Provincie Zeeland kiest innovatieve oplossing voor monumentale draaibrug
Een ijzersterke combinatie van composiet en staal In een waterrijke provincie als Zeeland is de natte infrastructuur goed vertegenwoordigd. Talrijke bruggen en sluizen zorgen voor een efficiënte doorstroming van het land- en waterverkeer. Op het provinciehuis in Middelburg wordt innovatief nagedacht over het onderhoud van al die voorzieningen. Nieuwe ontwikkelingen om renovatie te verbeteren en de bijbehorende kosten te beperken, worden daarom op de voet gevolgd. Want materialen van een hoge kwaliteit, een lange levensduur èn nauwelijks onderhoud brengen hun geld op. Die gedachten speelden een rol toen de monumentale draaibrug tussen Oost- en West-Souburg, bij Vlissingen, op de schop moest. Een bijzonder en ambitieus project, waarmee de Provincie Zeeland een primeur beleefde: een tweede leven voor een historische stalen draaibrug, dankzij een kunststof brugdek. Bij de hernieuwde inbedrijfstelling op 21 februari beloofden het oude en nieuwe materiaal elkaar eeuwige trouw... De brug is een belangrijke en drukke schakel in het fiets- en voetgangersverkeer tussen Oost- en West-Souburg. Veel forenzen en scholieren die naar Vlissingen of Middelburg reizen, maken dagelijks gebruik van deze oeververbinding, die pal naast het station van Oost-Souburg ligt. De veiligheid was niet in het geding, maar het staal van de brug verkeerde in een erbarmelijke staat. Het vaste deel, de aanbrug, had het meeste geleden. Twee eindharren waren verrot. Maar ook het houten brugdek, onder een dikke laag asfalt die regelmatig was aangevuld, vertoonde veel gebreken. In het brugwachtershuisje vertelt Sybren Stelpstra, ingenieur bij de Provincie Zeeland, hoe hij het onderhoudsproject met zijn team heeft aangepakt. “De brug werd uiteraard regelmatig bijgehouden met plaatselijk ontroesten, bijplekken en overschilderen, maar dat proces is eindig”, zegt Stelpstra. “Op een gegeven moment wordt de laag te dik en ontstaan er te veel oneffenheden. Toen besloten we om het staal kaal te laten stralen en een nieuw conserveringssysteem aan te brengen. Hier was dat niet mogelijk, het moest op een externe locatie bij een gespecialiseerd bedrijf gebeuren. En als je het dan zo grondig gaat oppakken, is het meteen zinvol om naar andere aspecten te kijken, bijvoorbeeld modernisering van de aandrijving. Daarnaast wilden we al langer iets aan de breedte van de brug doen om de doorstroming en de veiligheid van de gebruikers te verbeteren. In het ontwerp hebben we daarom een uitbouw van één meter kunnen opnemen, waarbij in de nieuwe situatie twee fietsstroken in het middendeel liggen, met aan weerszijden een loopstrook.” Bestek voor conservering en renovatie De Provincie Zeeland schreef het bestek voor conservering en renovatie van de antieke brug, waarna eind 2012 een openbare aanbesteding volgde. Hollandia Services, specialist in onderhoud en renovatie van bruggen en sluizen en een dochterbedrijf van de bekende staalgigant uit Krimpen a/d IJssel, kwam als gunstigste uit deze procedure. Na het verlenen van de vergunning ging zij aan de slag met het vertalen van de klanteisen naar werktekeningen. In september 2013 ‘knipte’ Hollandia Services op locatie de ‘draadjes’ van de brug door en werd het gevaarte met twee mobiele kranen uit het kanaal gehesen. Vervolgens werd de brug op een ponton geplaatst en over water naar Krimpen a/d IJssel verscheept. Vooraf was het asfalt van het houten dek verwijderd om hijsgewicht te besparen. Een tijdelijke noodbrug werd iets verderop neergelegd. In de werkplaats werd de brug compleet gestript: het houten dek en losse componenten, zoals de aandrijving, lantarens, trappen en bordessen werden verwijderd. Met het afstralen van de verf bleef er een geraamte van blank staal over. De doorlooptijd van het project werd aanvankelijk geschat op zeven weken, maar die termijn liep uit met maar liefst dertien weken vanwege toch veel noodzakelijke reparaties. Matthijs de Groot leidde het project bij het Krimpense bedrijf met een vast team van drie interne en vier externe krachten. “De constructie was slechter dan gedacht. Veel onderdelen moesten worden vervangen. We hebben
