Search through the Arch-I-nfo database:

Brugtypes: soorten en hun eigenschappen

Versterking onderaan een brug
(Groot Hertogdom luxemburg)
De mensheid bouwt al vele eeuwen bruggen om bijvoorbeeld over rivieren te kunnen lopen of om gewon om water te vervoeren zoals de oude Romeinen deden. Bruggen zijn dan ook zo ingeburgerd in onze wereld dat we ze niet meer kunnen wegdenken.
Vele mensen staan er dan ook niet meer bij stil dat wanneer ze over een brug heen wandelen of er met de auto over rijden dat ze over een technisch vernuft systeem lopen of rijden om aan de overkant te geraken.
Hier volgen de verschillende soorten vaste bruggen met hun eigenschappen onderverdeeld in categorieën.

Vakwerkbrug
Vakwerkbrug
Een vakwerkbrug is een veel voorkomend type brug bij middelgrote overspanningen. De brug ontleent zijn dragend vermogen aan een vakwerk. Vakwerk is opgebouwd uit driehoeken en zijn in theorie onvervormbaar (vormvast). Doordat driehoeken vormvast zijn, ofwel star, worden de krachten gestabiliseerd. Door de driehoek juist te plaatsen worden de krachten in de goede richting geleid, als het ware langs het materiaal. Op deze manier worden in het materiaal alleen trek- en drukkrachten opgenomen, buiging gaat niet omdat het een driehoeksconstructie betreft. Deze trek- en drukkrachten komen uit op de knooppunten.
Het gewicht van de brug wordt via betonnen pijlers afgevoerd naar de fundering. Beton kan de drukkrachten van de brug goed hebben.
Vakwerkbruggen zijn stevig en stabiel, maar vaak ook erg massief. Vakwerkconstructies worden vaak gebruikt voor spoorwegen. Voor grote overspanningen met vakwerkbruggen zijn er veel pijlers nodig om het gewicht te dragen. Dit is vaak niet handig als er veel vaarverkeer is of als er een grote diepte overbrugd moet worden.
Om een vakwerkconstructie te bouwen zijn grote machines nodig.
Soms wordt de vakwerkconstructie ook wel onder het rijdek uitgevoerd, in plaats van erboven. Het voordeel hiervan is dat het wegdek een stuk hoger te liggen komt dan wanneer men het andersom bouwt. Dit kan voordeliger zijn.

Een vakwerkconstructie wordt soms gecombineerd met andere brugtypen. Zo zijn er hang- en tuibruggen waarvan het rijdek bestaat uit een vakwerkconstructie. Hierdoor zijn er minder ophangpunten nodig. Vakwerkbrugdelen zijn in de meeste bruggen terug te vinden. De driehoeksconstructie is nu eenmaal erg praktisch.

Plaatbrug
Een plaatbrug is op de boomstam na de eenvoudigste constructie. Helaas maakt deze eigenschap hem niet per se geschikt voor een ontwikkelingsland. De brug bestaat enkel uit een betonnen plaat. De plaat wordt eenvoudig op de eventueel versterkte oevers gelegd. De plaat wordt meestal ter plekke gestort, vervoer ervan is onhandig. De beton moet in een ter plaatse gemaakte bekisting gegoten worden.
Het voordeel van een plaatbrug is dat er vrijheid is in vormkeuze. De beton kan in iedere mogelijke vorm gestort worden. Ook heeft de brug zeer weinig onderhoud nodig, hetgeen in een gebied met onderontwikkelde scholing handig is.
Door zijn hoge eigen gewicht is de brug alleen te bouwen met zware machines. De zware plaat kan anders niet gemakkelijk op z´n plek worden gelegd. In een situatie waarin men niet over deze hulpmiddelen beschikt is deze brugvorm niet geschikt.

BOOGBRUGGEN

Boogbrug met Onderboog
Boogbrug (Groot Hertogdom Luxemburg)
Dit is het oude type brug dat al in de Romeinse tijd gebouwd werd en waar je mooie Zwitserse plaatjes van ziet met oude stoomtreintjes erop. Ook oude bruggen in steden gebruiken dit principe, je ziet dat bij grachten, zoals de Oude Gracht in Utrecht.

De boog zit onder het brugdek, zodat de brug geschikt is voor een wegdekhoogte die flink hoger is dan het over te steken obstakel (rivier, gracht). Dit maakt de brug geschikt voor overspanningen als rivieren die druk bevaren worden. De Onderboogbrug is geschikt voor overspanningen tussen 5 en 15 m. Er kan natuurlijk ook gekozen worden voor een aaneenschakeling van meerdere bogen.
Boogbrug (Groot Hertogdom Luxemburg)

De onderboog bestaat uit drukbestendige delen, vaak van steen (beton), maar het kan ook hout of staal zijn in vakwerkverband. Bij een brug in een ontwikkelingsland, gemaakt van goedkoop materiaal, of zelfs afval, kan de boog bestaan uit bewerkte oliedrums of buizen.

