H.J.J. Roelofs

Een bruggenbouwer wil vrijwel altijd het onmogelijke, maar stelt zich uiteindelijk tevreden met het (voor zijn tijd en technisch kunnen) maximaal haalbare. Dat is altijd zo geweest, en heden ten dage nog steeds zo; denk maar aan de Erasmusbrug! Grotere overspanningen, slankere bruggen, nieuwe materialen.
In vroeger dagen was die uitdaging vaak het feit dat men een schier onoverbrugbare kloof of rivier moest overwinnen. De wereld moest worden onderworpen worden aan de wil van de mens.
Elk van de ons omringende landen heeft hier wel voorbeelden van. En bij sommige van deze bruggen was het wonder van de prestatie zo groot, dat men geloofde dat het geen mensenwerk was, maar dat de duivel een handje geholpen zou hebben. In die tijd was men veel meer omgeven door mysteries, veroorzaakt door hogere machten. Toen ontstonden dan ook de legendes van de duivelsbruggen.
Het oudste verhaal daarover dat ik kon vinden komt uit de Romeinse tijd, uit de stad Rimini in Italië. 1
Het betreft een brug waar keizer Augustus in het jaar 14 na Chr. aan begon, en die door zijn zoon Tiberius in 21 na Chr. voltooid werd. Deze brug bestaat nog, en is een fraai voorbeeld van oud-Romeinse bouwkunst.
De bouw ervan ging echter met grote moeilijkheden gepaard. Telkens, zo luidt de legende, als er een nieuw stuk klaar was stortte het in. Maar de onmacht om de brug te maken wierp een schaduw over de roem van de keizer. De hulp van de goden werd ingeroepen, maar toen dat niet hielp, bleef alleen de duivel over om te helpen. Maar, Tiberius moest daartoe wel een verbond met de duivel aangaan. Dat hield in dat van het eerste levende wezen dat over de gerede brug zou lopen, de ziel aan de duivel zou toebehoren. Toen de brug echter klaar was, weigerde Tiberius dit. De duivel was hierover zo woedend, dat hij de brug weer wilde vernielen. Maar dat ging niet, omdat hij hem zelf gebouwd had! Er bleef hem niets anders over dan woedend te vertrekken. En heden ten dage zijn z’n voetsporen nog te zien in sommige stenen van de brug.
Ook de Steinerne Brücke in Regensburg (Duitsland), een brug over de Donau, gebouwd in 1135-1146 na Chr., is een brug met een bouwlegende. Hier ging het om de concurrentie tussen de bruggenbouwer en de kathedraalbouwer.2 Het verhaal gaat dat deze bouw-meesters elkaar naar het leven stonden. Wie zijn bouw-werk het eerste gereed zou hebben, mocht de verliezer onthoofden. De bouwmeester van de brug zag dat zijn concurrent veel harder opschoot, en vreesde voor zijn leven. Toen riep hij de hulp van de duivel in. Ook hier eiste de duivel als tegenprestatie voor het bouwen van de brug de ziel van het eerste levende wezen dat de brug zou passeren. De bouwmeester was echter een slimme man. Toen de brug klaar was, en de duivel zijn tol opeiste, stuurde hij twee hanen, achtervolgd door een hond over de brug. Hiermee moest de duivel genoegen nemen. De mens was hem weer te slim afgeweest.
Maar ook wel minder bekende bruggen in de diverse landen om ons heen hebben hun eigen duivelsbrug(gen). Ik noem er een paar:
The Devil’s Bridge in Aberytwyth (Wales);
Teufelsbrücke in Andermatt (Zwitserland);
Pont du Diable in Thueyts, in Ceret en vele andere in Frankrijk;
Pont del Diable in Martorell (Spanje);
Ponte del Diavolo in Lucca (Italië) enz.
Alle bijbehorende legendes vermelden (met kleine variatie van honden, katten enz als eerste betreders der brug) verder hetzelfde thema. De mens is de door hem ingeroepen duivel toch te slim af.
Nederland heeft vele bruggen, maar geen gevaarlijke kloven of onstuimige rivieren om te overwinnen. Toch is er een Nederlandse duivelsbrug, en wel in Ginneken, een brug over de Mark.3 De daar-aan verbonden legende is echter van een heel andere strekking, en luidt als volgt.
Een jonkvrouw, Catharina van Gaveren, was verliefd op Walter van Ulvenhout, en wilde graag met hem trouwen. Haar vader echter was daar falikant tegen, en stopte zijn dochter in een klooster. Dit kwam Rolf van Liedekerke ter ore, en aangezien hij een oude schuld bij Catharina had in te lossen, smokkelde hij haar met een list het klooster uit, en bracht haar naar de Laurentiuskerk in Ginneken. Hier wachtte Walter op haar om met haar midden in de nacht te trouwen. Hun stand verplichtte het paar om deze gebeurtenis met klokgelui te laten vergezellen. Maar de pastoor waarschuwde hen dat de klok nog niet ingezegend was, en dus nog aan de duivel toebehoorde. Maar het trouwlustige paar zette hun wil door. Onder het gebeier van de klok stortte toen de toren in, en de duivel vloog weg met zijn klok. Op de plaats nu waar de duivel zich met klok en al in de Mark stortte, ligt nu nog steeds de Duivelsbrug.

We leven tegenwoordig in een tijd waar we met minder mystiek en meer nuchtere kennis onze bruggen maken. Dus duivelsbruggen met hun bijpassende legende zullen wel tot het verleden behoren. Maar de uitdaging blijft, en er worden nog steeds “duivels” ingewikkelde bruggen gebouwd!