1/5
gewerkt op basis van een geklonken constructie, net als de oorspronkelijke brug. Hollandia Services is één van de weinige bedrijven in Nederland die nog vertrouwd is met het aanbrengen van klinknagelverbindingen. Zo konden we de brug op authentieke wijze herstellen.” Vernieuwend, onderhoudsvrij en zeer licht Geïnteresseerd in nieuwe constructies en materialen had Sybren Stelpstra al in 2011 voor het eerst contact met FiberCore Europe. De publiciteit van het jonge bedrijf en de talrijke toepassingen van hun composiet in bruggen en sluisdeuren waren de ervaren ingenieur niet ontgaan. “Ik vroeg mij af of we dit ook konden proberen. Het product is vernieuwend, onderhoudsvrij en zeer licht in gewicht. Die eigenschappen spraken mij aan.” Er volgden afspraken met FiberCore, ook met zijn collega’s, en geleidelijk groeide er vertrouwen in het product en de mensen erachter. Stelpstra: “Wij houden ervan om bij nieuwe ontwikkelingen voorzichtig te beginnen. Een fiets- en voetgangersbrug is dan een relatief kleinschalig project om rustig mee aan de gang te gaan. Gun je zelf de tijd en rust om het uit te proberen.” Die aanpak vond ook vrij snel draagvlak bij zijn collega’s in het provinciehuis. Het enthousiasme verspreidde zich. “We geloofden erin en wilden dit een kans geven om ervaring mee op te doen.” Ed Hoogstad, directeur Bouw- en Infra van FiberCore Europe, prijst de vernieuwingsgezindheid van de Provincie. “Mensen kiezen niet altijd voor iets wat beter is, ze hechten liever aan tradities. De Provincie, met Sybren Stelpstra als aanjager, is een voor haar onbekende weg ingeslagen, waarbij wij het voordeel van de twijfel kregen. Sybren heeft niet alleen een innovatief project op gang gekregen, hij heeft het ook goed gemanaged. Hij bewoog mee met voortschrijdende inzichten, waardoor het project alleen maar mooier en beter is geworden. Sybren heeft niet krampachtig aan vaste patronen vastgehouden.” Ruim 230 bruggen van composiet FiberCore Europe produceert glasvezelversterkte kunststof (composiet) constructies voor onder andere bruggen en sluisdeuren. Het product is een slimme combinatie van glasvezel met thermohardende polyesterhars die ongevoelig is voor vermoeiing, onthechting van kern en huid en scheurvorming. Het Rotterdamse bedrijf heeft inmiddels al ruim 230 bruggen geproduceerd voor de Nederlandse en buitenlandse markt, waaronder een aantal eurocode-zwaarverkeersbruggen. Composiet komt oorspronkelijk uit de vliegtuigbouw, waar het zijn waarde heeft bewezen: vijftig procent van de romp van de Airbus A350+ is van vezelversterkte kunststof. Door eigenschappen als sterkte, soortelijk gewicht, vermoeiingsresistentie en toepasbaarheid in een corrosieve omgeving is composiet duurzaam en vrijwel onderhoudsvrij, ook onder moeilijke omstandigheden. Het materiaal is daardoor steeds populairder geworden. Hoogstad merkt dat bruggen en brugdekken van composiet in de grond-, weg- en waterbouwsector sterk in opkomst zijn. “Ging het eerst nog om voetgangers- en fietsbruggen met een beperkte overspanning en complexiteit, nu zie je een snelle opschaling. Bijvoorbeeld de provinciale verkeersbrug over de A27 bij Lunetten, Utrecht. Vanwege de uitstekende eigenschappen is het materiaal prima geschikt om samen met beton of staal te gebruiken. Waterdichte oplossing èn staalconservering Waarom heeft de Provincie Zeeland voor composiet van FiberCore gekozen? Stelpstra zegt dat hij het alternatief op basis van pultrusietechniek nooit heeft omarmd. Losse planken van pultrusie hebben de eigenschap in breedte te krimpen en uit te zetten, waardoor naden ontstaan en resten van strooizout en water de onderliggende staalconstructie bereiken. “Binnen tien tot twintig jaar krijg je corrosieproblemen door de chloride. Dan moet het hele dek er weer af om dat aan te pakken. De oplossing van FiberCore is waterdicht!” De constructietechnologie van FiberCore sprak hem meer aan, ook vanwege de oplossing die het bedrijf heeft bedacht om onthechting van kern en huid (zie kader) te voorkomen. “Daar zijn ze uniek in.
