Algemene projectomschrijving
De Suurhoffbrug (1972), een slanke, stalen verkeersbrug met een orthotroop rijdek over het Hartelkanaal (snelweg A15), is een belangrijke schakel tussen de Maasvlakte en het westelijk deel van Voorne-Putten, Botlek, Europoort en Rotterdam. Door de toename van het vracht- en personenautoverkeer werden er regelmatig inspecties en reparaties uitgevoerd aan het dek en de hoofddraagconstructie om de constructieve veiligheid te kunnen borgen.
Tijdens de inspecties, uitgevoerd vanaf 2015, werd duidelijk dat het orthotrope dek van de brug vermoeiingsschade heeft ontwikkeld. Op de basculebrug is de meeste schade gevonden. In 2017 is besloten een tijdelijke nieuwe brug aan te leggen, de oude brug te renoveren en de basculebrug te versterken. De begeleiding van de renovatie en het ontwerp van de versterking is opgesteld door Rijkswaterstaat en is hierin ondersteund door de Managing Contractor (joint venture van Arup en Royal HaskoningDHV). De renovatie zelf is uitgevoerd door aannemerscombinatie STIPT (Dura Vermeer, Besix, Mobilis en Hollandia Infra), waarbij onderaannemers Hollandia Services en Takke Breukelen de versterking op de basculebrug hebben aangebracht.
Een bekende methode om een brugdek te versterken en de vermoeiingscapaciteit te verbeteren is hogesterktebeton maar deze methode bleek niet geschikt voor de Suurhoffbrug. Versterking met hogesterktebeton is relatief zwaar en de lange doorlooptijd levert te veel verkeershinder op. De oplossing werd gevonden tijdens de voorbereiding van de renovatie van de Van Brienenoordbrug. Daar hebben we een alternatief gevonden voor het versterken. Een stalen versterkingsplaat wordt op de bestaande dekplaat gemonteerd met epoxylijm en voorspan-injectiebouten. Deze methode hebben we verder ontwikkeld voor een eerste toepassing op de Suurhoff basculebrug. Door deze versterkingsmethode toe te passen op de basculebrug is de vereiste onderhoudsinspanning gereduceerd en de levensduur met ten minste 15 jaar verlengd.
Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
Voor de versterking hebben we heel goed gekeken naar hergebruik van de bestaande constructie met als duurzaam eindresultaat; een levensduurverlenging van 15 jaar. De versterking is uitgevoerd met 30 mm dikke, stalen versterkingsplaten van elk circa 4 bij 10 meter. Deze platen zijn bevestigd op het bestaande brugdek door middel van voorspan-injectiebouten. Om één geheel te creëren zijn alle afzonderlijke platen aan elkaar gelast. Tot slot is de ruimte tussen de bestaande dekplaat en de versterkingsplaten gevuld met een epoxylijm. De vermoeiingscapaciteit van het bestaande dek is verbeterd door de spanning onder verkeersbelasting in het bestaande dek aanzienlijk te reduceren. De composietwerking van het bestaande dek en de versterkingsplaten is geborgd door zowel de boutverbinding als de epoxy.
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
De renovatie van de Suurhoffbrug is bijzonder omdat we innovatieve methoden hebben kunnen toepassen zoals de dekplaatversterking met staal, bouten en epoxy om bestaande rijdekken te versterken. Rijdekken kunnen op deze manier sneller, goedkoper en lichter versterkt worden.
Hogesterktebeton kent een tijdrovende uithardingstijd. De nieuwe methode is sneller en de uitvoering kan gewoon doorgaan terwijl de brug gedeeltelijk open blijft voor verkeer. Win win! De lichtere versterkingsmethode vermindert ook het risico op het doen van extra versterkingen aan de hoofddraagconstructie. Onze innovatieve methode biedt een versterking op maat. De versterking kan in delen op de brug worden aangebracht en door de juiste positionering van de bouten kan de composietwerking worden geoptimaliseerd. De gekozen oplossing is van grote toegevoegde waarde voor andere stalen bruggen met een orthotroop rijdek.
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
De renovatie van de Suurhoffbrug was complex. Alles hing met elkaar samen. Het resultaat mag er zijn: een uitvoerbare en betaalbare versterkingsmethode. De versterking op de Suurhoffbrug zit vol slimmigheden en kent veel bijzondere details.