Bronnen:

1. www.erimini.com/de/storie/tiberiode.htm
2.Peter Nilson, Terug naar de aarde (p.61 e.v.),Ambo/Baarn 1996
3. www.ginnekenweb.com/wandeling/duivelsbrug.htm

Download hier het artikel in pdf-formaat

J. Oosterhoff

Het begin

De geschiedenis van de Nederlandse Bruggen Stichting begint bij het Monumenten Inventarisatie Project (MIP) van de Rijksdienst voor de Monumentenzorg. In het begin van de jaren ’80 van de vorige eeuw ging men behoefte voelen aan een heroriëntatie op het gebied van de monumentenzorg in Nederland. Er waren toen ongeveer 45.000 beschermde monumenten waarvan veruit de meeste stamden uit de tijd voor 1800 en van karakter voorname bouwwerken zoals kerken, kastelen en grote woonhuizen waren. De keuze van wat een monument zou moeten worden ging voorbij aan het feit dat in de tijd tussen 1800 en 1940 veel nieuwe en, mede door de industriële ontwikkeling, vooral veelsoortige gebouwen tot stand kwamen. Er werd besloten tot een grondige inventarisatie van deze nieuwe bouwwerken. Gekozen werd voor de periode 1850-1940 omdat men meende over de tijd voor 1850 over voldoende informatie te beschikken (hetgeen, althans voor wat het industrieel erfgoed betreft, niet juist was). Het jaar 1940 had betrekking op de wettelijke regel dat monumenten ten-minste vijftig jaar oud moeten zijn. Het MIP zou omstreeks 1993 gereed moeten komen. Daarna zou het Monumenten Selectie Project (MSP) beginnen. Men kan zich voorstellen dat hier moeilijke vragen zouden rijzen. Wat moet wel en wat moet niet beschermd worden. Met name was er een categorie die zich, zonder nadere studie, moeilijk liet beoordelen: het industrieel erfgoed, al dat onroerend goed (maar ook roerend goed, zoals schepen en treinen) dat was ontstaan door de industrialisering van Nederland. Het toenmalige ministerie van WVC stelde hiertoe in 1988 een commissie in, onder voorzitterschap van drs.P. Nijhof, die reeds in 1989 haar rapport uitbracht, genaamd ‘Het industrieel erfgoed en de kunst van het vernietigen’. Op grond daarvan werd einde 1991 ingesteld de stichting Projectbureau Industrieel Erfgoed (PIE) die in een periode van vier jaar moest onderzoeken welke wegen moeten worden bewandeld om tot monumentkeuze te komen en welke criteria daarvoor zouden gelden.
Een van de gebieden van industrieel erfgoed, waarop het PIE als voorbeeldonderzoek zijn blik richtte, was dat van de bruggen. Voorwaarde hiervoor was dat er een stichting zou komen waaraan een opdracht zou kunnen worden gegeven. Dit was de directe aanleiding tot het oprichten van de Nederlandse Bruggen Stichting. Er werd een bestuur gevormd dat op 4 maart 1992 voor een oprichtingsvergadering in het Gebouw voor Bouwkunde van de TU Delft bijeen kwam. Op 10 april 1992 passeerden de statuten bij de notaris.
Het PIE-onderzoek was dus de directe aanleiding voor de totstandkoming van de NBS. Dat neemt niet weg dat ook daarvoor al activiteiten waren op het gebied van de geschiedenis van de Nederlandse bruggenbouw. Zo had het Staalbouwkundig Genootschap reeds een commissie ‘Erfgoed in ijzer en staal’ die begin 1991 een subgroep Bruggen vormde. Deze hield zich vooral bezig met bruggen die met sloop werden bedreigd. Onder meer kwam er een rapport uit over de spoorbruggen over de Maas en de Koningshaven (De Hef) in Rotterdam. Op 5 april 1991 werd door de Federatie Industrieel Erfgoed Nederland (FIEN) in Rotterdam een symposium georganiseerd over de herbestemming van bruggen. Op 6 februari 1992 was er in Gouda een studiedag waar ir. G. Hardenberg een lezing hield over het onderwerp ‘Bruggen. Uit het ferroverleden van voor de Tweede Wereldoorlog’.

Doelstellingen

Het oprichtingsbestuur was als volgt samengesteld: prof.ir. J. Oosterhoff, voorzitter; ir. G. Hardenberg, vice-voorzitter; prof.ir. J. Kuipers, penningmeester; ir. H.P. Klooster, lid; prof.ir. J.H. van Loenen, lid. Het secretariaat werd verzorgd door ir. G.J. Arends. Het bestuur stelde statuten op waarin de volgende doelstellingen waren opgenomen.
1. het bevorderen van kennis over -, het inventariseren en documenteren van -, en het constructief meewerken aan, uit een oogpunt van cultuurhistorie, van stedebouw en van landschap wenselijk en bovendien mogelijk, behoud en beheer van bruggen in Nederland.
2. De stichting tracht dit doel te bereiken door:
a. het stimuleren van het verrichten van studies;
b. het inventariseren van beschikbaar informatie- en documentatiemateriaal;
c. Het stimuleren van contacten tussen belangstellenden voor bruggen teneinde te komen tot onderlinge informatie-uitwisseling en samenwerking;
d. het stimuleren en ondersteunen van plaatselijke en regionale initiatieven;
e. het optreden als gesprekspartner voor de diverse overheden, het bedrijfsleven en andere organisaties;
f. het geven van informatie en voorlichting over bruggen;
g. het bevorderen van de publiciteit over bruggen door middel van publicaties, lezingen, tentoonstellingen, excursies enzovoorts;
h. het bevorderen van de totstandkoming van een nationaal documentatiecentrum;
i. alle andere wettige middelen die de stichting ten dienste staan.
3. Ter uitvoering van deze doeleinden kan de stichting werkgroepen onderhouden.

