Name: Waardoor storten bruggen en metalen constructies in?
Uploaded: 2021-05-19T00:00:00+02:00
Duration: 10 min 8 s
Description: Metaal dat langdurig belast wordt, kan breken of instorten. Dat heet metaalmoeheid, en het kan voorkomen bij bijvoorbeeld bruggen, windmolens en vliegtuigturbines. Om te voorkomen dat dit ongelukken veroorzaakt, wordt er veel onderzoek naar gedaan.

Klas 4/5/6

Limburg werd opgeschrikt door onderdelen die uit een vliegtuigmotor vielen. In de VS brak een stuk van een vliegtuigmotor. Metaalmoeheid is een mogelijke reden. Dat probleem kan ook spelen bij onze windturbines. Paniek in het Limburgse Meerssen vorige week. Het regende vliegtuigonderdelen. Ik zie tot drie keer toe een vlam uit de motor komen. Waarop mijn oudste dochter roept: Papa, er komt van alles uit dat vliegtuig. Ook boven Denver, in de Verenigde Staten verloor een vliegtuig onderdelen door brand in de motor. Wat er in Limburg precies is gebeurd wordt nog onderzocht...maar experts houden er rekening mee dat het blad is afgebroken door een niet-ontdekte breuk. Dus door vermoeidheid. Zijn onze bruggen en windmolens uitgerust tegen metaalmoeheid? Dat bespreek ik met Paula van Lieshout. Altijd al onderzoekend geweest. Metaal mishandelen is wat ze nu doet voor haar werk. De werktuigbouwkundige duikt op metalen bruggen, olieplatforms of hier zelfs het grootste schip ter wereld. Nu is ze projectleider bij TNO. Ze promoveerde op vermoeiing en kan ons dus alles vertellen over hoe het komt dat dingen eerder stukgaan dan verwacht. Paula, welkom. Dank je wel. Als je kijkt naar die vliegtuigonderdelen...Het moet natuurlijk nog allemaal onderzocht worden, maar dat kan voor zijn geworden doordat metaal moe wordt? Ja, het is niet gek dat ze dat als een optie zien voor de oorzaak van dit falen. Want hoe werkt dat? Wanneer is er sprake van metaalmoeheid? Metaalmoeheid wordt eigenlijk veroorzaakt door als het metaal herhaaldelijk wordt belast. Met krachten. En dat kan in heel veel verschillende toepassingen het geval zijn. En in een vliegtuig dus ook. Zeker ronddraaiende onderdelen. Dat is natuurlijk bij een vliegtuigturbine wel het geval. Maar dat heb je ook met assen van wielen. Wielen van treinen. Je hebt het ook in scheepsconstructies, windmolens. En je kunt het eigenlijk heel goed laten zien als je kijkt naar een paperclip. Ja, dat klopt. Jij hebt er ook eentje liggen. Wat gaan we doen? Nou, metaalvermoeiing wordt veroorzaakt als je herhaaldelijk het metaal belast. Wat je met een paperclip kan doen is hem dus openvouwen. En als je hem dan weer dichtvouwt dan ben je hem dus aan het belasten. Als je dat herhaalt een aantal keren achter elkaar, dan voel je op een gegeven moment dat dat steeds soepeler gaat. Ja. Het metaal is dan moe aan het worden. Als je dat lang genoeg blijft doen dan breekt-ie. Ik moet duidelijk werken aan mijn push-ups, maar ik heb hem. Precies. Op kleine schaal ontstaan er dan scheurtjes in het metaal en die groeien en op een gegeven moment breekt het doormidden. Oke, als het misgaat met die paperclip, dan is er niks aan de hand. Maar het heeft grotere gevolgen als het bijvoorbeeld met een windmolen misgaat wat ook wel eens gebeurd is in Nederland op het IJsselmeer. Hebben we ook beeld van. Hier zien we windmolens waarvan er een duidelijk twee wieken mist. Wat gaat er dan bijvoorbeeld mis in zo'n windmolen? Er kunnen verschillende dingen misgaan. De as kan afbreken. De wieken kunnen breken. Soms is het ook de verbinding tussen twee verschillende onderdelen. Vaak wordt dat met een boutverbinding gedaan. En daar kan ook vermoeiing optreden. Dan gaat het op zee is. Nou ja, vooruit, daar zijn geen mensen. Maar het kan ook echt heel grote gevolgen hebben zoals wat denk ik nog bij veel mensen op het netvlies staat: De ramp met de brug in Genua. Laten we daar even naar kijken. En neem ons dan even mee waar het dan precies misgaat. Wat je hier ziet... Je ziet hier het brugdek helemaal inzakken. Dat komt doordat de eigenlijk de schuine drager die verbonden is met de hoofdpilaar, die breekt. Dat is een kabelverbinding. Die kabel wordt herhaaldelijk belast. Als er vrachtverkeer en auto's over het wegdek heen rijden. Dan wordt er iedere keer aan die kabel getrokken. En in dit geval was er ook sprake van corrosie. Wat eigenlijk aantasting is van het materiaal als gevolg van water. Hier zijn tientallen mensen bij omgekomen. Waar nog veel meer mensen bij omgekomen zijn, meer dan 100  is bij een treinongeluk geweest in Duitsland met een ICE. Daar hebben we ook beeld van. Kun je ons vertellen wat we hier zien? Ja. Je ziet hier de trein die over de rails heen rijdt. Je ziet daar die band die op het wiel zit en er zitten kleine scheurtjes in. Vermoeiingsscheurtjes. En als die op een gegeven moment groeien, ja...Die band die breekt in dit geval en die vliegt onder het treinstel. En wat heel onfortuun is is dat de wissel van de rail die wordt daardoor omhoog geleid, die vliegt het treinstel in en als gevolg daarvan gaat het achterste gedeelte van de trein mee met de wissel...en het voorste gedeelte van de trein rijdt nog rechtdoor...waardoor de trein gaat scharen. Helaas gebeurt dit op een moment...dat de trein ook nog eens onder een viaduct door rijdt. Dus het is ook een hele ongunstige samenloop van omstandigheden? Als je het ziet denk je: Die lullige scheurtjes. En dan kan DIT gebeuren. Ja. Ja. Dus het is heel belangrijk om dat in de gaten te houden. Om nou te kijken wat het effect is van het heel lang belasten van metalen constructies is er 'het Beest van Delft'. Sosha heeft dat beest in de ogen gekeken. Ik ben nu bij de TU Delft, wat ik ga op bezoek bij een vrij bizar apparaat genaamd Het Beest van Delft. Fijn dat hij er is. Hier zien we jou aan het werk met de hexapod. Jij hebt het vooral gebruikt om de deining van de zee na te bootsen. Klopt. Je kunt je voorstellen dat een schip op open zee...wordt blootgesteld aan heftige golven. En die komen van allerlei verschillende richtingen. Dat kun je met deze opstelling nabootsen. Doordat hij als een soort spin over het proefstuk heen staat. In Nederland is er ook wel eens bijna iets misgegaan. Dat is de Merwedebrug. Ik moet even spieken, die was in 2016 afgesloten voor het vrachtverkeer omdat er haarscheurtjes in zaten. Waar gaat het mis bij zo'n brug? Dat ligt eraan, dat ligt aan de constructie van de brug. Maar wat we vooral doen om ervoor te zorgen dat, als er scheurtjes ontstaan dat geen dramatische gevolgen heeft, is kijken: Waar zitten de kritische plekken? We maken een model van de brug. Je ziet hier een voorbeeld van de van Brienenoordbrug. Dan berekenen we: waar wordt de constructie het hoogst belast? Dat zie je hier bijvoorbeeld op de plekjes die rood kleuren. Dan weten we: Oke, dat zijn dus plekken die kritisch zijn. Daar moeten we gaan kijken. En dan kunnen we daar bijvoorbeeld een monitoringscampagne opzetten. Dan kunnen we sensoren plaatsen en meten en kijken of er scheurtjes ontstaan. En als ze er zitten, hoe die zich ontwikkelen. Kun je vertellen hoe dat precies gaat? Hoe je in de gaten houdt of er scheurtjes ontstaan? Dat kan op verschillende manieren. Dat kan met akoestische sensoriek. Daarmee luister je naar het materiaal. Je kunt in het materiaal horen als een scheurtje ontstaat. Dat kun je niet met het menselijk oor horen. Maar die sensoren zijn daartoe wel in staat. Dan hoor je eigenlijk de breuk van de verbinding in het materiaal. Dat geluidje wordt opgevangen door die sensor. En je weet de geluidssnelheid en zo kun je bepalen: Daar kwam dat vandaan. Dan weten we: het komt van die plek. Houden jullie de windmolens ook in de gaten? Dit wordt ook op windmolens toegepast. Dus wat in het IJsselmeer is gebeurd, moet niet meer kunnen gebeuren? Nee. Dank je wel, Paula. Dank je wel.

