen te gebruiken om de historiek van de brug bij te houden. Het ingeven van nieuwe informatie en het vergelijken van de gegevens kan trouwens perfect worden geautomatiseerd, wat een enorme tijdwinst met zich meebrengt en bovendien toelaat een globaler en vollediger beeld van de toestand van de brug te krijgen.”

Brug volledig in beeld

Traditioneel wordt de doorbuiging van een brug met een totaalstation in kaart gebracht. Eenvoudig gesteld, worden er markeringen aan de brug en op een referentiepunt in de buurt van dat kunstwerk bevestigd. Deze bewegen niet in tijd. Vervolgens kan de doorbuiging met een totaalstation vrij precies worden berekend door de verschillende markeringen in te lezen. “Het is een methode die voor de specifieke meetpunten
erg nauwkeurige doorbuigingen oplevert. Het is echter onmogelijk om op die manier een beeld van de volledige brug te verkrijgen”, legt Petra Van Itterbeeck uit. “Dit is meteen het grootste verschil met een 3D-meting aan de hand van drones en laserscanning waarmee je wél het volledige kunstwerk in kaart kan brengen. Toch hebben we in het proefproject ook klassiekere meetmethodes toegepast. Zo hadden we een houvast om het beoogde 3D-model te vergelijken met de resultaten die op de traditionele manier werden behaald.”

Sneller en adequater

De onderkant van de brug werd met een laserscanner opgemeten. Dit apparaat stuurt met hoge snelheid lichtpulsen uit, en dit onder een veranderende verticale en horizontale hoek. “Een laserscanner kan een vrij grote oppervlakte in
kaart brengen,” aldus Michael de Bouw. “Daarom hadden we bij deze brug genoeg aan acht meetpunten om een erg accurate puntenwolk annex 3D-model te genereren.” Petra Van Itterbeeck vervolgt: “In dit proefproject wilden we specifiek weten of de brug als één geheel bleef werken. Zouden de dwarsbalken en de brugplaat een deel van de last overnemen wanneer één of meerdere onderdelen zwaar beschadigd zijn? Onze aannames werden zwart op wit bewezen, wat zeker een belangrijke troef van laserscanning is. Daarbovenop kan je ontzettend snel werken. In deze case waren de metingen met de laserscanner op slechts een half uurtje klaar. Dat betekent tijdwinst in uitvoering, maar ook een minder grote impact op het verkeer. Bovendien moet de ingenieur niet specifiek ter plaatse zijn. De metingen kunnen door de laserscannerspecialist gebeuren, waarna de ingenieur het resultaat op zijn bureau evalueert.”

Complementaire technologieën

Laserscanners en fotogrammetrie met drones compenseren elkaars minpunten. Waar de eerste op hun limieten stoten voor het opmeten van de bovenkant van de brug, is precies dat de troef van de tweede technologie. “Met fotogrammetrie en drones kan immers op een erg snelle, veilige en accurate manier een beeld van de bovenkant van de brug worden verkregen”, benadrukt Michael de Bouw. “Ook bij deze oplossing is de snelheid van opmeten een belangrijke troef: op een uurtje was de klus geklaard, en dit zonder enig risico op valpartijen of de noodzaak aan een hoogtewerker. Vandaag is fotogrammetrie een ideale manier om accuraat 3D-metingen van bestaande constructies – bruggen, gebouwen… – uit te voeren, zeker als deze moeilijk bereikbaar of hoger gelegen zijn.” Petra Van Itterbeeck vervolgt: “In de toekomst zullen nog veel andere zaken op die manier worden geïnspecteerd. Zo onderzoekt een collega bij Buildwise het potentieel om scheuren en de oppervlakte van afgebrokkeld beton automatisch te identificeren en te analyseren met behulp van artificiële intelligentie. In theorie kan dat perfect: de eerste resultaten zijn alvast veelbelovend. Het is alleen nog wachten op AI-modellen die voldoende met goede datasets van dergelijke schadepatronen werden getraind. Toch als we scheurtjes van 0,3 mm willen detecteren, wat de typische grens is voor het optreden van duurzaamheidsproblematieken in beton-constructies.”

Verlengen levensduur dankzij digital twin

In dit proefproject verwerkte Buildwise de beelden van de laserscanners en drones met meerdere softwareprogramma’s tot een puntenwolk. Deze werd vervolgens in een 3D-model omgezet om de vervormingen te analyseren. “Uiteindelijk is het de bedoeling om alle metingen en informatie – dus ook deze van de glasvezelsensoren – te gebruiken om een ‘digital twin’ van de brug te maken”, legt Michael de Bouw uit. “Dit is een digitaal model dat een identieke kopie van de brug in werkelijkheid is, dus inclusief (lokale) degradaties. Deze ‘digital twin’ laat toe om de huidige draagcapaciteit van de brug in te schatten.” Petra Van Itterbeeck vervolgt: “Bij dit kunstwerk was de constructie van zo’n ‘digital twin’ niet evident omdat de balken niet allemaal op eenzelfde manier zijn verouderd. Ook was de corrosie van de naspanwapeningen niet identiek. Daarom was een combinatie van metingen, bijkomende informatie en gerelateerde modellen nodig om tot een echte digitale kopie van de werkelijkheid te komen. MOW kan dit gebruiken om er allerhande verouderingsmodellen op toe te passen, met als doel het gedrag van de brug en de impact van renovatiestrategieën na te gaan. De ultieme betrachting is om met deze nieuwe meettechnologieën de levensduur van de bruggen te maximaliseren door middel van een perfect afgestemd onderhoud- en reparatiebeleid. En dat dus zonder enig risico voor de veiligheid van de weggebruikers.”

Dit artikel is tot stand gekomen binnen DroneXperience, een project met de partners Noordzee Drones, Belgian Drone Federation, Embuild Vlaanderen, Bouwunie, Constructiv en Buildwise.

Optische vezelsensoren bewaken dijk in Nieuwpoort

Kristof Caubergs — Wed, 05 Oct 2022 08:24:40 +0000

Te onthouden

Om erosie onder de betonnen plaat van de glooiing in Nieuwpoort vroegtijdig te detecteren, doet MDK een beroep op een netwerk van optische vezel reksensoren.
Een oppervlakte van 280 x 18 meter wordt gemonitord met 140 FBG-sensoren die op een geotextiel onder de betonplaat zijn bevestigd.
Na enkele jaren is er een uitgebreide meethistoriek opgebouwd waarmee de invloed van onder meer temperatuur en getijden in kaart werd gebracht. Afwijkingen hierop kunnen wijzen op lokale problemen en aanleiding geven tot gerichte inspecties en maatregelen.
Op deze manier kan preventief en gericht worden ingegrepen vooraleer er zware schade optreedt. Ook de kost voor inspectie en onderhoud kan worden gereduceerd .

Metingen leveren unieke nieuwe inzichten op

Glooiingen en oevers vormen de waterrand van havengeulen en jachthavens. Ze worden aan golfslag en getijden blootgesteld, wat soms resulteert in schade onder de betonnen dekplaat die niet meteen zichtbaar is. Het agentschap voor Maritieme Dienstverlening en Kust van de Vlaamse overheid besloot om een innovatieve techniek uit te testen om dergelijke schade tijdig te detecteren. Dit gebeurde bij het vernieuwen van de glooiing aan de Kromme Hoek in Nieuwpoort. Concreet werd het geotextiel er met optische vezelsensoren uitgerust.

Het agentschap voor Maritieme Dienstverlening en Kust (MDK) van de Vlaamse overheid is onder meer verantwoordelijk voor een goed kustbeheer. Dat betekent dat het de bestaande infrastructuur, zoals zeedijken, sluizen, stuwen en kaaimuren, alsook oevers en glooiingen, in stand houdt en onderhoudt. De glooiingen in havens die aan de getijden moeten weerstaan, worden veelal opgebouwd met een geotextiel, een waterdoorlatend massief (veelal steenpuin) en een dikke betonplaat. Hoewel deze bouwwijze zich al vele decennia als bijzonder efficiënt bewijst, blijkt ze een achilleshiel te hebben.

Projectingenieur bij MDK Isabelle D’hooghe legt uit: “Onder invloed van de getijden varieert het waterniveau ook aan de landzijde van de glooiing. Dit kan tot erosie leiden, waardoor onder de betonnen platen holtes kunnen ontstaan, met als resultaat dat de glooiing kan bezwijken. Deze holtes zijn vaak pas in een té laat stadium merkbaar, namelijk op het ogenblik dat de betonnen plaat scheurt.”

Interesse in monitoring

Natuurlijk onderwerpt MDK de glooiingen geregeld aan een visuele inspectie. Het kwaad is echter al geschied op het moment dat de betonnen plaat schade vertoont. Om problemen in de kiem te smoren, is het nodig om te weten wat er zich onder de betonnen plaat voordoet. Enige tijd geleden kwam MDK in contact met Com&Sens, een spin-off van UGent die zich specialiseert in condition based health monitoring van beton-, staal- en composietconstructies door middel van optische vezelsensoren. Geïntrigeerd door de mogelijkheden van deze meettechnologie besloot MDK in de aanbesteding voor het vernieuwen van de glooiing aan de Kromme Hoek in Nieuwpoort een onderdeel voor monitoring met optische vezelsensoren op te nemen.