Werkgroepen

De eerste werkgroep, onder leiding van ing. H.M.C.M. van Maarschalkerwaart, was die voor ‘Bruggen van ijzer en staal’. Eigenlijk was deze groep er al, als subgroep van de commissie ‘Erfgoed in ijzer en staal’ van het Staalbouwkundig Genootschap. Zij zette haar werkzaamheden voort, zowel voor de NBS als in het kader van het Staalbouwkundig Genootschap. De werkgroep begon met haar werk aan de opdracht van het PIE (waarover later meer) maar was daarnaast ook bezig met bruggen die met sloop werden bedreigd. We noemen enkele uit de begintijd:
1. De kraanbrug bij het Fort aan de Diefdijk bij Leerdam.
2. De Kraneschipbrug over het Merwedekanaal bij Meerkerk.
3. De bruggen over het Merwedekanaal tussen Vianen en Gorkum.
4. De Hoge Brug over het spoorwegemplacement te Zwolle.
Begin 1993 kwam de werkgroep ‘Bruggen van beton’ tot stand onder leiding van prof. Van Loenen. Zeer actief hierin was A.A. van der Vlist, met veel bijdragen aan het NBS Nieuws en medewerking aan het tweede deel van de boeken over de geschiedenis van de Nederlandse bruggenbouw. Vermeldenswaard is ook de lezing die prof. Van Loenen op 18 november 1993 op de Betondag van de Betonvereniging in Utrecht hield.
In 1993 verscheen ook de werkgroep ‘Bruggen van hout’ onder leiding van prof. Kuipers die een begin maakte met het verzamelen van literatuur. Michel Bakker, professioneel auteur, schreef het hoofdstuk over houten brug-gen in deel 2 van de boekenserie ‘Bruggen in Nederland. 1800-1940’. Merkwaardigerwijs bleek in de loop van de tijd dat er voor dit materiaal een spanningsveld is tussen onderzoekers, ontwerpers en uitvoerenden.
In 1994 werd de werkgroep Bruggen van steen’ opgericht onder leiding van ir. H.P. Klooster. Men begon met het opstellen van een lijst met definities en benamingen van onderdelen van stenen bruggen en met een inven-tarisatie van nog bestaande stenen bruggen in Nederland. Hieruit kon later worden geput voor een bijdrage over de geschiedenis van de stenen bruggen in het tweede deel van de boekenserie ‘Bruggen in Nederland. 1800-1940’ door ing. H.J.J. Roelofs.

De jaarbijeenkomsten

Voor een goed contact tussen het bestuur en de werk-groepen was er ieder jaar een bijeenkomst. ‘s Ochtends vond de jaarvergadering plaats, ‘s middags was er een excursie. Elk jaar was de NBS zo gelukkig gastvrijheid te genieten van een gemeente die rijk gezegend is met bruggen. Achtereenvolgens waren dit:
1992 Amsterdam
1993 Utrecht
1994 Leiden
1995 Haarlem
1996 Dordrecht
1997 Groningen
1998 ‘s Hertogenbosch
1999 Rotterdam
2000 Leeuwarden
2001 Amsterdam
Vanaf 1998 waren er bovendien jaarlijks dagbijeenkomsten, uitsluitend bestemd voor overleg tussen bestuur en werkgroepen. ‘s Ochtends kwamen het bestuur en de werkgroepen afzonderlijk bijeen, ‘s middags was er een gezamenlijke vergadering met het bestuur.

NBS Nieuws

In 1993 ging de NBS beschikken over een eigen nieuwsbulletin, het NBS Nieuws. Het verscheen in 1993 driemaal en daarna viermaal per jaar, met meestal een omvang van 8 of 12 pagina’s. De inhoud bestaat uit artikelen over historische bruggen en berichten over de bruggenbouw, voornamelijk in Nederland, hetzij historisch hetzij actueel. In 2002 werd het vervangen door het tijdschrift ‘Bruggen’ met een aanzienlijk grotere omvang. Opmerkelijk is dat de NBS een van de weinige verenigingen op het gebied van het industrieel erfgoed is die een eigen orgaan in deze vorm hebben.

Het onderzoek ‘Bruggen als industrieel erfgoed’

In het kader van de door het Projectbureau Industrieel Erfgoed aan de NBS verstrekte opdracht ‘Bruggen als industrieel erfgoed’ werd eerst een tweetal rapporten geschreven:
1. Compendium Bruggen. Hierin werd een overzicht gegeven van de brugtypen in ijzer en staal en in beton, met de erbij behorende benamingen.
2. Waardering en selectie. Op grond van literatuur-onderzoek en eigen bevindingen werden aanbevelingen gedaan hoe te handelen bij het bepalen van de monumentwaarde van bruggen. Als bijlage (en voorbeeld) werd hierbij gevoegd het rapport van H. Rienks over bruggen in de gemeente Delft.
Het zwaartepunt lag bij een studie die zou uitmonden in de driedelige boekenserie ‘Bruggen in Nederland. 1800-1940’, uitgegeven door de Uitgeverij Matrijs te Utrecht. Aan deze boeken werkten alle werkgroepen mee. Aanvankelijk was het de bedoeling om alleen de bruggen van ijzer en staal en van beton te behandelen maar uiteindelijk werd besloten om ook een overzicht te geven van de historie van houten en stenen bruggen hoewel het zwaartepunt daarvan ligt in de tijd voor 1800, dus niet in het tijdperk van de industrialisatie. Zo is de serie een volledig overzicht geworden van de geschiedenis van de Nederlandse bruggenbouw. De delen verschenen in 1997, 1998 en 1999, telkens begeleid door een symposium, respectievelijk in Zeist, Utrecht en Rotterdam.