2/5
Maar ook hun engineering, denkkracht en innovatie vielen mij op. Het mooie van dit kunststof dek is dat het absoluut waterdicht is. Daardoor blijft de stalen constructie onder het brugdek volledig droog, zodat de bescherming tegen corrosie veel beter is. Resten van strooizouten (chloride) die een agressieve impact kunnen hebben op de staalconstructie krijgen nu geen kans. Vooral tijdens een strenge winter wordt er veel zout gestrooid. Een houten dek gaat kieren en laat die resten door.” Afwatering naar één kant De afwatering van het brugdek loopt naar één kant, van zuidelijke naar noordelijke richting. Hierdoor zijn geen waterafvoeren nodig die ook weer onderhoud vragen. Om dat te bereiken heeft FiberCore een doorlopend dek gemaakt, zonder onderbrekingen. De welstandscommissie was aanvankelijk niet zo gecharmeerd van dit plan en betreurde het dat de geklonken vakwerkconstructie deels uit het zicht zou verdwijnen. Stelpstra: “Het kostte ons veel hoofdbrekens om dit geaccordeerd te krijgen, maar het is gelukt. In de oude situatie lag er een dakvormig dek tussen de hoofdliggers, met op de laagste punten een goot voor afwatering. Maar daar komt altijd vuil in, de afwatering raakt verstopt. Kortom, je hebt altijd onderhoud. De welstandscommissie bleek ook geen voorstander van verbreding van de brug vanwege de monumentale functie. Een kunststof dek kon dan weer wel, geen enkele probleem! Ze kijken dus vooral naar uiterlijke kenmerken, de architectonische oplossing.” Montage van kunststof op staal De grootste uitdaging in het project was de bevestiging van het composiet brugdek op de staalconstructie in de werkplaats van Hollandia Services. Het aanvankelijke idee was om het dek vanaf de bovenzijde op het staal te bevestigen met een traditionele ‘bout-moer’ verbinding. De gaten die je daarvoor moet boren, zouden dan later worden dichtgesmeerd en afgesloten. Niet alle partijen vonden dit een optimale oplossing. FiberCore Europe adviseerde een tweede optie en die kreeg uiteindelijk het meeste vertrouwen: het dek vanaf de onderzijde tegen de staalconstructie bevestigen met zogenaamde ‘hollo-bolts’. Deze bouten zijn in feite stalen hollewandpluggen die zich in de kern van het dek spreiden en meteen de onderhuid tegen het staal aantrekken. Het werd getest op de aanbrug. “Het voordeel van ‘hollo-bolts’“, zegt Stelpstra, “is dat de bovenkant van het dek geheel intact blijft, omdat alle bevestiging aan de onderzijde gebeurt. Je hoeft niets dicht te smeren en montage-technisch is dat gewoon makkelijker en praktischer.” Matthijs de Groot heeft de samensmelting van de kennis en ervaring van FiberCore Europe en Hollandia Services als zeer plezierig ervaren. “We hebben al eens eerder op een basculebrug (beweegbare brug) composiet voetpaden aangebracht, maar het was voor het eerst dat we met FiberCore Europe samenwerkten. En ja, het is toch een nieuw materiaal voor ons. We werken hier gewoonlijk alleen met staal. Onbekend is meestal onbemind. FiberCore heeft ons veel uitgelegd over hun product, zodat we eraan konden wennen. Het was prettig werken met composiet, omdat het zo flexibel is. FiberCore heeft zelf in onze werkplaats de losse dekdelen tot één geheel verlijmd, waarna wij de bevestiging aan het staal