Uitdagende case

Deze opdracht werd uiteindelijk aan Com&Sens toegewezen. Managing associate Geert Luyckx: “Wij werken met Fiber Bragg Grating (FBG) optische vezelsensoren: piepkleine en bijzonder gevoelige sensoren in een glasvezel. Doorheen de jaren hebben we deze oplossing met succes aangewend om het gedrag van uiteenlopende soorten infrastructuur in kaart te brengen. Toch lag de toepassing in de vaargeul van Nieuwpoort niet voor de hand. Het leek ons logisch om de vervorming van het geotextiel te meten. In geval van holtes zal het bovenliggende steenpuin immers druk op het doek genereren, waardoor dit gaat doorhangen. Eerst wilden we de optische vezelsensoren in het geotextiel integreren, maar het productieproces vereiste kleinere types van 80 µm in plaats van 125 µm. Deze waren nog gevoeliger voor beschadiging en dus niet compatibel met een toepassing waarbij het steenpuin rechtstreeks met de optische vezelsensoren in contact komt. Daarom dokterden we een andere oplossing uit waarbij de sensoren op een aparte drager aan de onderkant van het geotextiel werden bevestigd.”

Meetpunten en budget in balans

Com&Sens installeerde een geoptimaliseerd sensornetwerk waarbij één strook op drie van het geotextiel met optische vezelsensoren werd uitgerust. “Zodoende konden we op een oppervlakte van 280 x 18 meter 140 FBG-sensoren plaatsen, die allemaal met de meetcabine zijn verbonden”, aldus Geert Luyckx. “Om het patroon van eb en vloed in kaart te brengen, houden we een meetfrequentie van één meting per twintig minuten aan. Eind 2017 is de monitoring gestart, eind 2021 werden deze data al een eerste keer in detail bestudeerd. In de eerste jaren moest een degelijke historiek worden opgebouwd waaruit de invloed van weer en seizoenen duidelijk kon worden afgeleid.”

Monitoring als leertraject

Intussen heeft Com&Sens op basis van de gecapteerde data een referentiekader ontwikkeld. Bedoeling is dat MDK regelmatig de nieuwe gegevens uitleest om na te gaan of er afwijkingen optreden. Naargelang de bevindingen zal de meetfrequentie worden aangepast. De optische vezelsensoren zijn overigens bijzonder gevoelig: ze detecteren vervormingen van 1 microstrain of 1 micrometer per meter. Geert Luyckx: “De eerste resultaten tonen aan dat er momenteel weinig tot geen holtevorming optreedt en dat de nieuwe dijklichamen zich gedragen zoals ze werden berekend. Dat is een grote geruststelling. In de komende jaren hopen we een beter inzicht te krijgen in de fenomenen die hier spelen. Met deze informatie zal MDK gerichtere acties kunnen ondernemen om schadegevallen op alle glooiingen te vermijden.”

Spectaculaire nieuwe toepassing

In april 2022 schreef Nieuwpoort een Belgische première op haar naam. MDK plaatste in de havengeul de betonnen drempel van de stormvloedkering. “De kering zal voorkomen dat het hinterland overstroomt”, vertelt Isabelle D’hooghe. “Het stalen keerlichaam ligt op de bodem ingebed in een betonnen drempel, een gigantische betonnen constructie van 23,5 x 42,1 x 5 meter die aan beide zijden steunt op twee betonnen landhoofden. De drempel is zo opgebouwd dat onze technici erin kunnen lopen om de infrastructuur en leidingen te controleren.”

Zelfde techniek, andere doelstelling

Vanuit de ervaring met de glooiing dacht MDK meteen aan de mogelijkheden van monitoring. Schade aan de buitenzijde van de drempel valt moeilijk visueel te detecteren. Met optische vezelsensoren wordt op eenvoudige wijze een duidelijker beeld gegeven. De sensoren werden tijdens het constructieproces op de werf aan de wapening bevestigd en mee in de betonnen drempel gegoten. “Tijdens het drogen van het beton komen de optische glasvezels onder grote drukken te staan”, vertelt Geert Luyckx. “Daarom kozen we in deze case voor een type dat met een beschermende glasvezel is omwikkeld. Verder is het grote verschil met de Kromme Hoek dat we hier eerder kwantitatief dan kwalitatief gaan meten. Met andere woorden: bij de glooiing beogen we een trendanalyse, terwijl we de data in deze case zullen gebruiken om het vervormingsgedrag van de constructie te vergelijken met de theoretische berekeningen. De stap naar monitoring is beslist een moedige keuze van MDK. Ik durf zelfs stellen dat het agentschap een pioniersrol vervult in het omarmen van innovatieve technologie om de levensduur van de infrastructuur te maximaliseren en de kosten van reparaties te drukken.”

Meer informatie over monitoring met optische vezel vindt u op www.ovmonitoring.be

Meer inzicht dankzij optische vezelsensoren

Kristof Caubergs — Wed, 05 Oct 2022 07:23:15 +0000

Te onthouden

Het draagvermogen van een funderingspaal hangt af van de uitvoeringstechniek en van de weerstandskarakteristieken van de grondlagen.
Met optische vezel reksensoren wordt een erg gedetailleerd beeld verkregen van hoe een funderingspaal belasting opneemt en deze naar de grond afdraagt.
Op deze manier kunnen uitvoeringstechnieken worden geoptimaliseerd, de prestaties van innovatieve technieken gedetailleerd in kaart worden gebracht en de gemobiliseerde grondweerstanden nauwkeurig worden afgeleid. Dit leidt dan weer tot een efficiënter ontwerp.

Ideaal voor paalbelastingsproeven en ATG

Theorie en praktijk lopen in de bouwwereld ‒ en in de geotechniek in het bijzonder ‒ niet altijd honderd procent gelijk. Daarom voert Franki Foundations wel vaker ‘geïnstrumenteerde paalbelastingsproeven’ uit. Sinds de funderingspalen met optische vezel reksensoren worden geïnstrumenteerd, is de kennis over het gedrag van paalfunderingen spectaculair toegenomen. We evolueren dan ook stilaan naar een wijder verspreide toepassing van deze techniek, zeker nu de ATG-certificatie voor paalsystemen in 2022 zijn intrede maakt.

Dankzij funderingspalen is het mogelijk om zelfs op een weinig draagkrachtige ondergrond toch een duurzame constructie te bouwen. Deze oplossingen zorgen er immers voor dat de belastingen van het gebouw naar dieper gelegen grondlagen worden overgebracht. “Zowel de weerstandskarakteristieken van de grondlagen als de uitvoeringstechniek bepalen de ontwerpparameters van de funderingspalen”, vertelt Maurice Bottiau, general manager van Franki Foundations. “Hoewel we op beide vlakken een enorme technische kennis in huis hebben, blijven het natuurlijk theoretische berekeningen. Daarom kiezen we er al vele jaren voor om geïnstrumenteerde proefbelastingen uit te voeren.

De data die we op deze manier genereren, laten toe om het draagvermogen op de site te verifiëren én gunstigere ontwerpparameters toe te passen. Daarnaast kregen wij – en ook de rest van de sector – door dit soort monitoring meer inzicht in het werkelijke gedrag van funderingspalen. Dit heeft een belangrijke impact gehad op de berekeningen, de uitvoering, de ontwikkeling en de verbetering van paalsystemen. Zo werd vijfentwintig jaar geleden voor de draagkracht over het algemeen meer gerekend op de paalbasis dan op de schachtwrijving. Bij de uitvoering van geïnstrumenteerde paalbelastingsproeven stelden we echter vast dat de gemeten wrijvingsweerstand dikwijls hoger uitvalt dan verwacht.”

Potentieel voor paalbelastingsproeven

Doorheen de jaren is de toegepaste instrumentatie aanzienlijk geëvolueerd. Tot in 2007 werden voornamelijk elektrische rekstrookjes gebruikt, al dan niet geïntegreerd in extensometers. “Helaas was het toepassingsbereik eerder beperkt omwille van de vereiste bekabeling”, aldus Monika De Vos, adjunct-hoofd van de afdeling Geotechniek, Structuren en Beton binnen het WTCB. “Meestal wordt geprobeerd om de sensoren na de paalinstallatie aan te brengen. Dit gebeurt in een stalen reservatiebuis die vooraf aan de paalwapening is bevestigd. Op deze manier wordt het risico op schade aan de sensoren geminimaliseerd.

De doorsnede van zo’n reservatiebuis is echter eerder beperkt. Daarom kon met de traditionele instrumentatie maar een zestal meetpunten over de hele lengte worden aangebracht. Toen we in 2007 met onderzoek naar optische vezelsensoren startten, beseften we vrij snel dat deze technologie ook heel wat potentieel voor funderingspalen heeft. Zo zijn optische vezelsensoren dermate klein dat ze gemakkelijk in een stalen koker kunnen worden aangebracht. Indien nodig kunnen ze zelfs voor de installatie van de paal op de wapening worden bevestigd. Daarnaast kent de optische vezeltechnologie het grote voordeel dat de vervorming met één kabel op tientallen punten kan worden opgemeten. Dit laat toe om een volledig zicht op het gedrag van de paal onder belasting te krijgen en zo de verdeling van zowel de wrijvings- als in kaart te brengen.”

