Tillståndsövervakning av konstruktioner

Vår forskning

Vad vet vi egentligen om egenskaperna i våra byggnader? Kommer en pelare eller en vägg att fungera om några år eller decennier? Håller anslutningen fortfarande när åtta personer belastar balkongen, eller har den ruttnat bort? Uppfyller taket kravet på tätningen så att vattnet stannar ute? Fungerar isoleringen som den ska så att värmen finns inne under vintern och ute under sommaren?

Dessa och många andra frågar ställs om våra byggnader för att säkerställa prestandan. Över många år utsätts byggnader för hårda påfrestningar och slitage. Inom forskningsområdet Tillståndsövervakning av konstruktioner vill vi ge svar på dessa frågor, med fokus på träkonstruktioner. Syftet är att öka livslängden och förbättra säkerheten så att vi tryggt kan använda dessa byggnader.

De sex generella stegen för projekt inom tillståndsövervakning.

Generellt sett består projekt inom tillståndsövervakning av sex steg:

1. Definiera mål och syfte för byggnaden i fråga.
2. Välj lämpliga sensorer och platser för mätpunkter.
3. Utveckla och installera hård- och programvara i byggnaden.
4. Hantera datainsamling och -lagring.
5. Utveckla och tillämpa algoritmer för dataanalys och visualisering.
6. Tolka data för eventuellt beslutsfattande vid upptäckt av problem.

Metoder

Datainsamlingen är grundstenen inom tillståndsövervakning, i de flesta fall kontinuerligt över lång tid. Inom vår forskning är mätning av fuktegenskaper en central del, då fukthalt i träkonstruktioner är avgörande för prestandan och många skadefall härrör från för hög fukt.

Fukt mäts genom olika typer av sensorer, i de flesta fall indirekt genom till exempel temperatur och relativ fukt i luften eller genom elektiskt motstånd. Sättningar mäts med hjälp av potentiometrar. Dessutom kan töjningar eller kraft mätas.

Under de senaste åren har vi tagit fram ett system ihop med vår partner Saab. Systemet har installerats i flera fasta installationer och används även för kortare mätningar, exempelvis inom laborativ miljö.

Dynamiska egenskaper hos byggnader tillåter en övergripande bedömning av hela stommen. I detta syfte kan enstaka accelerometrar eller geofoner användas, vilka mäter egenfrekvenser och eventuella avvikelser. Används i stället flera sensorer så kan även egenmoder räknas fram.

Också här har ett system utvecklats som tillåter mätning med flera enheter utan att dessa behöver vara ihopkopplade. Detta är en relativt unik lösning, där störningar för den boende eller på en arbetsplats på grund av kabeldragning minskas markant.

Utvärdering och visualisering

Ganska snabbt hamnar man inom tillståndsövervakning i ett läge där hanteringen och utvärderingen inte kan längre göras med vanliga metoder. Datamängden blir för stor och oöverskådlig så att automatiserade system måste användas.

Flera system kommer därför till användning, från enkel och förbestämd visualisering till avancerad utforskning med interaktiv utvärdering. Dessa verktyg används mestadels i forskningssyfte. Delar av dem kommer dock att kunna nyttjas av våra samarbetspartner, till exempel husägare, fastighetsutvecklare eller elementproducenter. I samarbete med den nationella satsningen InfraVis utvecklas en del av dessa verktyg.

Upptäckt av skadefall

Tillståndsövervakning leder till ökad kunskap om en byggnads prestanda och status. Genom utvärderingen kan vi se om det har skett något oönskat vattenintrång eller om sättningar är för höga. Det är även möjligt att koppla mätdatan med utvärderingen, exempelvis genom granskning för risk av mögel.

Jämförelse med beräkningsmodeller

Beräkningsmodeller görs under designskedet för en byggnad, där den statiska och dynamiska prestandan kontrolleras. Dessutom görs motsvarande beräkningar för exempelvis värmeåtgång.

Med hjälp av datainsamling kan modeller jämföras med det verkliga beteendet. Det tillåter en verifikation av beräkningarna och deras underliggande modeller, till exempel om inverkan av fuktvariationen på det dynamiska beteendet. Målsättningen är att kunna hjälpa konstruktören och branschen att säkerställa att rätta förutsättningar väljs.