Plattform zu Beton und Stahl im Bauwesen
Die Suurhoff-Brücke in Rotterdam, Teil der A15 zwischen der Maasvlakte und dem Hinterland, wurde 2021 mit einer innovativen Bewehrungsmethode saniert: einer Stahlbewehrungsplatte, die mit Epoxidkleber und Injektionsbolzen vorgespannt wurde. Diese in den Niederlanden erstmalige Technik bietet eine leichtere und schnellere Lösung als herkömmliche Methoden wie die Bewehrung mit hochfestem Beton. Das Ergebnis ist eine nachhaltige und kosteneffiziente Renovierung, die den Instandhaltungsbedarf reduziert und die Lebensdauer der Brücke mindestens bis zu ihrer vollständigen Erneuerung ab 2031 verlängert.
Die 1972 gebaute Suurhoff-Brücke ist eine Straßenbrücke aus Stahl mit einer orthotropen Fahrbahn über den Hartelkanaal, die aus Trögen und Schwellen als Bewehrung besteht. Mit der Zunahme des Güter- und Personenverkehrs traten im Laufe der Zeit Ermüdungsschäden auf, auch an der orthotropen Fahrbahn der Klappbrücke. Ab 2015 führte Rijkswaterstaat umfangreiche Inspektionen durch, die zeigten, dass eine Verstärkung notwendig war, um die strukturelle Sicherheit zu erhalten. 2017 wurde beschlossen, eine Behelfsbrücke zu bauen, um den Verkehr und die Belastung der bestehenden Brücke zu verringern, die bestehende Brücke zu sanieren und die Klappbrücke zu verstärken. Rijkswaterstaat leitete das Projekt in Zusammenarbeit mit dem Generalunternehmer, einem Gemeinschaftsunternehmen von Arup und Haskoning. Die Ausführung lag in den Händen der Bauunternehmerkombination STIPT (Dura Vermeer, Besix, Mobilis und Hollandia Infra), wobei Hollandia Services und Takke Breukelen für die Verstärkung des Brückendecks der Klappbrücke verantwortlich waren.
Die gewählte Methode, bestehend aus Stahlbewehrungsplatten, die geklebt und mit vorgespannten Injektionsbolzen gesichert wurden, erwies sich als ideal für die Situation. “Diese Verstärkungslösung geht auf einen Vorschlag zurück, den wir einst für die Verstärkung des westlichen Van Brienenoord-Bogens gemacht haben”, sagt Paul van Horn von Arup. “Die herkömmliche Lösung, die Asphaltdecke durch eine Schicht aus hochfestem Beton (HSB) zu ersetzen, würde eine zu lange Unterbrechung für die Van Brienenoord-Brücke bedeuten. Daan Tjepkema, Planungsleiter der Van Brienenoord-Brücke bei Arup, entwickelte daraufhin einen Vorschlag für eine Verstärkung mit einer verschraubten Stahlplatte auf der bestehenden Fahrbahn. Dieses Konzept wurde seinerzeit im Labor entwickelt und getestet, aber letztendlich nicht für die Van Brienenoord-Brücke ausgewählt. Das Potenzial lag vor allem in der viel schnelleren Ausführungszeit und den möglichen Konstruktionsoptimierungen, die das Gewicht noch weiter reduzierten. Allerdings war der Entwurf zu neu und damit zu riskant, um ihn direkt auf die größte Bogenbrücke der Niederlande anzuwenden.”