Getest en goedgekeurd

Technische uitdagingen vragen innovatieve oplossingen en openen de deur voor de toepassing van nieuwe technologieën. “In 2012 kregen we de vraag van BESIX om een geïnstrumenteerde belastingsproef op een paal van 36 meter uit te voeren”, vervolgt Monika De Vos. “Dit was een uitzonderlijke opdracht: nooit eerder hadden we een geïnstrumenteerde test op een funderingspaal van die lengte gedaan. Sowieso was de traditionele methode met rekstrookjes uitgesloten. Om het benodigde aantal meetpunten te halen, zou immers heel veel bekabeling nodig zijn. Kortom, dit was de ideale case om optische vezelsensoren uit te testen. De resultaten waren dermate impressionant dat de bal aan het rollen is gegaan.” Maurice Bottiau sluit daarbij aan: “De hoeveelheid data en de accuraatheid van de metingen hebben de deur naar heel wat nieuwe mogelijkheden en inzichten geopend. Omwille van de kostprijs is het nog lang geen techniek die overal en altijd kan worden uitgevoerd. Toch staan er intussen een 25-tal geïnstrumenteerde paalbelastingsproeven met optische vezelsensoren op ons conto. Telkens met verbluffende resultaten.”

Inzichten smaken naar meer

Tot op vandaag worden optische vezelsensoren vooral in het kader van onderzoeksactiviteiten toegepast. Franki Foundations vindt de techniek bijvoorbeeld ideaal om innovaties en optimalisaties te testen. Toch zou Maurice Bottiau de optische vezel graag meer courant terugvinden. “Het zou een goede zaak zijn indien het gedrag van funderingspalen beter in kaart zou worden gebracht”, vertelt hij. “In de jaren zeventig en tachtig werden op vraag van de openbare besturen nog heel wat controleproeven uitgevoerd. Dit veranderde echter toen er nauwkeurigere rekenmodellen werden geïntroduceerd. Dit leidde tot een situatie waarin quasi niet meer werd gecontroleerd omdat de sector pretendeerde te weten hoe een paal zich gedraagt. Met de introductie van nieuwe paalsystemen ‒ de zogenoemde grondverdringende schroefpalen ‒ zijn belastingsproeven terug op het voorplan gekomen. Het WTCB en enkele aannemers hebben tussen 1998 en 2002, met de steun van de FOD Economie, in twee proefcampagnes geïnvesteerd, enerzijds in zand en anderzijds in klei. Hieruit kon erg veel worden geleerd over het werkelijke gedrag van funderingspalen. Ook op erg grote werven worden optische vezelsensoren wel eens ingezet. Toch is er ruimte voor veel meer toepassingen. Een wijdverspreid gebruik van deze technologie zou zeker helpen om nog betere concepten te ontwerpen.”

Duwtje in de rug dankzij ATG

De interesse in geïnstrumenteerde paalbelastingsproeven met optische vezelsensoren neemt toe. Zeker voor het behalen van een technische goedkeuring met certificatie (ATG) lijkt een cruciale rol voor deze technologie weggelegd. Monika De Vos: “De voordelen voor de aannemers liggen voor de hand: met dergelijke ATG kunnen ze de klant bewijzen dat hun paalsysteem aan bepaalde eisen voldoet. Het laat tevens toe om gunstigere ontwerpparameters te hanteren en dus tot een efficiënter ontwerp te komen. Om zo’n certificaat te verkrijgen, moeten de prestaties van het paalsysteem in de praktijk worden aangetoond. Daartoe zijn niet alleen meerdere proeven in verschillende grondsoorten nodig, maar ook bewezen en nauwkeurige meetmethodes. De kleine diameter van de paal in combinatie met de toenemende lengtes zorgt ervoor dat eigenlijk enkel optische vezelsensoren daarvoor toepasbaar zijn. Als extraatje zijn er ook veel meer meetgegevens, wat natuurlijk eveneens een belangrijke rol speelt in het toekennen van het ATG-certificaat.”

Meer informatie over monitoring met optische vezel vindt u op www.ovmonitoring.be

Optimalisatie en risicobeperking van Oosterweelwerken

Kristof Caubergs — Tue, 20 Sep 2022 14:44:18 +0000

Te onthouden

Om het ontwerp en de uitvoering van de Oosterweelverbinding te optimaliseren, investeerde Lantis de voorbije tien jaar in verschillende proefprojecten. Zeker de 24 meter diepe proefput springt hierbij in het oog.
Het hoofddoel van deze proefput was het nauwkeuriger in kaart brengen van de eigenschappen van de ondergrond, in het bijzonder deze van de Boomse klei.
Er werd een beroep gedaan op een erg uitgebreid palet aan monitoringsystemen, zoals optische vezel reksensoren, waterspanningsmeters, verticale en horizontale inclinometers en zettingsbakens.
Dankzij deze voorafgaandelijke proefcampagnes konden kostenbesparende ontwerpoptimalisaties worden doorgevoerd. Daarenboven zijn heel wat onzekerheden weggewerkt en verlopen het ontwerp en de uitvoering veel vlotter.

Monitoring in proefput brengt bodemgedrag in kaart

Oosterweel is het grootste infrastructuurproject dat België ooit heeft gekend. Om onnodige vertraging en kosten te vermijden, heeft bouwheer Lantis ‒ onder meer voor het gedeelte Kanaaltunnels ‒ vooraf minutieus zijn huiswerk gemaakt. Zo werden de ondergrond en verschillende uitvoeringstechnieken al in de periode 2013-2015 uitgebreid getest door middel van een 24 meter diepe proefput. Hierbij zorgde een bijzonder uitgebreid scala aan e monitoring voor een ongekend inzicht in het onvoorspelbare gedrag van de Boomse klei.

Meer inzicht nodig

De Boomse klei is een grondsoort die over het hele projectgebied van de Oosterweelverbinding voorkomt en erg specifieke eigenschappen heeft. Zo is ze erg plastisch en stijf, en heeft ze de opvallende eigenschap om uit te zetten wanneer bovenliggende grond wordt weggegraven. Bovendien houdt dit zwelfenomeen tientallen jaren aan: zo stijgen de tunnelinritten van de Kennedytunnel (die in de jaren zestig werd gebouwd) nog steeds met 1 à 2 mm per jaar. Ook is de Boomse klei niet waterdoorlatend. “Hierdoor kan deze grondlaag zelf als waterdicht scherm fungeren”, aldus Benoit Janssens, teamleider Civieltechnische Bouw en Geotechniek van Lantis.

“Bij de aanleg van tunnels of het bouwen van bruggen is dat natuurlijk enorm kostenbesparend. Helaas laten de mechanische eigenschappen van de Boomse klei zich moeilijk definiëren, en dat ondanks vele jaren onderzoek. Omdat deze grondlaag quasi overal in het Oosterweelgebied voorkomt, wilden we voor de aanvang van de werken graag meer inzicht in het gedrag ervan bekomen. Dit zou ons toelaten om de bouwprocessen te optimaliseren, wat een gunstig effect op het budget en de levensduur van de kunstwerken zou hebben.”

Testen in reële omstandigheden

Het was onmogelijk om via onderzoek op laboschaal het verhoopte inzicht te krijgen. Daarom besliste Lantis om de bouw van de Kanaaltunnels in echte omstandigheden te simuleren. “Aan het Noordkasteel van Antwerpen zit de Boomse klei het minst diep in de ondergrond”, vervolgt Benoit Janssens. “Daarom hebben we op deze locatie een 24 meter diepe proefput gebouwd, tot aan de top van de Boomse klei. Daarbij werden ook een aantal uitvoeringstechnieken getest, zoals het intrillen en inheien van 30 meter lange damplanken ‒ tot 6 meter in de Boomse klei ‒ en het graven van diepwanden in aangevulde grond.”

Onderzoek naar zwel

Een van de belangrijkste onderwerpen van de hele proefcampagne was het in kaart brengen van de ‘zwel’ van de Boomse klei. “Wanneer de bovenliggende lagen worden verwijderd, zal de Boomse klei de neiging hebben om op te veren”, verduidelijkt Jan Couck, geotechnisch ingenieur aan de afdeling Geotechniek van het departement Mobiliteit en Openbare Werken van de Vlaamse overheid. “Op zich is dat geen uitzonderlijk fenomeen, ware het niet dat de zwel van deze bodemlaag meerdere centimeters kan bedragen en zich gedurende tientallen jaren kan manifesteren. Bovendien bestaat er totaal geen eensgezindheid over hoelang en op welke manier dit fenomeen zich voordoet. In zo’n bodem is differentiële vervorming van tunnels een reëel risico. Daarom wilden we een correct beeld krijgen van de krachten die de Boomse klei op de infrastructuur zou uitoefenen. Zo kan deze correct worden ontworpen en wordt scheurvorming in de structuur vermeden.”

Krachten bundelen

Om een accuraat beeld te krijgen, zette Lantis ‒ op aanraden van studiebureau THV RoTS ‒ een grootse proefcampagne op poten. Hiertoe werd een projectgroep samengebracht met de afdeling Geotechniek van het departement Mobiliteit en Openbare Werken van de Vlaamse overheid, het Labo Geotechniek en Monitoring van het WTCB, en het aannemingsbedrijf Denys. “De eerste partij lag voor de hand, aangezien de afdeling Geotechniek het volledige ontwerpproces opvolgt en later ook mee voor de opvolging van de infrastructuur zal instaan”, vertelt Benoit Janssens. “Het WTCB had op dat moment al heel wat ervaring met monitoring met optische vezeltechnologie, ook in ruwe omstandigheden. Bovendien had ze toen al de nodige expertise in huis om de meetgegevens te analyseren en te interpreteren. De grootste uitdaging lag dus in het vinden van een aannemer die bereid was om met de aanwezige meetapparatuur rekening te houden. Deze zou immers grotendeels voor de start van de bouwwerkzaamheden worden geïnstalleerd omdat de Boomse klei al beweegt vanaf het moment dat aan de bovenste grondlaag wordt geraakt. Natuurlijk vereiste dit een precaire benadering door de aannemer om te vermijden dat de apparatuur schade zou oplopen. Tevens moest deze partij flexibel op veranderingen kunnen en willen inspelen. Een testproject is immers geen mathematische zekerheid. Integendeel, we wisten op voorhand dat het een leertraject van vallen en opstaan zou zijn.”