Andere publicaties

Het onderzoek ‘Bruggen als industrieel erfgoed’ was niet de enige aanleiding tot de publicatie van geschriften. Met name in gevallen wanneer de sloop van een historisch belangrijke brug onvermijdelijk is, kan een publicatie voorzien in de behoefte om de kennis over de geschiedenis van de brug op schrift vast te leggen. In dat kader verschenen, eveneens bij de Uitgeverij Matrijs:
1. B.H.Coelman, H.de Jong, N.G.M.Muyen, Van Vianen tot Gorinchem. Bruggen over het Merwedekanaal (1998).
2. W.de Wagt. De Zeilbrug over de Schinkel (1999).
3. B.H.Coelman, Beweegbare bruggen en hun levensduur (2001) (met een symposium over Voorschriften voor het ontwerpen van Beweegbare Bruggen)
Daarnaast werden vele rapporten opgesteld over individuele bruggen.

Bouwdienst Rijkswaterstaat

Vooral door de bemoeienis van ing. B.H. Coelman kwam er overleg met de Bouwdienst Rijkswaterstaat, een dienst waar bruggen een belangrijk onderdeel zijn van studie, ontwerp en uitvoering. Na een beginperiode, waarin de NBS-bijeenkomsten plaats vonden in het Gebouw voor Bouwkunde van de TU Delft, genoot de NBS vanaf 1994 gastvrijheid van de Bouwdienst door het ter beschikking stellen van een kamer in het kantoorgebouw van de dienst in Zoetermeer. Op 30 januari 1996 werd formeel gestalte aan de samenwerking gegeven door het tekenen van een convenant, voor de Bouw-dienst door de hoofdingenieur-directeur ir.M.J. Olierook. Er werd een zogenaamde Brugcommissie ingesteld voor periodiek overleg.

In memoriam

Niet altijd ging het pad van de NBS over rozen, er waren ook trieste momenten. Op 20 juni 1999 overleed onverwacht Arnold van der Vlist. Zijn werk voor de NBS werd hiervoor al genoemd. Hij was, naast prof. Van Loenen, de drijvende kracht voor de geschiedenis van het beton in Nederland, met veel enthousiasme en inzet. We mogen ons gelukkig prijzen dat hij in het tweede deel van ‘Bruggen in Nederland. 1800-1940’ een voortreffelijk overzicht heeft neergelegd van de geschiedenis van de betonbruggen in Nederland. Zijn overlijden was een groot verlies voor de NBS. Even plotseling overleed op 26 januari 2001 Charles Vos. Hij was al sinds 28 augustus 1998 voorzitter van de NBS en had zich doen kennen als bijzonder actief en inspirerend, vol ideeën over hoe de NBS zich in de toekomst zou moeten ontwikkelen. Zijn verscheiden sloeg een gat in de NBS dat nog steeds niet is opgevuld.

Epiloog

Mijn herinneringen beperken zich uiteraard tot de jaren waarin ik actief was voor de NBS. En het is nog maar een greep daaruit. Er waren beleidsplannen waaraan het bestuur veel tijd besteedde. Er waren aanzetten om een Raad van Advies in het leven te roepen die inmiddels zijn gerealiseerd. Er werd begonnen aan een Data-base voor Nederlandse bruggen. Niet genoemd is Hans Bodaan die door zijn grote inzet een middelpunt van de NBS is geworden.
Inmiddels zijn we ook de ervaring rijker dat de NBS niet alleen een instelling is waar kennis over de Nederlandse bruggenbouw wordt verzameld en doorgegeven. Ze bleek ook een sociale functie te hebben. Velen die, gepensioneerd, de wens en de kracht hadden om nog iets met hun vak te doen dat nuttig voor de samenleving zou zijn, hebben bij de NBS een warm tehuis gevonden.

We staan nu voor de volgende tien jaren. Het is niet aan mij om daarop een blik te werpen. Maar natuurlijk wensen we de NBS het elan toe om voort te zetten waarmee in de afgelopen jaren werd begonnen.

Download hier het artikel in pdf-formaat

A,. Romeijn

Inleiding

De boogbrug, sinds lange tijd bekend om zijn efficiënte en esthetisch fraaie constructievorm, wordt frequent in Nederland toegepast en is bij overspanningen groter dan ca. 50 m uit kostenoverweging en esthetica vrijwel enkel in staal uitgevoerd. Enkele recente toepassingen (vanaf 1997) zijn de brug over het Amsterdam Rijnkanaal, de Dintelhavenspoorbrug, de Ennaeus Heermabrug en de Demkabrug.

