Renovatie Moerdijkbrug  (Wapening in Betom 2005-3)

 

Overnieuw: een stalen brug, maar nu met beton

 

De Moerdijkbrug is met zijn lengte van ruim een kilometer de langste brug voor autoverkeer in Nederland. Omdat het een orthotrope stalen rijdek heeft, is het zeer onderhevig aan vermoeiing; waardoor om de circa vijf jaar een grondige en dure onderhoudsbeurt noodzakelijk is. Hier wilde men een einde aan maken door het brugdek te overlagen met een zwaar gewapende hoge sterkte beton (HSB). Een complexe klus voor alle betrokken partijen.

 

 

Nadat de in 1936 gebouwde brug tijdens de Tweede Wereldoorlog door de Duitsers was vernield, werd hij in 1947 herbouwd. In 1978 werd een nieuw rijdek aangebracht. Zoals zoveel bruggen uit die tijd, is de Moerdijkbrug van staal. Sindsdien is het auto- en vrachtverkeer echter drastisch toegenomen, waardoor de brug veel zwaarder werd belast dan oorspronkelijk was voorzien. Tijdens het ontwerp beschikte men niet over de huidige kennis, zodat de brug feitelijk is ondergedimensioneerd voor de huidige verkeersbelasting.

 

Door de zware verkeersbelasting ontstaat door vermoeiing scheurvorming bij de lassen in de diverse details. De scheurvorming in de dekplaat vormt een potentieel gevaar voor de verkeersveiligheid. Vooral aan de weerszijden van de rijbanen, waar het vrachtverkeer rijdt, is dit scheurpatroon aanwezig. Het asfalt van de brug moest daarom elke vijf jaar worden verwijderd om levensduurverlengende reparaties aan de brug te verrichten. Deze (langdurige) werkzaamheden zijn niet alleen duur, maar ook maatschappelijk ongewenst vanwege de verkeersoverlast.

 

Een levensduur verlengende renovatie was daarom noodzakelijk. Met het aanbrengen van het gewapende hoge sterkte beton wordt de levensduur van de brug tot minimaal 50 jaar verlengd, zonder grote reparaties tussendoor. Na die tijd zal men waarschijnlijk een betonnen brug gaan bouwen.

 

 

Hoge sterkte beton

De brug diende te worden voorzien van een deklaag met een voldoende stijfheid om de spanningen die optreden in de dekplaat en de troggen, veroorzaakt door de verkeersbelastingen, voldoende te kunnen reduceren. Om het vermoeiingsprobleem van de orthotrope stalen rijdekken aan te pakken, heeft Rijkswaterstaat een werkgroep van medewerkers van de Bouwdienst aangesteld, die op zoek ging naar een oplossing.

 

Diverse alternatieven werden onderzocht. Een oplossing waarbij men stalen platen zou verlijmen was problematisch, omdat het dek nooit recht is, en met een grote plaat met een dikte van slechts 1 cm is het lijmen in deze toepassing te kritisch. De stalen platen vastlassen aan het dek zou geen structurele oplossing betekenen, omdat ook hierdoor veel spanningen in de dekplaat zouden ontstaan. De toepassing van asfaltsoorten of houten balken betekenden een te geringe verlenging van de levensduur. Ongewapend hoge sterkte beton, tenslotte, zou de verkeersbelasting onvoldoende kunnen weerstaan. In een samenwerking met de Deense fabrikant Contec ApS is een speciale gewapende hoge sterkte beton overlaging ontwikkeld voor de orthotrope stalen rijdekken. In deze dunne overlaging (47 – 95 mm) wordt relatief veel wapening toegepast (24 – 32 kg/m2 of 480 – 640 kg/m3 betonspecie) met een relatief geringe dekking van 15 – 20 mm.