Interessant leertraject

Denys was meteen overtuigd van de relevantie van de proefput. Geotechnisch ingenieur Kristof Van Royen legt uit waarom: “Als toonaangevend aannemingsbedrijf proberen we proactief op toekomstige trends in te spelen. Tien jaar geleden was al duidelijk dat technologie een steeds grotere plaats in ons werkdomein zou gaan innemen. Vooral op het vlak van monitoring waren de verwachtingen toen – en nog steeds – hooggespannen. Toch behoren dergelijke oplossingen niet tot onze corebusiness. En wat je niet kent, kan je niet gebruiken. Dus was deze proefput voor ons een gedroomde kans om te ontdekken wat meetapparatuur allemaal in petto had. Onze participatie is niet voor niks geweest: dit testproject heeft ons uitzonderlijk veel kennis bijgebracht en ons gemotiveerd om uit onze comfortzone te treden.”

Breed palet aan sensoren

Lantis gaf de projectgroep de ruimte om alle mogelijke monitoring toe te passen. Jan Couck: “De hele winkel van meetinstrumenten was aanwezig: van horizontale en verticale inclinometers, klassieke zettingsbakens en verschillende types waterspanningsmeters, over 3D-laserscanning, tot optische vezel reksensoren voor het opmeten van de vervormingen van de damplanken en de stempelkrachten. Tevens werd bewust gekozen om een breed palet van parameters met meerdere types van meettoestellen en sensoren in kaart te brengen. Enerzijds gaf ons dit inzicht in de mogelijkheden van de technologie en de werking/betrouwbaarheid van de toestellen bij gebruik in ruwe omstandigheden. Anderzijds dekten we op die manier eventuele schade aan de instrumenten proactief in.”

Inzichten op vele vlakken

Naast de proefput vonden er nog andere proefcampagnes plaats. Zo werd met een heiproef nagegaan op welke manier damplanken en stalen buispalen op diepte konden worden gekregen en welke geluid- en trillingshinder daarmee gepaard ging. Benoit Janssens: “Ook hier stond monitoring centraal om antwoorden te krijgen. Idem dito voor een specifieke proefcampagne om het draagvermogen van diepwanden in de Boomse klei te onderzoeken.” Jan Couck vervolgt: “Het Oosterweelproject is dermate omvangrijk en complex dat we op voorhand wisten dat we op de grenzen van de technische kennis zouden stoten. Daarom waren deze proefcampagnes zo belangrijk: we wilden de onzekerheid op grondparameters reduceren en de haalbaarheid van bepaalde uitvoeringstechnieken zelf uittesten vooraleer we de opdracht aan de betrokken aannemers toekenden.”

Investering die zich terugverdient

Het hoeft geen betoog dat de proefput massaal veel data opleverde. “Het was een hele klus om de gigantische stroom aan informatie te verwerken en te interpreteren”, aldus Jan Couck. “Toch zijn we er als projectgroep in geslaagd om bijzonder interessante resultaten uit dit project te halen.” Benoit Janssens verduidelijkt: “Zo kregen we een accuraat beeld van de zwel van de Boomse klei en bleken de algemene karakteristieken op korte termijn beter te zijn dan ingeschat op basis van de laboproeven. Ook boden de bovenliggende zandlagen een grotere stijfheid dan verwacht.

Aan de hand van de meetresultaten konden de numerieke ontwerpmodellen worden gekalibreerd, wat toeliet om de ontwerpparameters te verfijnen. Met als resultaat dat we tot lichtere en dus goedkopere constructies zijn gekomen.” Jan Couck vervolgt: “Omdat de Boomse klei in heel Vlaanderen voorkomt, zijn de resultaten bruikbaar voor vele andere projecten waarmee de Vlaamse overheid bezig is. De eenmalige kost en inspanning zullen op deze manier nog vele jaren renderen.” Benoit Janssens bevestigt: “Inderdaad, de tijd en het geld dat we in de proefput hebben gestoken, zal zich zonder twijfel terugverdienen. Zo konden we uit de test concluderen dat we voor de tunnels een andere bouwmethode konden toepassen die veel goedkoper is. Naderhand hebben we ook gemerkt dat er minder discussies met de aannemers zijn omwille van de duidelijkheid over de grondparameters. Het optimaliseren van de ontwerpparameters en uitvoeringstechnieken zal bovendien de kwaliteit van de kunstwerken ten goede komen.”

Proefput speelt voortrekkersrol

Vandaag zijn er al veel werken van het Oosterweelproject in uitvoering. Toch zal het jaren duren vooraleer alles is opgeleverd. “Er zijn zelfs meerdere kunstwerken waarvoor de uitvoeringsmethode nog niet is bepaald”, aldus Benoit Janssens. “Dankzij onze positieve ervaringen met monitoring in de proefput wordt deze oplossing intussen al vaker aangewend om de juiste technieken en ontwerpparameters te definiëren. Bij de hele projectgroep is er nu een mentaliteit van ‘meten is weten’. We beseffen dat monitoring de perfecte manier is om aan risicobeperking en optimalisering te doen.” Gust Van Lysebetten, adjunct-labohoofd van het labo Geotechniek van het WTCB, besluit: “In België zijn de mogelijkheden van monitoring nog te weinig gekend. Op dat vlak heeft de proefput een ongelofelijke voortrekkersrol gespeeld. Met dit indrukwekkende project was het vrij eenvoudig om de mogelijkheden en voordelen van monitoring in het algemeen en van optische vezel sensortechnologie in het bijzonder in de schijnwerpers te zetten.”

Meer informatie over monitoring met optische vezel vindt u op www.ovmonitoring.be

Monitoring als waakhond in Waaslandtunnel

Kristof Caubergs — Sun, 11 Sep 2022 13:19:49 +0000

Te onthouden

Een uitdagende zone bij de renovatie van de Scheldekaaien in Antwerpen was de kruising met de Waaslandtunnel.
Om een eventuele negatieve impact van de werken op de onderliggende tunnel vroegtijdig te detecteren, werd deze vanaf een jaar voor de werken grondig gemonitord.
De combinatie van de metingen en machine learning-technieken liet toe om op erg nauwkeurige wijze anomalieën in het vervormingsgedrag van de tunnel te detecteren.
Dankzij de monitoring konden de werken worden uitgevoerd terwijl de Waaslandtunnel in alle veiligheid voor het verkeer openbleef

Impact renovatie Kaaimuren minutieus in kaart gebracht

De historische Scheldekaaien in Antwerpen vertonen al langer stabiliteitsproblemen. Om calamiteiten te voorkomen, worden sinds 2014 ingrijpende renovatie- en vernieuwingswerken aan de kaaimuren uitgevoerd. De stabilisering ervan boven de Waaslandtunnel was een bijzonder precaire fase in dit masterplan. Daarom werd met een intensieve monitoring-campagne nagegaan of deze werken geen nefaste invloed op deze infrastructuur zouden hebben.

De kaaimuren langs de Schelde in Antwerpen zijn nooit een toonbeeld van geslaagde infrastructuur geweest. Vrij snel na hun bouw (eind 19de eeuw) ontstonden er stabiliteitsproblemen die nooit volledig konden worden verholpen. “De grote boosdoener is de ondergrond van Boomse klei die overgeconsolideerd is”, aldus Koen Segher, projectingenieur bij de Vlaamse Waterweg. “Van zodra deze grondlaag ruimte krijgt of wordt ontlast, heeft ze steeds de neiging om uit te zetten. Daarnaast is er te weinig rekening gehouden met de grondwaterstand.

Hierdoor zijn de kaaimuren onvoldoende voorzien op de wisselende waterstanden ten gevolge van de getijden. Bovendien zorgen de klimaatwijziging en de verdieping van de Schelde ervoor dat het verschil tussen hoog- en laagtij alsmaar groter wordt. Om een duurzame bescherming op lange termijn te bieden, moeten de kaaimuren gestabiliseerd en gedeeltelijk vernieuwd en/of verhoogd worden. Dit project werd in een masterplan gegoten. Het onderdeel kaaimuurstabilisatie is intussen voor meer dan de helft uitgevoerd.

Oplossing gezocht en gevonden…

Maar liefst zeven kilometer Scheldeoever moest onder handen worden genomen. Het traject werd opgedeeld in verschillende zones met elk hun eigen uitdagingen. Voor elke sectie was een onderzoek naar de meest geschikte stabilisatiemethode vereist. Wim Salens, projectingenieur bij studiebureau SBE: “Volgens onze berekeningen was het ontlasten van de bestaande kaaimuren in de meeste gevallen de beste oplossing. Aan de landzijde voorzagen we een nieuwe diepwand die met groutankers is verankerd. De ruimte tussen de kaaimuur en de diepwand werd uitgegraven tot aan de laagwaterlijn van de Schelde en overdekt met een dakplaat. Door vervolgens in de oude kaaimuur gaten te boren, kan het water tijdens de getijden deze holle ruimte in- en uitstromen. Het is een oplossing die de waterdruk op de oude kaaimuur neutraliseert, wat zich logischerwijze vertaalt in een positief effect op de stabiliteit. Daarnaast werd aan de teen van de oude kaaimuur ook een steunberm van breuksteen geplaatst.”