Het gewicht van de brug ligt als drukkracht op de boog. De drukkrachten worden via de boog afgeleid naar de fundering. Dit resulteert in zowel horizontale als verticale krachten in de fundering. Deze constructie wordt ook wel een ‘zuivere boogbrug’ genoemd.

Een andere vorm is de boogbrug met trekband. Deze komt over het algemeen voor bij boogbruggen met bovenboog.

Het wegdek bestaat meestal uit steen, gewapend beton, hout of staal. Het hoeft niet buigstijf te zijn, want het kan op veel plaatsen afgesteund worden op de onderboog. Dit is bepalend voor de materiaalkeuze.

Dit type is relatief gemakkelijk ter plaatse te bouwen. Met tijdelijke ondersteuning kan een boog met weinig hulpmiddelen in elkaar gezet worden. Aan de andere kant is fundering bij dit type brug ingewikkelder te plaatsen. Om te zorgen dat de boog op hoogte van het land komt, moet deze tegen de wanden op gebouwd worden. Dit maakt de bouw ingewikkelder en minder geschikt voor een ontwikkelingsland.

Boogbrug met Bovenboog
Dit type brug zie je veel in spoorbruggen en verkeersbruggen. Denk maar aan de bruggen over het Amsterdam-Rijn-Kanaal.

De boog zit boven het brugdek, zodat de brug geschikt is voor een wegdekhoogte die vlak boven het over te steken obstakel (rivier) ligt.

De bovenboogbrug uit simpele materialen, zoals het geval bij onze brug, geschikt voor overspanningen tussen 10 en 20 meter. Ook hier wordt vaak een aaneenschakeling van bogen gebruikt voor grote overspanningen.

De boog bestaat net als bij de boogbrug met onderboog uit drukvast materiaal. Het wegdek hangt met trekbestendig materiaal aan de boog. Het gewicht van het wegdek werkt ondanks het feit dat het aan de boog hangt, als drukkracht op de boog. De krachten worden via de boog afgeleid naar de funderingen. De boogbrug met bovenboog komt voor als ‘zuivere boogbrug’, maar vooral ook als boogbrug met trekband. Dit type boogbrug wordt het meest toegepast bij wat grotere overspanningen. Bij een zuivere boogbrug werken de krachten, die via de boog worden afgeleid naar de fundering, in de fundering zowel in horizontale als in verticalen richting. Dit zorgt voor complicaties in de bouw van de fundering. Door een horizontale trekband aan te brengen tussen de uiteinden van de boog worden de horizontale krachten op de landhoofden opgeheven, waardoor de fundering alleen verticale krachten te verwerken krijgt. Het rijdek zelf fungeert vaak als trekband. Het dek hoeft niet buigstijf te zijn, want het kan op veel plaatsen opgehangen zijn aan de bovenboog. Het kan bestaan uit boomstammetjes, planken, panelen. Het is belangrijk dat het wegdek zo licht mogelijk is, zonder dat het erg instabiel wordt. Dit type brug is moeilijk ter plaatse te bouwen dan het type met onderboog, omdat de stabiliteit van de boog moeilijk te handhaven is tijdens de bouw. Bovendien is die boog hoog boven het lokale bodemniveau. Dit is zonder moderne hulpmiddelen lastig te bouwen.

Tuibrug
Tuibrug
Een tuibrug is een veel voorkomend type brug bij middelgrote tot grote overspanningen. Een mooie tuibrug is gebouwd in Rotterdam, de Erasmusbrug. Dit type brug kenmerkt zich door een rijdek (weg of spoorlijn) dat is opgehangen aan dikke kabels (de tuien). De kabels zijn rechtstreeks bevestigd aan de pylonen, en dus niet aan een grote kabel die tussen de pylonen is gespannen zoals bij de hang- en pyloon brug. In de tuien heerst trekkracht. De pylonen voeren het gewicht van de brug af naar de fundering; in de pylonen is dus sprake van drukkracht.

Tuibruggen worden in het algemeen toegepast bij wat grotere overspanningen. Bij kleine overspanningen zijn andere typen, zoals liggerbruggen of plaatbruggen vaak efficiënter. Een voordeel van het gebruik van een tuibrug boven een ligger- of plaatbrug is dat de dikte van het dek beperkter is, omdat het dek op zeer veel punten door de tuien gedragen wordt. Dit bespaart materiaal. Bovendien liggen er bij een tuibrug geen steunpunten midden in de overspanning, waardoor bijvoorbeeld vaarverkeer onder de brug niet belemmerd wordt.