Bei der Verstärkung der Suurhoff-Brücke war das anders, weiß Tjepkema. “Das HSB-Lager war einfach nicht machbar und die erforderliche Restlebensdauer war begrenzt. Es musste also etwas anderes her, und die frühere Lösung bei der Van Brienenoord-Brücke bot sich an. Als Managementmaßnahme, um die Unkenntnis über das Verhalten dieser Bewehrungslösung zu verringern, haben wir ein umfangreiches Testprogramm durchgeführt. Wir haben Tests im Maßstab 1:1 durchgeführt (Platte auf Platte mit Epoxidharz dazwischen) und dann die Platten abgenommen, um das Epoxidharz zu sehen. Das alles in Zusammenarbeit mit Hollandia und Rijkswaterstaat”. Nach den erfolgreichen Tests wurde grünes Licht für die Anwendung dieser Methode auf den beweglichen Teil der Suurhoff-Brücke gegeben. Die 30 mm dicken und etwa 4 mal 10 Meter großen Platten wurden zusammengeschweißt und mit Epoxidharz und Vorspannbolzen mit der bestehenden Fahrbahnplatte verbunden. Durch diesen Verbund wird die Spannung in der ursprünglichen Fahrbahn erheblich reduziert, was die Ermüdungsfestigkeit erhöht und den Wartungsaufwand verringert. In diesem speziellen Fall ist die Lösung nur möglich, weil das Öffnen und Schließen der Klappbrücke entfällt. Die Lösung ist in erster Linie für feste Brücken geeignet, da eine bewegliche Brücke ein Gleichgewichtssystem ist. Das Hinzufügen von Masse stört dieses Gleichgewicht.
Bei der Planung und Konstruktion kamen mehrere strukturelle Innovationen zusammen. Die vorgefertigten Platten dienten als Bohrschablonen zum präzisen Durchbohren der vorhandenen Deckplatte. Intelligente Detaillösungen, wie z. B. die teilweise Montage von Schrauben und das erneute Zusammenfügen von Schweißnähten, verringerten die durch die Schweißwärme verursachte Verformung. Das Epoxidharz wurde auf der Grundlage von Viskosität, Aushärtezeit und Dauerfestigkeit sorgfältig ausgewählt. Die Umsetzung war komplex, aber die enge Zusammenarbeit zwischen Konstrukteuren und Auftragnehmern vom ersten Tag an erwies sich als entscheidend. Die Vorbereitung der Fugen und die Vorprüfung des Entwurfs im Werk ermöglichten die Umsetzung auf der Brücke innerhalb von nur vier Wochen, während die Brücke weitgehend für den Verkehr geöffnet blieb.
Laut Van Horn war ein Hauptanliegen von Rijkswaterstaat bei der Anwendung der innovativen Bewehrungsmethode die Temperaturbelastung: der Unterschied zwischen dem Deck und der Unterseite der Brücke mit den daraus resultierenden Spannungen und den Auswirkungen auf die Bewehrungslösung. “Aus diesem Grund wurde in Absprache mit Rijkswaterstaat ein Überwachungsprogramm aufgestellt. Das Überwachungsprogramm wird im Jahr 2027 enden. Die vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass die Temperaturbelastung geringer ist als erwartet, also ein günstiges Ergebnis. Auch die Messungen an den anderen Komponenten zeigen keine Abweichungen vom Berechnungsmodell. Diese Lösung kann die Lebensdauer von Stahlfahrbahnen um bis zu 30 Jahre verlängern. Die Lösung kann speziell für die am stärksten befahrenen Abschnitte entwickelt werden und ist auf alle festen Brücken mit Stahlfahrbahn anwendbar. Sie dürfte sich zu einer bewährten Alternative für die Bewehrung von Stahlfahrbahnen entwickeln.”
Dank dieses innovativen Ansatzes ist der bewegliche Teil der Suurhoff-Brücke wieder zukunftssicher. Das Verfahren bietet damit auch Perspektiven für andere Stahlbrücken mit stählernem Fahrbahnbelag: Die Bewehrung kann schneller, leichter und mit weniger Verkehrsbehinderungen durchgeführt werden. Die Suurhoff-Brücke, die in den 1970er Jahren mit dem Nationalen und Europäischen Stahlpreis ausgezeichnet wurde, behält damit ihre wichtige Funktion als Verbindung zwischen der Maasvlakte und dem Hinterland vorerst bei, bis es eine neue Uferverbindung gibt.