… met uitzondering van stuk boven tunnel

Deze oplossing bleek bijzonder interessant en waardevol te zijn, weliswaar met uitzondering van de zone tussen het Loodswezen en het Steenplein waaronder zich de Waaslandtunnel bevindt. “De schuine groutankers introduceren een grote verticale kracht in de diepwand die op haar beurt aanleiding zou geven tot een grote verticale belasting op het dak van de tunnel”, verduidelijkt Wim Salens. “Daarom stelden we voor om er lokaal met een horizontale verankering van de diepwand te werken, via legankers verbonden met diepwandbaretten. Zo viel de verticale kracht in de diepwand weg. Het Agentschap voor Wegen en Verkeer eiste echter bewijzen dat ook deze oplossing geen schadelijke krachten op de tunnel zou uitoefenen. Een intensieve monitoring lag voor de hand, en dit zowel voor en tijdens als na de werken.”

Totaalpakket van monitoring

SBE besloot zelf een plan van aanpak op het vlak van monitoring uit te werken. “Dit was geen evidente opdracht omdat het gedrag van een tunnel zich moeilijk laat definiëren”, legt Wim Salens uit. “Er zijn immers veel factoren die voor krachten en vervormingen kunnen zorgen. Uiteindelijk hebben we ons op meerdere studies en een analyse van de Liefkenshoekspoorwegtunnel gebaseerd om een monitoringpakket samen te stellen. Om een totaalbeeld van het gedrag te verkrijgen, opteerden we voor een cocktail van rekstrookjes en trillings-, afstands- en temperatuurmetingen. Sowieso wilden we de invloed van temperatuur, de getijden, het verkeer in de tunnel, en de werken aan de kaaimuur gedetailleerd in kaart brengen. De monitoring moest zich toespitsen op de versterkte zone van de tunnel, waar trekstaven in het dak boven de rijweg instaan voor het opnemen van extra belastingen afkomstig van de bovenliggende kaaimuur.”

Plan vertaald naar praktijk

Het eisenpakket werd in een offertevraag gegoten die uiteindelijk aan de afdeling Bouwmechanica (departement Burgerlijke Bouwkunde) van de KU Leuven werd toegekend. “Wij gingen aan de slag met de aanzet die SBE had gegeven”, vertelt Kristof Maes, postdoctoraal onderzoeker aan de afdeling Bouwmechanica van de KU Leuven. “Het was onze taak om de juiste apparatuur te kiezen om zodoende een nauwkeurige monitoring mogelijk te maken. Voor de rekmetingen op het beton en de trekstaven werden klassieke resistieve rekstrookjes gebruikt. De ovalisatie van de tunnel werd opgemeten met behulp van nauwkeurige lasergebaseerde afstandsmeters. De temperatuur van het beton en de lucht werd met behulp van thermokoppels in kaart gebracht. Ten slotte kregen we een beeld van de trillingen van de dakplaat boven de rijweg met behulp van versnellingsopnemers. Om een verstoring van het verkeer bij het installeren van de sensoren te vermijden, besloten we ze te plaatsen in de luchtschachten die voor de toevoer van propere lucht en de afvoer van vuile lucht zorgen. Deze bevinden zich immers respectievelijk onder het wegdek en boven het dak van de tunnelkoker. De uitleesunit installeerden we in het verluchtingsgebouw op de rechteroever van de Schelde, zodanig dat deze te allen tijde voor eventuele interventies bereikbaar was.”

Zelflerende systeemidentificatie

Een jaar voor de start van de werken werd met de monitoring een aanvang genomen. Dit betekende meteen ook de start van een enorme data-acquisitie. Alle verzamelde gegevens werden door KU Leuven gebruikt om een model te ontwikkelen dat het gedrag van de tunnel in normaal regime kan voorspellen (dus wanneer er geen werken plaatsvinden). Hiertoe werd gebruikgemaakt van zogenaamde machine learning- technieken. “Eenvoudig gesteld, vergelijkt deze applicatie de nieuwe meetgegevens constant met deze die voorheen werden verzameld”, legt professor Stijn François van de afdeling Bouwmechanica aan de KU Leuven uit. “De software legt daarbij verbanden tussen de verschillende meetgegevens. Zoals dat klassiek het geval is, worden bij het overschrijden van bepaalde drempelwaarden van vervormingen of verplaatsingen alarmen gegenereerd. Daarbovenop kan echter ook erg nauwkeurig worden nagegaan of de tunnel zich al dan niet anders gedraagt onder invloed van een gewijzigd belastingspatroon of ten gevolge van een eventueel structureel probleem. In deze case gaven bijkomende modelsimulaties een gedetailleerd inzicht in het gedrag van de tunnel. Zo leerden we bijvoorbeeld dat thermische inertie een belangrijke rol speelt, naast de temperatuur in het algemeen en de getijdenwerking.

Belastingsproef kaaimuur

Uiteindelijk werd beslist om in de zone boven de Waaslandtunnel geen stabilisatie van de kaaimuur toe te passen. “Door lokale omstandigheden bleek het niet mogelijk te zijn om de voorziene verankering te plaatsen”, verduidelijkt Wim Salens. “Als alternatief werd op de kaaimuur een belastingsproef uitgevoerd om na te gaan of deze onder de gegeven ontwerpbelasting stabiel was. Gedurende een periode van twee weken werd stapsgewijs een belasting van drie ton per vierkante meter aangebracht.

Hierbij volgden we de bewegingen van de kaaimuur op door middel van inclinometers en topografische metingen.” Kristof Maes vervolgt: “Tegelijkertijd controleerde KU Leuven nauwgezet de impact op de tunnel. Het was heel interessant om te zien hoe de invloed van de belastingsproef zo gedetailleerd in kaart kon worden gebracht. De monitoring bleek bijgevolg een bijzonder accurate ‘waakhond’ te zijn. Dankzij de alarmering zouden potentiële problemen met overbelasting meteen kunnen worden gedetecteerd. Uiteindelijk werden geen zorgwekkende overschrijdingen vastgesteld. Toch was deze aanpak geen overbodige luxe aangezien de Waaslandtunnel de hele tijd openbleef voor het verkeer.”

Win-win voor alle partijen

Twee maanden na de werken werden de sensoren verwijderd. “Natuurlijk zou het vanuit onderzoekstandpunt interessant zijn om het gedrag van de tunnel blijvend in kaart te brengen”, legt Stijn François uit. “Voor de Vlaamse Waterweg – die de monitoring financierde – zou dat echter weinig toegevoegde waarde met zich meebrengen. Bovendien was het monitoringprogramma opgesteld om voor de duur van de werken mee te gaan. Bij een meting gedurende de volledige levensduur van de constructie zouden we wellicht voor andere sensoren en bevestiging hebben geopteerd.” Wim Salens vervolgt: “Het was een project dat voor elke betrokken partij interessant was. Voor ons bleek monitoring in deze case een bijzonder betrouwbaar middel voor het bewaken van moeilijk te modelleren kritieke infrastructuur.” Koen Segher: “Ook voor de Vlaamse Waterweg was het een erg positieve ervaring. We zijn onder de indruk van deze meetcampagne en de achterliggende analysetechnieken. Het is duidelijk dat zo’n oplossing toelaat om alles erg nauwkeurig op te volgen en de minste afwijkingen van het normale gedrag te detecteren. Daarom is de kans reëel dat we dergelijke technieken ook voor andere projecten zullen inschakelen.”

Lees meer: Maes, K., Salens, W., Feremans, G., Segher, K., Francois, S. (2021). Anomaly detection in long-term tunnel deformation monitoring. ENGINEERING STRUCTURES, 250, Art.No. ARTN 113383. doi: 10.1016/j.engstruct.2021.113383

Meer informatie over monitoring met optische vezel vindt u op www.ovmonitoring.be

Van installateur naar leverancier van totaaloplossingen

Kristof Caubergs — Wed, 01 Jun 2022 12:58:11 +0000

Waarde over de hele levenscyclus van het gebouw

Digitalisering zet zich door in elke sector. Ook in de bouwsector is deze op kruissnelheid, hoewel ze zeker geen voorloper was. VMA wist al vrij snel dat deze evolutie er zat aan te komen en ontwikkelde vanuit haar ervaring in andere sectoren een ‘smart’ totaalconcept van gebouwtechnieken, gebaseerd op standaardisatie en automatisatie. Hierdoor is de onderneming niet langer een pure installateur, maar biedt ze ook eigen oplossingen aan waarin optimaal energieverbruik en slim onderhoud een centrale rol spelen. En daar plukken niet alleen de klanten de vruchten van, maar ook VMA wanneer het als onderhoudsbedrijf optreedt.

VMA is een bedrijf dat actief is in het volledige spectrum van multitechnische installaties en technologie. De focus ligt op vier domeinen: building technologies, infra, automotive en processing & manufacturing technologies. “Het is logisch dat deze ‘poten’ kennis uitwisselen”, vertelt Pascal Kinoo, commercieel verantwoordelijke van VMANAGER. “Deze kruisbestuiving resulteert gegarandeerd in ideeën waarmee VMA het verschil kan maken, zeker in dit tijdperk waar technologie en gebouwen steeds vaker in één adem worden genoemd. We beseffen al vele jaren dat ‘smart buildings’ de toekomst zijn en dat we daar als bedrijf een grote meerwaarde kunnen bieden.