De trend is, dat de rijvloer steeds meer in staalbeton wordt uitgevoerd i.p.v. enkel staal. Daarnaast wordt steeds meer ontwerpervaring verkregen met verschillende soorten beton, zoals B105 en RPC200 (vezelversterkt vloeibeton). Mogelijkerwijs zijn t.z.t. hiermee betonnen boogbruggen te construeren met een t.o.v. staaltoepassing concurrerend fraaie vormgeving. Het toepas-singsgebied van de boogbrug ligt qua overspanning tussen de ca. 50 en 500 m, waarbij als vuistregel geldt tot ca. 500 m voor verkeersbruggen en 250 m voor spoorbruggen. Bij toename van de overspanning zal de stijfheidseis van een plaat-, vakwerk- of kokerliggerbrug een steeds groter beslag leggen op het ontwerp van de brug. Dit vormt dan ook de reden voor toepassing van verstijvingen door bogen, tuien of draagkabels. Het resultaat, een boog-, tui- of hangbrug wordt daarom veelal toegepast bij grote overspan-ningen. In figuur 2 zijn voor verschillende brugtypen de toepassingsgebieden weergegeven.

HOOFDDRAAGSYSTEMEN

In essentie zijn, qua belastingafdracht, drie typen hoofddraagconstructies te onderscheiden:
• de zuivere boogbrug
• de boogbrug met trekband
• de verstijfde staafboogbrug
Naast dit onderscheid spelen verschil-lende aspecten een rol bij het bepalen van de uiteindelijke vorm van de brug. Hierbij kan gedacht worden aan:
• type belasting; wegverkeer, spoor-verkeer
• keuze van de hanger; I-profiel, kabel, koker
• hangerconfiguratie; verticaal, diagonaal, netwerk
• boogconfiguratie; enkele boog, meerder bogen, hellend boogvlak, bovenverband, eindportaal (zie fig .3)
• keuze van de rijvloer; open rijvloer, doorgaand ballastbed, orthotroop (staal), monolithisch (beton)
• architectonische eisen

Zuivere boogbrug

De rijvloer is relatief slap en wordt overwegend op buiging belast. De boog daarentegen is overheersend in de belastingafdracht en wordt hoofdzakelijk belast op een positief buigend moment en een drukkracht. Verder kenmerkt de brug zich door een directe afgifte van de spatkracht aan de fundering. De hanger draagt in feite alleen de belasting van de velden grenzend aan de han-ger. Hangerkrachten kunnen dan ook onderling sterk verschillen. Horizontale verplaat-singen, die de oplegpunten van de boog als gevolg van eigenge-wicht en mobiele belasting willen ondergaan, worden verhinderd door de ondersteuningsconstructie (landhoofden). De hierdoor ontstane spatkrachten veroorzaken overigens een reductie van het buigend moment in de boog. Door de verhinderde horizontale verplaatsing van de oplegpunten zal ten gevolge van een temperatuurverandering de boog zich in verticale richting moeten verplaatsen. Door deze verplaatsing ontstaat weer een extra buigend moment in de boog. De zuivere boogbrug wordt in Nederland niet zoveel toegepast omdat de bodemgesteldheid ongeschikt is voor het opnemen van horizontale belasting. Een voorbeeld van een zuivere boogbrug is de brug over de Waal bij Nijmegen.

Boogbrug met trekband

De boogbrug met trekband vertoont grote gelijkenis met de zuivere boogbrug. Kenmerkend verschil tussen beide hoofddraagsystemen is dat bij een boogbrug met trekband de spatkracht door een trekband opgenomen wordt in plaats van door een ondersteuningsconstructie. Deze trekband valt in veel gevallen samen met de rijvloer. Bij een dergelijke brug is één van de opleggingen vrij verschuifbaar zodat vervormingen (bijv. t.g.v. gelijkmatige temperatuurverandering) in horizontale richting ‘vrij’ kunnen optreden.
Als gevolg van de trekkracht in de trekband ondergaat de trekband een lengteverandering en veroorzaakt dus ook een verplaatsing van de roloplegging. Hierdoor ontstaat extra buiging in de boog, met als gevolg dat de spatkracht iets lager is dan bij de zuivere boogbrug. Het resulterende positieve buigende moment in de boog wordt hierdoor iets hoger. Voorbeelden zijn de brug over de Noord bij Hendrik-Ido-Ambacht en de spoorbrug bij Culemborg. De verkeersboogbruggen uitgevoerd in Nederland zijn veelal van het type boogbrug met trekband.

Verstijfde staafboogbrug

Bij een verstijfde staafboogbrug is de verstijvingsligger overheersend en wordt de ligger versterkt door een boog. Door de relatief grote stijfheid van de ligger wordt deze bij belasting niet alleen op trek, maar ook op buiging belast. De boog zorgt voor een extra versterking en wordt voornamelijk op druk belast en zal daarom slank uitgevoerd kunnen worden. Spatkrachten worden evenals bij de boogbrug via een trekband (de verstijvingsligger) kortgesloten. De hangerkracht wordt vrijwel volledig bepaald door de boogkracht, met als gevolg dat alle hangerkrachten even groot zijn. Voorbeelden zijn de brug over het Amsterdam-Rijnkanaal bij Weesp en de brug bij Schalkwijk. De verstijfde staafboogbrug wordt vaak bij spoorbruggen toegepast. In Nederland zijn slechts twee van de twintig spoorboogbruggen niet van dit type, namelijk de brug over de Rijn bij Oosterbeek en de brug over de Lek bij Culemborg.