Laten we beginnen met de geprefabriceerde versterkingsplaten met voorgeboorde boutgaten. Die hebben we als mal gebruikt voor het doorboren van de bestaande dekplaat. Na het boren moet de versterkingsplaat worden opgetild om het vlak tussen plaat en het dek schoon te maken. Hierdoor was het noodzakelijk de las in de platen aan te brengen na doorboring van de dekplaat. De hoge temperaturen tijdens het lassen zorgden voor vervorming die weer invloed hadden op de uitlijning van de boutgaten. Maar ook het wrijvingsvlak tussen de staalplaten kan beschadigen door de vervormingen. Al met al niet wenselijk. Door gebruik te maken van het gedeeltelijk aanbrengen van de bouten en slimme detaillering van de las hebben we de verwachte vervormingen voor een groot deel weten te voorkomen. Door het verjongen van de versterkingsplaten bij de plaatdeling en door het aanbrengen van een backingstrip is de dikte van de las in de plaatdeling gereduceerd van 30mm naar 11mm. Met een complexe modellering is de vermoeiingscapaciteit van dit detail geverifieerd.
Wat ook bijzonder is en waar goed over nagedacht moest worden was de keuze voor het epoxy product. De epoxy is met een drukinjectie tussen de versterkingsplaten aangebracht. Voorwaarde voor gebruik van injectie onder lage druk is dat de epoxy een lage viscositeit heeft. De selectie van het epoxy product is gemaakt op basis van de viscositeit voor injectie, de uithardingstijd, mechanische en chemische eigenschappen. Met behulp van een uitvoerig programma van (materiaal)proeven en gedetailleerde berekeningen is de sterkte en vermoeiingscapaciteit van de epoxy bij toepassing in deze versterkingsmethode aangetoond.
Na de renovatie hebben we dankzij sensoren onder de platen direct de effectiviteit van de versterking kunnen monitoren en zijn de modellen gecontroleerd. In alle controlestappen bleek de epoxylijm in combinatie met bouten boven verwachting goed te presteren en dus geschikt voor toepassing op de Suurhoffbrug.
Bijzondere aspecten uitvoering
Wat de renovatie van de Suurhoffbrug zo bijzonder maakt is dat alles, in het hele project van ontwerp tot uitvoering, zeer nauw met elkaar verbonden is. Een specifiek aspect was het uitvoeren van een nieuwe versterkingsmethode op een bestaande brug. Het had voor onvoorziene hinder en kosten kunnen zorgen. Reden voor de ontwerpers en aannemers om vanaf de eerste dag samen aan tafel te zitten. Alle betrokkenen waren op de hoogte en goed geïnformeerd over het ontwerp en de uitvoering. Dankzij deze samenwerking hebben we het project binnen één jaar kunnen afronden. De voorbereiding kostte het meeste tijd. De uitvoering op de brug slechts 4 weken waarbij de brug gedeeltelijk open is gebleven voor verkeer. Een topprestatie!
Een ander bijzonder aspect in dit project was het vooraf toetsen en controleren van het ontwerp. Het ontwerp, de uitvoeringsmethoden en -fasering en de beoogde planning zijn vooraf in de fabriek getest. Dit proefstuk is vervolgens gebruikt om de uitvoeringskwaliteit te controleren. De geschiktheidsproef heeft een belangrijke bijdrage geleverd aan het op tijd uitvoeren en opleveren van de werkzaamheden.
Bijzondere functionele aspecten van het bouwwerk
De Suurhoffbrug in de haven van Rotterdam is onderdeel van de essentiële verbinding in de A15 tussen de Maasvlakte en het achterland. De brug is in 1972 extreem slank ontworpen, hiervoor heeft de brug in 1974 de Nationale Staalprijs en later ook de Europese Staalprijs gewonnen.
Met name vrachtverkeer maakt gebruik van deze brug. Omdat alternatieve routes ontbreken, heeft hinder op deze brug grote economische gevolgen. Met onze innovatieve versterkingsmethode hebben we de levensduur van de brug met 15 jaar verlengd en wordt hinder door toekomstige inspecties en reparaties voorkomen.
Na de versterking van de bestaande brug kan het verkeer deze verbinding veilig blijven gebruiken tot de komst van een nieuwe oeververbinding.