Daarom zijn we al in 2010 gaan nadenken over hoe we het concept Industrie 4.0 – dat we goed kennen van de automotive- en procesindustrie – naar de gebouwenwereld konden vertalen. We gingen aan de slag met onze expertise over industriële automatisering en ontwikkelden een totaaloplossing voor technieken. Deze omvat niet alleen de uitwerking, de implementatie en het onderhoud van elektrische en HVAC-installaties, maar ook de integratie, de automatisering en de sturing via een gebouwbeheersysteem. Belangrijke eigenschappen van Industrie 4.0 die we in dit verhaal hebben meegenomen, zijn standaardisatie, openheid en flexibiliteit. Het hoeft dan ook niet te verbazen dat het gebruik van een industriële PLC centraal staat in de oplossing die we hebben gecreëerd. Deze vormt als het ware ‘het brein’ van het gebouw. Op die manier creëren we een open source verhaal waarin ook andere partijen een hoofdstuk kunnen schrijven. Hierdoor kunnen de klanten de verschillende modules gefaseerd implementeren en zijn ze hiervoor niet aan één specifieke partij gebonden.”

'SMART' totaaloplossing

VMA werkt al verschillende jaren aan een totaalpakket van oplossingen om duurzame en comfortabele gebouwen te realiseren en aan energieoptimalisatie te doen. Hiervan is VMANAGER het resultaat. Dit omvat in de eerste plaats een overkoepelend systeem voor gebouwsturing (gebouwbeheersysteem) en een datahub waaraan nieuwe diensten kunnen worden gekoppeld (BOS, of Building Operating System). Met dit luik – dat de naam ‘VMANAGER Connect’ kreeg – wil VMA de scheiding doorbreken die nog al te vaak tussen verschillende gebouwentechnieken bestaat. “Veel systemen in gebouwen vormen een ongelofelijk interessante bron van data”, aldus Pascal Kinoo. “Het samenbrengen van deze gegevens kan tot heel wat nieuwe inzichten leiden, bijvoorbeeld om de energieconsumptie, -productie en -opslag te sturen en optimaal op elkaar af te stemmen. VMA zit op alle lagen aan de bron, van machinesturing tot gebouwbeheersysteem. We kunnen onze klanten enorm veel toegevoegde waarde bieden door systemen met elkaar te verbinden en optimaal te regelen. Met ‘VMANAGER Connect’ bundelen we al onze kennis over gebouwen en brengen we een ‘smart’ totaaloplossing die steunt op de data van een gebouwbeheersysteem, alle technische installaties en eventuele andere systemen. We gebruiken de gegevens om een intelligente omgeving te creëren met optimaal energieverbruik en slim onderhoud als centrale waarden. Natuurlijk blijven de klanten de keuze behouden tussen een totaaloplossing of pakweg enkel een sturingssysteem. Logisch, want elk gebouw is anders en de noden van de gebruikers lopen sterk uiteen. Met ‘VMANAGER Connect’ zijn we in staat om op de specifieke wensen van elk type klant in te spelen.”

Groeiende interesse in ESCO

Aanvullend lanceerde VMA in 2019 een aanbod aan energieprestatiediensten, of kortweg ESCO-diensten. Dit gebeurt vandaag onder de noemer ‘VMANAGER Performance’. “We kozen ervoor om via VMANAGER ESCO-diensten aan te bieden om actief bij te dragen aan het duurzamer en energieperformanter maken van gebouwen”, aldus Joris Wouters, BU manager smart & sustainable building management bij VMA. “Binnen de CFE-groep – waarvan VMA deel uitmaakt – hebben we al heel lang ervaring met tal van ‘design & build’-formules. Heel vaak maakten garanties op energieprestaties hier echter geen deel van uit. Vanuit onze bezorgdheid over de klimaatverandering en de wil om onze klanten een dienstverlening te bieden die kwaliteit op lange termijn garandeert, hebben we beslist om ESCO-diensten aan de klanten aan te bieden. Hiermee stellen we de klanten renovaties voor die toelaten om de energieprestaties aanzienlijk te verbeteren. De klant krijgt hierbij ook concrete garanties over de energiebesparingen die zullen worden gerealiseerd.” “Kunnen we binnen een project de beide ‘poten’ van VMANAGER combineren, dan doen we dat heel graag”, vult Pascal Kinoo aan. “Dat zorgt er namelijk voor dat we een grote stap vooruit kunnen zetten in de optimalisatie van de performantie van een gebouw. De lijn tussen ‘wat is gebouwenbeheer?’ en ‘wat zijn energieprestatiediensten?’ is heel dun geworden. Het gebouwbeheersysteem en de energieprestatiediensten vormen een sterk verbonden tandem. Zo laat het gebouwbeheersysteem toe om vroegtijdig problemen met het energieverbruik te detecteren en heb je om aan energiebeheer te doen de tools nodig om te kunnen ingrijpen in de regeling van de gebouwinstallaties. We zien dat de interesse in het totaalpakket de laatste tijd serieus is toegenomen. Woonzorgcentra zijn bijvoorbeeld een segment waarin heel wat projecten lopende zijn, maar ook voor andere toepassingsdomeinen is het potentieel enorm.”

Eindeloze mogelijkheden

Vandaag is nog maar het topje bekend van de gigantische berg aan toepassingen die de combinatie data en digitale connectiviteit in petto heeft. Daarom blijft VMANAGER werken aan nieuwe oplossingen om het aanbodpakket uit te breiden. “We bieden vandaag al een app waarmee gebruikers de beschikbaarheid aan parkeerplaatsen kunnen raadplegen, een vergaderzaal kunnen reserveren of de klimatisering kunnen aanpassen. Deze app fungeert ook als inputkanaal richting het ticketingsysteem voor de onderhoudsdienst. Daarnaast is het een tool om de prestaties van het gebouw aan de beheerder te rapporteren. De mogelijkheden van de app worden nog dagelijks verder uitgebreid”, vertelt Joris Wouters. “Onze creativiteit wordt telkens weer gedreven door de vraag hoe we data kunnen aanwenden om toegevoegde waarde voor de gebruikers van een gebouw – eindgebruiker, huurder, property manager en eigenaar – te genereren. Hierbij spreken we niet uitsluitend in termen van duurzaamheid. De voordelen kunnen zich ook manifesteren in een verhoogd comfort of een betere ‘user experience’. Omdat we een open systeem aanbieden, zijn de mogelijkheden niet beperkt tot een standaardaanbod aan applicaties in VMANAGER. Het is immers mogelijk om oplossingen van derden vlot in het geheel te integreren. Een mooi voorbeeld is de toevoeging van een toepassing die toelaat om vanop kantoor een bestelling bij de broodjeszaak in de buurt te plaatsen. De gebruikers bestellen zelf hun lunch via de app, de horecazaak krijgt het order via mail binnen en brengt het geheel van bestellingen tegen de lunchtijd tot bij de klant.”

Hoofdzetel wordt testsite

De eigen uitvalsbasis is de voorbije jaren het uitgelezen terrein geweest om de nieuwe oplossingen uit te testen. Pascal Kinoo: “VMA besloot in 2019 om de hoofdzetel in Sint-Martens-Latem uit te breiden en grondig te renoveren. Dit was in dezelfde periode waarin we VMANAGER aan het uitdenken en ontwikkelen waren. We kregen een blanco canvas dat we op innovatieve en toekomstgerichte wijze mochten beschilderen. Er golden slechts een handvol voorwaarden: het management wenste een ‘smart’ en gebruiksvriendelijk kantoor dat energie-efficiënt is, dat stimuleert om optimaal te presteren en waarin het tegelijk aangenaam vertoeven is. Ook waren er enkele technologische vereisten: de integratie van alle gebouwentechnieken in een platform, een app voor de gebruikers om met het gebouw te interageren en het geheel moest een open systeem vormen dat flexibiliteit voor de toekomst biedt. Natuurlijk sloten deze voorwaarden heel sterk aan bij het type van oplossingen die we voor onze klanten aan het ontwikkelen waren. We voelden ons dan ook meteen geroepen om de grenzen van onze expertise af te tasten. Het resultaat is dat onze hoofdzetel een ‘smart building’ in de ware zin van het woord is geworden. Zo experimenteerden we met een parkeerbeheeroplossing op basis van nummerplaatherkenning die aan het reservatiesysteem van de parking is gekoppeld. We doen ook de telling van de voertuigen op de parking. Niet dat dit op onze site in Sint-Martens-Latem zo’n probleem vormt, maar bij klanten met een gebouw in centrum Brussel durft dat wel eens anders te zijn. Dit scenario werd bovendien met behulp van verschillende technologieën – zowel draadloos als bekabeld – geïntegreerd. Dit voorbeeld toont aan dat we op het eigen terrein soms een stapje te ver zijn gegaan, gewoon om oplossingen klaar te hebben die aan de noden van al onze klanten kunnen voldoen. We beschouwen het gebouw steeds als een proeftuin waaruit we kunnen leren en waar we alle mogelijke oplossingen die we ontwikkelen in de praktijk kunnen uittesten.”

Inzetten op 'experience'

Het parkingbeheer is slechts een van de scenario’s die in detail werden uitgewerkt. Ook de begeleiding van een bezoeker in het gebouw werd onder de loep genomen. “De meest geavanceerde methode die we hiervoor hebben voorzien, is geolocatie via de smartphone. Hierbij krijgen de bezoekers in de app het pad te zien dat ze moeten volgen om bijvoorbeeld naar een vergaderzaal te gaan”, licht Pascal Kinoo toe. “Een dergelijke ontvangst creëert al een zeker wowgevoel. De ervaring wordt echter nog versterkt door de ‘digital signage’ die overal in het gebouw aanwezig is. Joris Wouters vervolgt: “Deze borden worden voor een uiteenlopende waaier van boodschappen gebruikt: de bezoekers verwelkomen, de bezetting van vergaderzalen, de manier waarop we onze duurzaamheidsdoelstellingen verwezenlijken … Zo tonen we in real time hoeveel energie onze zonnepanelen produceren, wat onze CO2-uitstoot is … Dit is ook een manier om mensen te sensibiliseren om bewust met energie om te gaan. We gebruiken de digitale borden trouwens ook om onze medewerkers te informeren. E-mails worden immers niet altijd even snel gelezen, terwijl het moeilijk is om aan de ‘digital signage’ te ontsnappen. Zeker omdat ze ook op strategische plaatsen, zoals de coffee corners, aanwezig is.”