hebben verzorgd. Dat ging soepel, we konden het mooi laten aansluiten.” Levensduur Stelpstra zegt veel vertrouwen te hebben in de levensduur van zowel het brugdek als de staalconstructie. Het onderhoudsschema is dan ook alleszins plezierig voor de Provincie. Groot onderhoud aan het staal is pas over ongeveer dertig jaar nodig, terwijl het brugdek zo’n honderd jaar mee kan, zonder serieus onderhoud, hooguit een kleine reparatie als gevolg van een onverhoopte schade aan de slijtlaag. Maar de composiet constructie als geheel, die behoudt onverminderd zijn vitaliteit. Is er toekomst voor de hybride brug? Stelpstra en De Groot denken van wel. “Het is wat de klant vraagt”, zegt De Groot. Als die vaker composiet wil, moeten wij daarin meegaan. De opdrachtgever
3/5
laat tegenwoordig steeds meer over aan de opdrachtnemer wat betreft de keuze van materialen. Maar bruggenland is nog redelijk conservatief.”
Achilleshiel van composiet verleden tijd De InfraCore® Inside technologie, wereldwijd gepatenteerd, ligt ten grondslag aan het composiet van FiberCore Europe. Op basis van deze technologie worden grote witte matten van grof geweven glasdraden op een speciale manier als wapening gebruikt in een mal die vacuüm wordt getrokken. Vervolgens wordt het glasweefsel geïnjecteerd met hars (het ‘cement’). Na het uitharden ontstaat een opmerkelijk sterke vlakke plaat die zwaar belast kan worden. Zelfs het dek van een boorplatform zou ermee kunnen worden uitgerust. In tegenstelling tot pultrusie is het InfraCore dek van FiberCore driedimensionaal voorzien van glasvezelmatten die een wapening in àlle richtingen vormen – met glasvezel, hars en niet-dragend schuim als bestanddelen. De wapening is in een soort zigzag-vorm geplaatst, waarbij de vezels van onder- en bovenhuid slim via de verstijvingsribben in elkaar overlopen. Dit maakt het materiaal oersterk, maar voorkomt ook onthechting van kern en huid. Dat laatste, het proces waarbij de huid haar samenhang verliest en loslaat van de kern, leek jarenlang onoplosbaar. Het was de achilleshiel van composiet. Het resultaat van de oplossing van FiberCore is dat er geen hars gedomineerde breukvlakken zijn, de vermoeiingsbestendigheid optimaal is en dat het materiaal geschikt is voor zeer duurzame, zwaar belastbare constructies, waaronder brugdekken voor alle verkeersklassen. Onthechting van kern en huid Composiet constructies waren lange tijd niet geliefd in de civiele techniek vanwege de zwakte voor slagbelasting in combinatie met vermoeiing door rollende wielen. Als een gewone sandwichconstructie plaatselijk beschadigd raakt door een vallende lading, veert de huid weliswaar terug, maar blijft het kernmateriaal eronder ingedeukt en is het niet meer verbonden met de huid. Wielen van voertuigen die er vervolgens overheen rijden, verspreiden gestaag het gebied waar huid en kern zijn onthecht. De schade is onherstelbaar waardoor de constructie zal falen. De composietconstructie van FiberCore is geen sandwich en heeft geen dragend kernmateriaal. Het PU-schuim dat wordt verwerkt, heeft geen constructieve functie, het is verloren bekisting. Als de hars eenmaal alle glasvezels heeft bereikt en is uitgehard, vloeien alle krachten af via de bovenhuid, de verstijvingsribben en de