Hangerconfiguratie

De (boogbrug) benamingen zoals in het buitenland vaak gebruikt, zijn in figuur 7 gegeven. Niet hierin getekend is het type Nielsen-Lohse. Het gaat hierbij om een com-binatie van een hangernetwerk (Nielse) met schuin-staande bogen (Lohse). Een voorbeeld hiervan is gegeven in figuur 8. Het betreft de verkeersbrug gebouwd in 1992 over het Hamadera kanaal in Osaka, Japan. De brug heeft een overspanning van 254 m en is voorzien van hangernetwerk omdat daarmee een aanzienlijke stijvere brug wordt verkregen en een sterke afname van de momenten.
De hangers hebben een veelzijdige functie. Ten eerste wordt gezorgd voor afdracht van het eigen gewicht en mobiele belasting van rijvloer naar boog en ten tweede hebben de hangers een stabiliserende werking op de boog. Voorwaarde hierbij is wel dat zowel de rijvloer als de hanger op trek is belast. Uit figuur 7 blijkt dat verschillende hangerconfiguraties bestaan. Het is in Nederland gebruikelijk om verticale hangers toe te passen. Omdat deze onder alle belastingcondities op trek belast zijn, worden daarvoor bij verkeersbruggen vaak kabels toegepast (bijv. de verkeersbrug over de Merwede bij Gorinchem). Hangers kunnen echter ook uitgevoerd worden als kokervormige of I-vormige doorsnede. Daar-naast zien we steeds vaker in Nederland dat de hangers schuin (schorend) zijn geplaatst. Dit is onder meer gebeurd bij de eerste en de tweede Van Brienenoordbrug.
De gangbare aansluitdetails hanger – rijvloer/boog ver-eisen een zekere mate van voldoende trek in de han-gers. Dit vormt vaak de reden van benodigd hoog eigen gewicht van de rijvloer.

CONSTRUCTIEF GEDRAG

Invloed hangerconfiguratie op ontwerp

De hangerconfiguratie heeft grote invloed op het ontwerp van de brug. Zo is uitgaande van het referentie-ontwerp van de Demkaspoorbrug II een vergelijkend onderzoek uitgevoerd met twee verschillende varianten in hangerconcept; verticaal en schorend.
De brug bestaat uit een stalen boog waaraan middels tuien een betonnen rijvloerconstructie is opgehangen. De boog bestaat uit gelaste stalen kokerprofielen en een doorsnede vorm zoals getekend in figuur 10. De tuien zijn opgebouwd uit 211 parallel lopende draden met een minimale breekkracht van 12690 kN.
De spatkracht uit de boog wordt opgenomen door de trekband die bestaat uit dertien horizontaal geplaatste kabels gelegen onder de betonnen rijvloer.
Vijf ontwerpen met diagonaal geplaatste hangers en vijf ontwerpen met verticaal geplaatste hangers, zoals aangegeven in figuur 11 zijn met gebruikmaking van de Eurocodes doorgerekend. Hierbij is de h.o.h. afstand van de hangers gevarieerd. Tevens zijn de doorsnede-grootheden (EI, EA) van de hangers, rijvloer en boog gevarieerd. M.b.t. het ontwerp is specifiek gekeken naar de vervorming, benodigd eigengewicht rijvloer, aandeel mobiele belasting in hangerkracht, krachten in de hangers, rijvloer en boog en de invloed van de buigstijfheid boog en rijvloer.

Vervorming

In figuur 12 is de verhouding tussen de totale lengte van de brug en de doorbuiging van de gehele brug uitgezet tegen de h.o.h. hangerafstand. De maximale door-buiging treedt op bij halve volbelasting van de brug, op ca. een kwart van de overspanning.

Conclusies:

• Toepassing van diagonaal hangers geeft een aanzienlijk geringere doorbuiging.
• De hoek die de diagonaal hangers met de boog en de rijvloer heeft bij 5 velden de gunstigste invloed op de stijfheid. M.a.w. variatie van de h.o.h. afstand is een zinvolle exercitie.
• De invloed van de h.o.h. afstand van verticaal geplaatste hangers op de doorbuiging is gering. De stijfheid wordt bepaald door de stijfheden van de boog en de rijvloer.
• Het is zinvol dat een hanger-rijvloer aansluiting zich bevindt op een kwart van de overspanning.

Benodigd eigengewicht rijvloer

Voor ontwerp van de Demkaspoorbrug schrijft het programma van eisen voor dat de trekkracht in de tuien onder alle omstandigheden minimaal 100 kN dient te zijn. Het betreft een enigszins merkwaardige eis die vaak aan het ontwerp van hangers bij een boogbrug wordt meegegeven. Om dit te realiseren zal een bepaalde hoeveelheid massa in de rijvloer aanwezig moeten zijn, die ervoor zorgt dat de spanning in de hangers positief blijft. Verschillende argumenten kunnen een rol spelen bij een minimum waarde aan trekkracht in de hanger. Bijv. de hanger mag niet in schadelijke trilling komen (eigen frequentie is afhankelijk van de trekkracht), de hanger fungeert als knikverkorter van de bovenrand (wanneer de trekkracht nul wordt, dan fungeert de hanger niet langer als ondersteuning van de boog) en het aansluitdetail hanger – rijvloer vraagt om een permanente trekkracht.

Voor beoordeling of een hanger permanent op trek is belast is het nodig de normaalkracht-invloedslijn op te stellen. In figuur 13 zijn deze invloedslijnen gegeven (hangernummering van links naar rechts) uitgaande van 7 velden.
Wanneer de invloedslijn onder de nul lijn ligt dan betekent dit dat verkeersbelasting de betreffende hanger ontlast c.q. op druk belast i.p.v. op trek. In figuur 14 is het benodigde eigengewicht voor de rijvloer weerge-geven waarbij een zekere mate van trek in de hangers aanwezig blijft.