Vernieuwende toepassingen

Natuurlijk maken veel van deze vernieuwende toepassingen gebruik van een hele resem sensoren. VMA werkte bij de ontwikkeling van VMANAGER bijvoorbeeld een oplossing uit waarbij sensoren onder de flexdesks, bureaus en vergaderzaaltafels de aanwezigheid registreren. Pascal Kinoo: “Dit bewijst een erg interessante manier te zijn om erg accuraat de bezetting in ons gebouw in kaart te brengen. We gebruiken deze informatie in het kader van de veiligheid, maar evenzeer is dit een mogelijke bron van informatie om de kuisploeg aan te sturen.” “Dit voorbeeld illustreert goed dat data verzameld via een bepaald type sensor voor verschillende toepassingen kan worden gebruikt”, vult Joris Wouters aan. “Het is belangrijk om de data goed te structureren, wat we mogelijk maken met ‘VMANAGER Connect’, opdat je ze vervolgens voor verschillende soorten toepassingen kan gebruiken.”

Innovatie in onderhoud

VMA gebruikt ook sensoren om data over de technische installaties te verzamelen. Dit draagt ook bij tot een efficiënter beheer en onderhoud door de onderhoudspartij, een rol die VMA zelf vaak vervult. “We monitoren bijvoorbeeld de gebruiksuren van pompen, het verbruik van de verschillende installaties …”, verduidelijkt Joris Wouters. “In veel gebouwen beschikt de onderhoudsploeg niet over deze informatie, waardoor ze blindelings moet werken. Door deze gegevens te capteren, worden we sneller geïnformeerd dat er ergens een probleem dreigt en kunnen we daarnaar handelen. Omgekeerd kan het inzicht in de gegevens er ook voor zorgen dat we vervanging soms uitstellen, omdat uit de data blijkt dat het nog niet nodig is. Dit zijn allemaal win-wins voor zowel de gebouwgebruikers als het bedrijf dat voor het beheer en het onderhoud instaat. Door ‘just in time’ in te grijpen, is het comfort continu gegarandeerd voor de aanwezigen. Tegelijkertijd heeft het onderhoudsbedrijf de gegevens in handen waarmee het zich beter kan organiseren. Daarenboven zijn we duurzaam en economisch bezig omdat de levensduur van de componenten optimaal wordt benut.”

Integrale benadering

Dit onderhoudsvoordeel is trouwens ook een duidelijke reden waarom kennisuitwisseling tussen de onderhoudspoot van VMA en het team rond VMANAGER zo waardevol is. “Het is in functie van het onderhoud niet alleen nuttig om inzicht in de data te krijgen. Ook de manier waarop een oproep tot specifieke actie tot bij het onderhoudsteam gebracht wordt, is belangrijk”, licht Pascal Kinoo toe. “Binnen VMANAGER hebben we aan het gebouwbeheersysteem een automatiseringsproces toegevoegd dat tickets naar het onderhoudsbedrijf stuurt in geval de technische installaties een alarm genereren. Een gekend risico bij dit soort ticketingmechanisme is dat er héél veel alarmen worden gegenereerd, terwijl een groot deel ervan eigenlijk onbelangrijk of zelfs onterecht is.

Het komt er dus op aan de juiste eruit te selecteren. Dit kunnen we nu optimaliseren door de heen-en-weerbeweging te maken tussen het team dat VMANAGER ontwikkelt en de mensen van VMA die dagelijks met het beheer en het onderhoud van de installaties bezig zijn.” “Bij VMA – en CFE in het algemeen – geloven we dat een integrale aanpak van de uitdagingen die nog voor ons staan de enige juiste aanpak is, ongeacht of het over onderhoud, gebouwenbeheer of energievoorziening gaat”, besluit Joris Wouters.

Bewel kiest voor vernieuwde aanbestedingsvorm

Kristof Caubergs — Wed, 01 Jun 2022 07:37:03 +0000

Te onthouden

Voor projecten die verder gaan dan ontwerpen en bouwen is een duurzaam partnerschap dat berust op het wederzijdse vertrouwen tussen klant en uitvoerder(s) nóg belangrijker dan voorheen. Ook na de oplevering zal er verder worden samengewerkt en is het belangrijk dat alle neuzen in dezelfde richting staan.
Aanbestedingsvormen zoals DBME kunnen zowel bij renovatie- als nieuwbouwprojecten worden toegepast. Ze dragen in grote mate bij aan de ontzorging van de gebouwbeheerder tijdens de exploitatiefase en helpen mee de kwaliteit over een lange (afgesproken) periode te garanderen.
Het is ontzettend nuttig dat het onderhoudsbedrijf al in de ontwerpfase van een gebouw mee aan tafel gaat zitten. Deze partij kan haar ervaringen over het onderhoud en het beheer tijdens de levensduur van een gebouw delen. Tevens kan ze meedenken over hoe het ontwerp kan worden geoptimaliseerd om aan alle gestelde verwachtingen te voldoen, terwijl het onderhoud en het beheer toch behapbaar blijven.

Gegarandeerd comfort voor de komende twintig jaar

In het voorjaar van 2022 wordt de eerste steen gelegd van het nieuwe hoofdkantoor van Bewel. Het gebouw zal een pioniersrol vervullen op het vlak van innovatie, circulariteit en duurzaamheid. Daarom is het project zeker ‘smart’ te noemen, zelfs al wordt niet de hoogste graad van technologie beoogd. De intelligentie ligt vooral in de vernieuwende contractvorm waarmee wordt gewerkt. Van Roey Services past er immers voor het eerst op een nieuwbouw de DBMEformule toe waarmee het de uitdagingen van de veranderende energiemarkt wil aangaan.

Bewel is een maatwerkbedrijf dat mensen met een afstand tot de arbeidsmarkt tewerkstelt. Met 2.200 medewerkers en negen vestigingen is het een van de grootste werkgevers in Limburg. “We vinden betrokkenheid, duurzaamheid en maatschappelijk verantwoord ondernemen essentieel in onze bedrijfsvoering”, vertelt algemeen directeur Johan Bongaerts. “Daarom lieten we in 2019 een conditiemeting van ons volledige patrimonium uitvoeren. De resultaten logen er niet om: er was nog veel ruimte om onze ecologische voetafdruk te reduceren.

Zo bleek het hoofdkantoor in Diepenbeek niet meer aan de moderne energiestandaarden te voldoen. Onderzoek wees uit dat een rendabele renovatie niet vanzelfsprekend zou zijn. Daarom beslisten we in 2021 om een totaal nieuw kantoorgebouw te bouwen. Onze ambities waren van meet af aan duidelijk: dit kantoor moet het visitekaartje van Bewel worden en hoog scoren op het vlak van duurzaamheid. We willen een uitvalsbasis creëren die het toonbeeld van progressiviteit is en een ware inspiratiebron voor andere organisaties vormt.”

Kiezen voor vernieuwing

Het project is zeker innovatief te noemen. Toch zal het gebouw zich niet zozeer op technologisch vlak onderscheiden. “Bewel wil zijn ambities bereiken door vernieuwende concepten en processen toe te passen”, vertelt Bart Cox, operationeel directeur bij Van Roey Services (de partner voor duurzaam onderhoudsbeheer van gebouwen en installaties binnen Groep Van Roey). “Zo werd elke medewerker bevraagd over zijn of haar wensen en ideeën. Ook was iedereen nauw betrokken bij het definiëren van de noden en de uitwerking van het concept van het nieuwe gebouw. Elke afdeling binnen Bewel mocht zelfs een ambassadeur afvaardigen die doorheen de uitwerking van het ontwerp inspraak kreeg en actief meehielp.”

DBME in première voor nieuwbouw

Evenzeer vernieuwend is het feit dat Bewel bij de aanbesteding van het project de ‘Total Cost of Ownership’ (TCO – de totale kost over de volledige levensduur van het gebouw) als gunningscriterium nam. Dit leidde tot de beslissing om in première een ‘Design Build Maintain & Energy’ (kortweg DBME) formule op de nieuwbouw toe te passen. In deze formule speelt Van Roey Services een cruciale rol. “Het principe van DBME is grotendeels gelijklopend met het beter gekende DBFM of ‘Design Build Finance & Maintain’”, vertelt Jona Michiels, innovation manager bij Groep Van Roey. “Ook in deze formule wordt gewerkt met een consortium waarin de aannemer, de architect, de bouwheer, de studiebureaus en het onderhoudsbedrijf al in de conceptfase de handen in elkaar slaan om binnen het beschikbare budget het beste gebouw te realiseren. Na oplevering zal Van Roey Services voor een periode van twintig jaar het onderhoud van zowel het gebouw als de technische installaties op zich nemen.”