onderhuid. De vezels van die drie delen lopen in alle richtingen naadloos in elkaar over. Een plaatselijke beschadiging is eenvoudig te herstellen, maar zal zich nooit verder uitbreiden door het ontbreken van hars gedomineerde breukvlakken. Laboratoriumproeven Dat het product zich zo gedraagt, is in 2010 onderbouwd door uitgebreide laboratoriumproeven aan de TU Delft. De Provincie Friesland had de testen bekostigd toen ze besloot tot de bouw van een brug in Oosterwolde. Enkele delen van dat brugdek werden grondig onderzocht op onder andere buigen, lokale drukbelasting en vermoeiing na voorafgaande slagbelasting, waarop het materiaal ook uitstekend scoorde. In de test werd geen onthechting van kern en huid geconstateerd. De robuustheid van het product en de toepasbaarheid ervan in onder andere bruggen kwamen daarmee vast te staan. < Kader >
Wat is een draaibrug? Een draaibrug is een beweegbare brug die open en dicht gaat door te roteren om een verticale as. Dit heeft als voordeel dat er een doorvaart ontstaat zonder beperking in de doorvaart- en doorrijhoogte, terwijl de brug toch snel open en dicht kan gaan. Een draaibrug kan bestaan uit twee gelijke armen,
4/5
zodat twee doorvaartopeningen ontstaan waarbij het draaipunt van de brug op een eiland ligt, zoals in Souburg. De bovenbouw van de brug beschrijft bij het openen en sluiten een boog. Dit heeft ook gevolgen voor de aansluiting tussen de landhoofden en de uiteinden van het brugdek: geen enkel deel van het brugdek mag tijdens het draaien het landhoofd raken. Dit betekent dat ook de einden van het brugdek boogvormig moeten zijn. Voordat de brug kan worden opengedraaid, wordt deze losgemaakt door de vijzels waar het brugdek op rust, de zogenaamde opzetinrichting, omlaag te bewegen. In dichte toestand wordt de brug na het opzetten ook nog eens vergrendeld. < Kader >
Specificaties draaibrug Souburg Een brug voor fietsers en voetgangers over het Kanaal door Walcheren tussen Oost- en WestSouburg. De geklonken vakwerkbrug is sinds 1997 een rijksmonument en bestaat uit een vaste aanbrug en een draaibrug. Eigendom, bediening, beheer en onderhoud: Provincie Zeeland. Na verwoesting in 1944 werd de spoorwegdraaibrug uit Sluiskil geplaatst op de behouden gebleven onderbouw van metselwerk die resteerde van de oorspronkelijke brug uit 1870. Aanbrug Bouwjaar: 1870 Lengte: 17 m. Breedte: 5,9 m. Gewicht na 1 meter verbreding: 27 ton Dikte composiet dek: 10 cm Draaibrug Voormalige spoorbrug over het Kanaal Terneuzen – Gent in Sluiskil. Elektromechanische aandrijving met planetaire tandwielkast. Sinds 1997 bediening op afstand vanuit de Nautische Centrale Vlissingen. Bouwjaar: 1907 (aangepast en verplaatst naar Souburg in 1947) Autovrij gemaakt: 1976 Lengte: 48 m. Breedte: 6 m. Oorspronkelijk gewicht: 165 ton Gewicht na 1 meter verbreding: 140 ton Dikte composiet dek: 10 cm Openingsduur: 90 sec. Breedte hoofddoorvaart: 20 m. Brugdek Het composiet brugdek bestaat uit samengestelde delen: 6 delen van elk 24 meter voor de draaibrug en 3 delen van elk 17 meter voor de aanbrug. Het composiet is licht in gewicht. De gewichtsbesparing op het brugdek is ruim 60% ten opzichte van de oude situatie (hout met asfalt). Dit levert een zeer gunstige massatraagheid op.
5/5