Te concluderen is:
• Bij diagonale plaatsing van de hangers veel gewicht nodig is in de rijvloer.
• De kans dat bij verticale hangers “druk” optreedt is minimaal.
• Het toepassingsgebied voor diagonale hangers is, gezien het steile verloop van de lijn, nauw begrensd.
• De h.o.h. afstand van de hangers heeft, bij een diagonale plaatsing van de hangers, een niet te verwaarlozen invloed op het benodigde eigengewicht van de rijvloer.
• Wanneer tenminste 100 kN trek in de diagonaal han-gers aanwezig moet zijn, is voor de rijvloer van de Demkabrug een eigengewicht van minimaal 26300 kg/m nodig. De grootte van de mobiele belasting bedraagt ongeveer 180 kN/m. De verhouding eigengewicht/mobiele belasting bedraagt dan ca. 1,5:1, hetgeen hoog is.
• Bij verticale hangers bedraagt deze verhouding ca. 1,1:1.

Aandeel mobiele belasting in hangerkracht

Voor het bepalen van de benodigde kabeldoorsnede moet aan een scala van factoren worden gedacht. Bijv. gewenst minimum spanningsniveau dat garant staat voor een ondergrens van fictieve elasticiteitsmodulus (formule van Ernst), aërodynamisch gedrag (met name de eigenfrequentie), vermoeiingssterkte (de spanningsrimpel) en treksterkte.
Door de karakteristieke vermoeiingsbelasting(en) op de brug te plaatsen zijn de krachtsintervallen in de hangers te berekenen. Uitgaande van statische waarden en eigengewicht conform referentieontwerp is in figuur 15 voor halve volbelasting (maatgevend voor zowel diagonaal als verticale hangers) de maximale en minimale normaalkracht in de hangers weergegeven.
Te concluderen is:
• Diagonale plaatsing van de hangers leidt tot een groter aandeel mobiele belasting in de hangers.
• De spreiding in hangerkrachten bij diagonale plaatsing is veel groter dan bij verticale plaatsing. Dit heeft negatieve gevolgen voor de vermoeiingsanalyse.
• Uit sterkteoverweging wordt de grootte van de hangerdoorsnede bij verticale plaatsing bepaald door de maximale kracht in de hanger. Bij diagonale plaatsing echter is de kans groot dat de hangerdoorsnede wordt bepaald door de toegestane spanningsrimpel.

Krachten in de hangers, rijvloer en boog

De resultaten voor de normaalkracht (N) en het moment (M) in resp. de boog, hanger en rijvloer voor de twee alternatieven van hangerconfiguratie met variatie in h.o.h. afstand van de hangers zijn samengevat in de tabellen 1 en 2.
Meer gedetailleerd zijn resultaten voor het moment in de rijvloer gegeven in figuur 16 en voor het moment in de boog in figuur 17.
Uit figuur 16 en 17 blijkt dat de situatie waarbij de brug voor de helft wordt belast door mobiele belasting maatgevend is bij het ontwerp van de rijvloer en de boog . Dit geldt in het bijzonder bij toepassing van verticale hangers.

Invloed buigstijfheid boog en rijvloer

Voor de twee hangerconfiguraties is voor een aantal varianten in buigstijfheid de vervorming en krachten in de hangers, rijvloer en boog onderzocht. Op het traagheidsmoment (I-waarde) van de boog en de rijvloer na zijn alle doorsnedegrootheden constant gehouden. Voor de belastingcombinatie is gerekend met halve volbelasting.
De resultaten voor de vervorming en de krachten in de boog, hanger en rijvloer voor de twee alternatieven van hangerconfiguratie staan samengevat in de tabellen 3 en 4.
Uit de tabellen 3 en 4 blijkt dat met name bij een tekort aan stijfheid van de constructie, vergroting van de buigstijfheid van de boog het meest zinvolle alternatief is.

Vervormingen

Meer gedetailleerd zijn resultaten voor de vervorming gegeven in figuur 17 en krachten in de hangers in figuur 19.
De resultaten voor de vervormingen staan afgebeeld in de figuur 18.

Te concluderen is:
• Bij toenemende buigstijfheid van de boog neemt de maximale doorbuiging sterk af.
• De stijfheid van de rijvloer is beperkt van invloed (met uitzondering van de varianten met een lage buigstijfheid).
• De relatieve invloed van de stijfheid van de boog is bij verticale hangerplaatsing groter dan bij diagonale hangerplaatsing.
• Om aan de eis < L/800 te voldoen is bij gelijke buigstijfheid van de rijvloer bij toepassing van verticale hangers een ca. 1.5 maal grotere buigstijfheid van de boog nodig.

Krachten in de hangers

De maximale hangerkracht bij diagonale plaatsing treedt op in de vijfde hanger en bij verticale plaatsing in de derde hanger. De resultaten voor de hangerkrachten staan afgebeeld in de figuur 19.

Te concluderen is:
• De invloed van de buigstijfheid van de boog is bij diagonale hangerplaatsing veel groter dan bij verticale hangerplaatsing.
• Bij verticale hangerplaatsing heeft de buigstijfheid van de boog geen invloed op de buigstijfheid van de rijvloer.