Stap verder zetten in ontzorging

Het verschil tussen DBFM en DBME zit in de ‘F’ en de ‘E’ van de afkortingen. Het stuk ‘F(inance)’ is niet vervat in deze opdracht. Groep Van Roey zorgt enkel voor de financiering als de klant erom vraagt, wat bij Bewel niet het geval was. Jona Michiels: “Financiering is niet onze core business. Veelal vindt de klant andere interessante opties om het project gefinancierd te krijgen.” “Waar ‘Finance’ niet onze hoofdbezigheid is, wordt ‘Energy’ – waar de ‘E’ in DBME voor staat – dat wel meer en meer”, vult Bart Cox aan. “Het gebruik van DBME als aanbestedingsvorm is dan ook een antwoord op de sterk evoluerende energie- en bouwmarkt. Nieuwe technische installaties zijn vandaag veel complexer dan vroeger. Hoewel ze op papier heel performant zijn, halen ze in de praktijk veelal niet het verwachte rendement. Dit komt omdat ze wel vaker niet optimaal in dienst worden gesteld en vervolgens onvoldoende worden onderhouden.

Het gevolg is dat er comfortproblemen ontstaan en het energieverbruik veel hoger uitvalt dan verwacht. Tal van studies bevestigen dat: afwijkingen van 30% zijn geen uitzondering. Het geven van een garantie op de energieprestatie is voor ons als onderneming het logische vervolg op ons streven naar ontzorging van de klant en het waarborgen van kwaliteit op lange termijn. Tot dusver was dat voornamelijk op het onderhoud en het beheer van de gebouwen en hun technische installaties gericht. Nu komt daar dus het luik ‘energie’ en bijhorend comfort voor de gebouwgebruikers bij.”

Nood aan voorlopers

Al sinds jaar en dag doet Van Roey Services het nodige om de ‘M’ in DBFM-projecten te waarborgen. “Vandaag gaan we een stap verder en zijn we helemaal klaar om onderhouds- en energieprestatiecontracten – kortweg OEPC – aan te bieden”, aldus Bart Cox. “Het interessante hierbij is dat we deze niet alleen in renovatie-, maar ook in nieuwbouwprojecten kunnen toepassen. Eigenlijk zijn we al even op dit punt en hebben we het concept de voorbije jaren uitgebreid afgetoetst aan de behoeften in de markt. Er is een duidelijke interesse, maar de zogenaamde ‘first movers’ – voorlopers die bereid zijn de formule als eerste op een concrete case toe te passen – zijn moeilijk te vinden.” Jona Michiels vervolgt: “Met Bewel hebben we de perfecte partner gevonden. Van Roey Services deed reeds het technische onderhoud in de gebouwen van het maatwerkbedrijf. Daarnaast kregen wij de opdracht om een conditiemeting van hun volledige gebouwenpatrimonium te doen. Vanuit deze nauwe contacten konden we deze klant inspireren om voor de nieuwbouw te kiezen voor een OEPC, en meer algemeen een DBME-aanbesteding. Het management van Bewel besefte dat dit een duurzamer en performanter gebouw over de hele levensduur zou opleveren, inclusief de laagste ‘Total Cost of Ownership’, en besliste om effectief deze piste te bewandelen.”

Comfort gegarandeerd

Het E(nergie)luik in de OEPC betekent dat Van Roey Services het technische rendement (en dus het energieverbruik) van de technische installaties (die voor de klimatisering van het gebouw zorgen) over een lange periode garandeert. In het geval van Bewel is deze periode vastgelegd op twintig jaar. De garantie van het technische rendement bevat ook beloftes over het comfort dat aan de gebruikers van het gebouw wordt geboden. Bart Cox legt uit: “De taak van Van Roey Services bestaat erin de gebouwbeheerders en -gebruikers volledig te ontzorgen. Dit doen we door overeengekomen comforteisen continu te verzekeren, en dat tegen een bepaald energieverbruik. Zoals eerder gezegd, laten we de klanten – tenzij anders gewenst – de installaties zelf financieren, waardoor deze op elk moment hun eigendom blijven. We zullen ook niet als energieleverancier fungeren. De klanten zullen deze contracten zelf onderhandelen. Wij maken het verschil door ervoor te zorgen dat het gebouw en de installaties gedurende twintig jaar het gewenste comfort leveren, zonder dat het energieverbruik de pan uit swingt.” “Het voordeel voor de klanten is duidelijk”, vult Jona Michiels aan. “Zij moeten niet meer wakker liggen van de klimatisering van het gebouw en het comfort dat dit aan de medewerkers moet bieden. Ook hoeven ze zich niet meer af te vragen hoe het gebouw en de installaties moeten worden beheerd om deze optimaal te laten functioneren. Bovendien zijn er geen verrassingen bij het ontvangen van de energiefactuur: de klanten krijgen immers de garantie dat hun energieverbruik binnen een bepaalde bandbreedte blijft. Zo kunnen ze zich volledig op hun eigen kernactiviteiten focussen, terwijl ze dagelijks van een duurzaam en performant gebouw kunnen gebruikmaken.”

Zekere onzekerheid

Zonder enige referentiepunten een energieprestatiecontract voor twintig jaar afsluiten: het lijkt een gedurfde zet. Van Roey Services ging dan ook niet over één nacht ijs bij het inschatten van het energieverbruik voor deze periode en het bepalen van de manier waarop dit in de exploitatiefase zou worden opgevolgd. “De meest accurate wijze om het verbruik in te schatten en continu op te volgen, is een virtueel gebouwenmodel dat jaarlijks wordt aangepast op basis van nieuwe inzichten, zoals de gemeten bezettingsgraden”, vertelt Jona Michiels. “Dit zou echter snel behoorlijk complex en tijdrovend worden, zowel voor onszelf als de klant. De toevoeging van te veel complexiteit zou de business case onderuit halen. Temeer omdat de inspanningen niet in verhouding zouden staan tot het eigenlijke energieverbruik van de installaties, wat voor een project van deze omvang – mits goed geconcipieerd en ingeregeld – eigenlijk relatief beperkt is. We hebben er dan ook bewust voor gekozen om het simpeler te houden. Voor de inschatting van het energieverbruik maken we gebruik van een formule op basis van graad- en koeldagen. Hiertoe maken we gebruik van KMI-data, al rekenen we wel verschillende scenario’s door die bijvoorbeeld rekening houden met het veranderende klimaat.”

“Belangrijk is te beseffen dat we op basis van een inschatting van het energieverbruik werken”, vervolgt Bart Cox. “De formule aan de hand van graad- en koeldagen is slechts een benadering. Zo kan de bezetting van het gebouw afwijken van het verwachte patroon. Door deze onzekerheden zal het effectieve energieverbruik hoe dan ook afwijken van het ingeschatte verbruik. Het is zaak om tot een pragmatische aanpak te komen die toelaat hiermee om te gaan.”

Bandbreedte van 10%

De pragmatische aanpak bestaat erin een afwijking van 10% op het geschatte energieverbruik als ‘aanvaardbaar’ te beschouwen, en dit in beide richtingen (zowel meer- als minderverbruik). Jona Michiels licht toe: “Blijft het effectieve energieverbruik binnen deze bandbreedte, dan gaan alle partijen ervan uit dat alles in orde is. Indien de afwijking meer dan 10% bedraagt, gaan we de situatie van naderbij bekijken. Ligt het aan onze rekenmethode? Wijkt de bezetting sterk af van het profiel dat vooraf werd bepaald? Gaat het om een parameter waarmee we als Van Roey Services vooraf rekening hadden moeten houden, dan dekken wij de volledige kost voor het meerverbruik. Is het verbruik lager dan de ondergrens van de bandbreedte, dan ontvangen wij een bepaalde bonus.” “We willen benadrukken dat een energieprestatiecontract eigenlijk een engagement in partnership is”, vult Bart Cox aan. “Het partnership berust op het wederzijdse vertrouwen en respect tussen de klant en wij als uitvoerder van het OEPC. De tijd dat de aannemer oplevert en daarna verdwijnt, is definitief voorbij. We zullen de komende twintig jaar samenwerken en gedurende de hele periode aan hetzelfde zeel trekken. Met Bewel is afgesproken dat we bij drastische afwijkingen van het ingeschatte verbruik terug aan tafel gaan zitten om samen tot oplossingen te komen. Natuurlijk doen we in eerste instantie al het mogelijke om dat soort uitzonderlijke situaties te vermijden. We zullen met Van Roey Services heel regelmatig ter plaatse zijn voor het onderhoud en het beheer. Tevens kunnen we het verbruik continu en nauwgezet vanop afstand opvolgen. Op die manier willen we onaangename situaties vermijden en het vertrouwen van de klant bevestigen.”

Bouwteam als steunpilaar

Niet alleen met de klant is partnerschap heel belangrijk. Ook bij alle partijen die bij de bouw van het project zijn betrokken, moeten de neuzen in dezelfde richting staan. “Werken in een bouwteam heeft ons al een flinke stap vooruit geholpen,” vertelt Bart Cox. “Tijdens de ontwerpfase konden we onze inbreng geven over het onderhoud en het beheer tijdens de levensduur van het bouw. Onze expertise werd vertaald naar een concept dat maximaal energie-efficiënt is én het onderhoud en het beheer toch behapbaar houdt. Een mooi voorbeeld is de grote luifel rondom het gebouw. Architecturaal heeft deze een belangrijke waarde, maar er zit natuurlijk meer achter. Ze werd toegevoegd om in de zomer oververhitting tegen te gaan en in de winter extra daglicht binnen te brengen. Door deze luifel te voorzien, is er geen nood aan geautomatiseerde screens. En dit zal op het vlak van onderhoud een belangrijke winst opleveren.” “In DBME of andere gelijkaardige formules is het dus erg waardevol om als OEPCuitvoerder van bij het ontwerp al mee rond de tafel te zitten”, besluit Jona Michiels.