 

Peter Buitelaar vertegenwoordigt Contec ApS, leverancier van het materiaal, en is onder andere verantwoordelijk voor de projecten in Nederland. ‘Zelfs met een zo geringe dekking wordt de duurzaamheid van de overlaging gewaarborgd en kan er geen corrosie optreden aan de wapening. Wij hebben een speciale betonspecie ontwikkeld met een zeer hoge dichtheid waardoor de wapening goed is gepassiveerd. Door de combinatie van wapening met onze beton specie ontstaat een zeer dicht, sterk en ductiel materiaal. Wij passen voor speciale constructies (zoals bijvoorbeeld kluizen, maar ook in de planken op de Kaag bruggen in de A44) dan ook zeer veel wapening toe (1.000 – 1.500 kg/m3) om aldus extreme eigenschappen te verkrijgen.’

 

‘Het systeem is middels proefstukken aan uitvoerige onderzoeken onderworpen bij de TU Delft en TNO, en is getest op o.a. flexibiliteit, duurzaamheid en vermoeiingsweerstand. Gebleken is dat de overlaging een aanzienlijke reductie van de spanning aan de onderzijde van de dekplaat en troggen geeft. De levensduur van de constructie wordt hierdoor tot ongeveer 50 jaar verlengd en de besparing in de onderhoudskosten loopt dan in de miljoenen euro’s.’

 

In 2003 vormde de renovatie van de Calandbrug het proefproject voor de zwaar gewapende hoge sterkte betonnen overlaging. Alles is aldaar naar wens verlopen, zodoende werd besloten dat alle grote stalen bruggen in Nederland op deze wijze zouden worden gerenoveerd. Ook in het buitenland, waar men met dezelfde problemen kampt, is grote belangstelling voor het systeem.

 

Buitelaar: ‘De zwaar gewapende hoge sterkte betonnen overlaging vereist nog veel meer onderzoek, om de toepassingsgebieden goed in kaart te brengen. Wij willen tevens een oplossing ontwikkelen voor beweegbare stalen bruggen. En wij denken dat ons HSB en ZHSB de oplossing voor nog veel meer problemen kan betekenen. De sluisdeuren van de Oosterscheldekering vereisen nu eveneens periodiek onderhoud, waarvan de kosten behoorlijk oplopen; deze zouden door het plaatsen van nieuwe zwaar gewapende zeer hoge sterkte betonnen deuren op de lange termijn uitgespaard kunnen worden. Ook toepassing in de scheepvaart en offshore behoort tot de mogelijkheden. Helaas heeft de overheid steeds minder budget beschikbaar voor verder onderzoek.’

 

 

Wapening

De werkvolgorde op de Moerdijkbrug is als volgt. Na het verwijderen van de bestaande gietasfalt deklaag wordt het stalen wegdek gestraald, geïnspecteerd en zonodig gerepareerd. Hierop volgt het aanbrengen van de randdetails (Z-profielen) en de epoxyslurry. De epoxy is gevoelig voor weersomstandigheden, vandaar dat deze werkzaamheden in een grote tent gebeuren. De epoxy dient ook voldoende tixotroop (stroperig) te zijn, omdat het wordt aangebracht op een hellend vlak (het rijdek heeft een afschot en is oneffen), die ook nog eens trilt als gevolg van het verkeer. Vervolgens wordt het bauxietsplit ingestrooid, de wapening gelegd en het beton gestort. Nadat het HSB is uitgehard, wordt de toplaag gestraald tot de vereiste ruwheid. Vervolgens kan de belijning worden aangebracht. De werkzaamheden worden zeer nauwkeurig gecontroleerd door de hoofdaannemer en de Directie U.A.V..

 

Er moet een grote hoeveelheid wapening worden toegepast, namelijk 3 lagen Ø 8 op de gemiddelde laag dikten, op de dunne delen worden 2 lagen Ø 8 en een laag Ø 10 toegepast en op de dikke delen 5 lagen Ø 8. Met een dekking van maximaal 20 mm (normaal gesproken is dat minimaal 60 mm) is er naar verhouding zeer veel wapeningsstaal toegepast in de geringe laagdikte van de overlaging. Er wordt zelfs al gezegd dat de Moerdijkbrug gewoon een stalen brug is gebleven, maar nu met wat betonspecie tussen het staal in. Men zou zeggen dat het aanbrengen van zoveel ton wapening op een recht stuk een eenvoudige klus is, maar niets was minder waar. Evert Kroes en Chris van den Brink van Kroes BV Betontimmer- en ijzervlechtwerken uit Harderwijk vertellen waar de moeilijkheden zaten.