Waardoor storten bruggen en metalen constructies in?

De meest interessante reportages, gesprekken en fragmenten uit het wetenschapsprogramma Atlas (NTR).

Programmaheaders

Logo Wetenschap

Atlas in de klas

Naar het Youtubekanaal van NTR Wetenschap

Metaal dat langdurig belast wordt, kan breken of instorten. Dat heet metaalmoeheid, en het kan voorkomen bij bijvoorbeeld bruggen, windmolens en vliegtuigturbines. Om te voorkomen dat dit ongelukken veroorzaakt, wordt er veel onderzoek naar gedaan.

Natuurkunde

Techniek

Langdurige belasting veroorzaakt metaalmoeheid

Bekijk ook

Extra's

Schooltv biedt meer dan video's! Ontdek onze extra inhoud:

Ontvang jij de nieuwsbrief al? Blijf op de hoogte door je aan te melden en ontvang elke maand een nieuwsbrief naar keuze in je inbox!

Oranje

Schrijf je in de voor de maandelijkse nieuwsbrief voor het laatste Schooltv PO-nieuws

Nieuwsbrief PO

Blijf op de hoogte van het laatste Schooltv-nieuws voor VO.

Nieuwsbrief VO

Contact

Schooltv Help

Veelgestelde vragen

Schooltv maakt educatieve content voor het onderwijs, bestaande uit video's en interactief materiaal. Altijd bij de les!

Over Schooltv

Over Schooltv.nl

Schooltv.nl is een videodatabase, gevuld met educatieve en informatieve videoclips, filmpjes, fragmenten, liedjes, animaties, lesvideo’s afleveringen, TV-programma’s, televisieseries, videoverzamelingen en afspeellijsten.