Pijlhoogte f

Wanneer een boog de druklijn wil volgen, zal bij toenemende belasting van de boog de pijl van de boog ook toenemen. Bij gelijkmatig verdeelde belasting over de gehele lengte van de brug treden dan geen momenten op.
In het algemeen is de f/L verhouding voor verkeersbruggen lager dan voor spoorbruggen.
Voor de boogbuggen in Nederland is de verhouding f/L naar constructie/belasting type toegelicht in figuur 21.

Stabiliteit van de boog

Een belangrijk instabiliteitverschijnsel waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerp is knik. Knik treedt op wanneer de drukkracht in de boog zo groot is dat bij een geringe zijdelingse uitbuiging de boog ‘door-knikt’ en bezwijkt. De kritische belastingswaarde voor dit knikken wordt de Eulerse knikkracht genoemd. Hierbij is het overigens belangrijk een juiste waarde voor de kniklengte te vinden. De basis formule voor de knikberekening, de Eulerse knikkracht, ziet er als volgt uit:

met:
EI de buigstijfheid van de staaf in de beschouwde buigrichting
l_k de kniklengte van de staaf

Knik in het vlak, boogbrug met trekband

De kritische belastingswaarde Ncr in het vlak wordt weergegeven met de volgende formule:
met:
N_cr de kracht bij de opleggingen (in de boog)
s    de halve lengte van de boog
EI_y de stijfheid van de boog in het vlak
β    de kniklengte factor
De kniklengte factor voor bogen met een vol belaste
rijvloer, trekband en hangers kan bepaald worden middels figuur 22, hierin is m het aantal hangers.
In de figuur is te zien dat bij een toenemend aantal hangers, bij gelijkblijvende f/l, de waarde van β en dus de kniklengte afneemt en zodoende de waarde van N_cr toeneemt. Een toenemend aantal hangers heeft bij een f/l van 0,1-0,2 een gunstige invloed op de kniklengte. Verder blijkt uit de lijnen dat bij toenemende f/l verhouding de waardes voor β steeds dichter bij elkaar komen te liggen. Bij grote f/l verhoudingen neemt het voordeel van meerdere hangers kennelijk af. Dit heeft te maken met de kritieke kniklengte van het eerste deel van de boog, van de geboorte tot de aansluiting met de eerste hanger.
Moet rekening gehouden worden met het uitvallen van een hanger, dan heeft dat tot consequentie dat voor de berekening van de knikfactor met de helft (of zelfs de helft min één) van het oorspronkelijke aantal hangers gerekend moet worden. Immers de hangerafstand p wordt verdubbeld zodat, bij gelijkblijvende overspanning l, de waarde (m + 1) moet halveren. Zeker bij een klein aantal hangers kan dit een behoorlijke invloed op de knikfactor hebben.

Knik uit het vlak

De kritische belastingswaarde N_cr uit het vlak voor vrijstaande bogen wordt weergegeven met de volgende formule:
met:
N_cr de kracht bij de opleggingen;
l     de projectie lengte van de boog;
EI_z de stijfheid van de boog loodrecht op het vlak;
β    de kniklengte factor.
Knik uit het vlak van bogen voorzien van windverband en portalen kan geverifieerd worden door een stabiliteitscontrole van de eindportalen uit te voeren.

Er bestaan verschillende varianten in eindportalen. In figuur 23 is een voorbeeld gegeven van een eindportaal uitgevoerd in het vlak van de boog en een eindportaal in het vlak van de verticale hanger.
Een voorbeeld waarbij de boog vertakt en daarmee geïntegreerd tot eindportaal is gegeven in figuur 24. Het betreft het referentieontwerp van de Demkabrug.
Naast drukkrachten moet voor de bepaling van de stabiliteit ook rekening gehouden worden met momenten.
Bij knik uit het vlak bij vrijstaande bogen is de knikfactor β opgebouwd uit een tweetal factoren, β en β₂. De factor β is afhankelijk van de f/l verhouding en het traagheidsmoment (zie tabel 5).
De waarde van β₂ wordt bepaald met de formule:
met:
q_h  is belasting overgedragen door de hangers;
q   is totale belasting.
Bij toenemend belastingaandeel daalt dus de waarde van de knikfactor. De boog wordt als het ware door de hangers op zijn plaats gehouden (bij een uitwijking trek-ken de hangers de boog terug op zijn plaats).
De knikfactor β is nu te bepalen door β en β₂ met elkaar te vermenigvuldigen.

Mobiele belasting

Afhankelijk van het te ontwerpen onderdeel moet rekening worden gehouden met een viertal optredende vormen van mobiele belasting.
I:  Volbelast: gelijkmatig verdeelde belasting voor beide hoofdliggers over de volledige lengte. Bijv. maatgevend voor de grootste normaalkracht in de boog
II:  Halfbelast: gelijkmatig verdeelde belasting voor beide hoofdliggers over de halve lengte. Bijv. maatgevend voor het grootste buigend moment in de rijvloer en de grootste verticale verplaatsing van de rijvloer.
III:  Eén spoor belast: gelijkmatig verdeelde belasting voor één hoofdligger over de volledige lengte. Bijv. maatgevend voor de grootste zijdelingse verplaatsing en buigend moment in dwarsrichting van de rijvloer.
IV:  Schaakbord belast: gelijkmatig verdeelde belasting over de linkerhelft van de ene hoofdligger en de rechterhelft van de andere hoofdligger. Bijv. van belang bij ontwerp van een bovenwindverband.

Download hier het artikel in pdf-formaat