 

‘De Moerdijkbrug hangt door tussen de pijlers,’  aldus Van den Brink. ‘Omdat het wegdek zo vlak mogelijk moet worden opgeleverd en overal een gelijke dekking van maximaal 20 mm moet worden gerealiseerd, moet de wapening op hoogte worden gesteld. Vervolgens worden de netten onderling vastgezet. Het is belangrijk dat de wapening op de juiste hoogte en stevig wordt gefixeerd, omdat eventueel corrigeren op een later tijdstip niet meer mogelijk is.’

 

‘Het op hoogte stellen van de netten is niet eenvoudig,’ vertelt Kroes. ‘De stalen brug blijft open voor het verkeer, wat betekent dat het brugdek voortdurend in beweging is. Het deinen en het verloop van de brug maakt het onmogelijk de juiste hoogte met een laser te bepalen, we moeten het op de ouderwetse manier doen: door een touw te spannen en met een meetlat de juiste hoogte te bepalen. Aan de zijkanten van het brugdek zijn Z-profielen geplaatst om de overlaging ook tijdens belastingen goed te fixeren. Dit Z-profiel werd op de juiste hoogte gesteld en op het dek vastgelijmd.’

 

‘Het aanbrengen van de wapening vereist dus een specialistische manier van werken,’ zegt Van den Brink. ‘De netten worden in elkaar gestoken en daardoor hebben we te maken met afwijkende laslengtes. Het is een complex werk, maar wij hebben de afgelopen jaren ruimschoots ervaring opgedaan met het materiaal.’ Contec ApS en Kroes BV hebben enkele jaren geleden voor het eerst met elkaar samengewerkt aan de renovatie van de bedrijfsvloer in een koelcel van de Bloemenveiling in Aalsmeer. Sindsdien hebben beide bedrijven verder gewerkt aan het concept en samen enkele andere projecten uitgevoerd. Kroes BV is ook betrokken geweest bij de uitvoering van de proefstukken en de proefvakken voor de overlaging van stalen rijdekken.

 

 

Logistiek

Ook logistiek had het project nogal wat voeten in aarde. Men ondervond in dit opzicht vooral aan het begin nogal wat problemen. De materialen kunnen immers niet met de vrachtwagen op de plek van verwerking worden afgeleverd. Zo moeten de wapeningsnetten aan het begin van de brug worden aangeleverd, vervolgens moeten ze handmatig naar de plek worden getild waar ze uiteindelijk in het werk worden geplaatst. De wapening kan ook niet op het werk worden opgeslagen, de netten moeten daarom net voor aanvang van het werk worden aangeleverd. Dit betekent een zeer strakke planning, waarbij de werkzaamheden nauw op elkaar aansluiten. Als er bij één bouwpartij iets mis gaat, betekent dat ook een probleem voor de overige bouwpartijen.

 

Maar na verloop van tijd ging de herhalingsfactor een rol spelen, en inmiddels verlopen de werkzaamheden soepel. De eerste fase van het werk (vier rijstroken met een totale oppervlakte van 16.000 m2) zal eind oktober 2005 worden afgerond. Het verkeer van Breda naar Rotterdam zal dan over de nieuwe HSB rijden. Begin 2006 zal het brugdeel dat is bestemd voor het verkeer richting Breda onder handen worden genomen.

 

 

 

Renovatie Moerdijkbrug

Opdrachtgever:

Bouwdienst Rijkswaterstaat - Tilburg

Hoofdaannemer:

TBI Beton- en Waterbouw

Haverkort BV

Onderaannemer betonwerk:

Combinatie H.S.B. Bruil –

Ede BV en Cobeton BV

Vlechtcentrale:

Kroes BV Betontimmer- en

ijzervlechtwerken

Leverancier HSB:

Contec ApS

 

Wilt u deze tekst in opgemaakte vorm lezen met foto's, klik dan deze link aan, dan ontvangt u de tekst in een PDF bestand.