Een tuibrug is relatief moeilijk te bouwen in achtergestelde omstandigheden. Er moet op een grote hoogte gewerkt worden en er moet precies berekend worden op welke hoogte de tuien het beste bevestigd kunnen worden. Bovendien moet er een flink tegengewicht aan de pylonen worden bevestigd. De bevestigingspunten van de tuien aan de pylonen moeten van zeer goede kwaliteit zijn, en ook de pylonen moeten geschikt zijn voor deze vorm van bevestiging. In vergelijking met een pyloonbrug is dit onhandig. Deze brug is zonder moderne hulpmiddelen erg lastig te bouwen.

HANGBRUGGEN

Pyloonbrug in Anhee
Pyloonbrug
Dit is een hangbrug waarbij de hoogste punten, de pylonen, niet aan het eind zitten. Deze pylonen behoren (dus) bij de brug zelf en moeten gebouwd worden. De pylonen kunnen zich wel aan de uiteinden van de brug bevinden, maar op die plek worden de krachten op de pylonen vele malen groter. Als er toch pylonen gebouwd moeten worden, dan kan dat net zo goed gelijk ergens naar het midden toe. In een sterk stromende rivier zorgt dit wel voor enige complicaties, maar het scheelt aanzienlijk in de hoeveelheid kracht die de pylonen moeten dragen.

Pyloonbrug in Anhee
Een andere mooie vorm van een pyloonbrug, is die met een pyloon in het midden als het ware het wegdek draagt aan twee armen. Het totale gewicht van het dek rust dan op die ene pyloon (of meestal paar van pylonen in het midden). De pyloonbrug is geschikt voor grote overspanningen, vanaf ongeveer 50 meter lengte.

De pylonen zijn zeer zwaar belaste A-vormige of H-vormige elementen; ze moeten bestaan uit knikbestendige elementen. Je ontkomt er vrijwel niet aan dit te maken uit hightech materialen uit het welvarende deel van de wereld, zoals staal en aluminium. Gelukkig worden er veel van deze hightech materialen uit de moderne wereld afgedankt. Voor een eenvoudige brug gemaakt voor lichte belasting zijn deze materialen goed genoeg.

De draagconstructie van het dek zijn kabels. Daarvoor kun je theoretisch gevlochten touwkabels gebruiken,
maar dan bereik je maar korte overspanningen en lage belastingen.

Een gevlochten staalkabel van dezelfde dikte is in staat een paar honderd keer meer te dragen.

Het dek kan simpel zijn: het hoeft niet erg buigstijf te zijn, omdat het dek om de paar meter aan een kabel opgehangen wordt. Essentieel is dat het materiaal van het dek licht is, zodat de permanente belasting op de kabels minimaal is. Goede materialen zouden zijn: planken, aluminiumpanelen, boomstampanelen. De dekpanelen kunnen met eenvoudige constructies van kabels, ringen en bouten aan de draagkabels opgehangen worden.

Dit type is relatief gemakkelijk ter plaatse te bouwen. Pylonen kunnen heel diep in de grond geslagen worden, zodat er weinig fundering aangebracht hoeft te worden. De twee hoofdkabels worden ertussen gespannen en daar worden de panelen aan gehangen. Dit kan vrijwel zonder moderne hulpmiddelen gedaan worden.

Een nadeel van de pyloonbrug met een smal dek voor licht verkeer is dat de constructie vrij instabiel is en gauw gaat wiebelen of doorzakken.

Collegebrug in Kortrijk
Hangbrug
Dit lijkt op de pyloonbrug, maar dan zijn de hoogste punten wél hoog en aan de einden en verankerd aan hooggelegen vaste punten van de omgeving, met name rotsen van omgevende bergen. Mits er inderdaad omringende bergen zijn is dit type erg eenvoudig, omdat de grootste nadelen van de pyloonbrug dan niet aan de orde zijn, namelijk de hoge en dure pylonen en hun fundering. Uiteraard zijn er sterke ankers nodig om de draagkabels aan de rosten vast te zitten.

De brug is qua constructie en materiaal vrijwel gelijk aan de pyloonbrug. Ook hier kan het beste gebruik worden gemaakt van staalkabels en een houten wegdek. Staal is zeer trekbestendig en daarom geschikt voor de kabels. De trekkracht op de kabels wordt overgebracht naar de rotsen waar de kabels aan bevestigd zijn. Gevaarlijk is wel dat moeilijk te controleren valt wat die rotsen kunnen dragen en wat de invloeden zijn van bijvoorbeeld extreme warmte.
Hangbrug naar Lissabon (Portugal)

De hangbrug is geschikt voor middelgrote tot grote overspanningen, vanaf zeg 30 meter.

Dit type is gemakkelijk ter plaatse te bouwen. Nog gemakkelijker dan de pyloonbrug, omdat er geen rekening gehouden hoeft te worden met funderingen voor pylonen en de pylonen zelf.


Gerelateerde onderwerpen:

3 opmerkingen:

Chubbs zei

Die tuibrug naar Lissabon (Portugal) is een hangbrug, geen tuibrug!!

projectenprojecten zei

handig voor een schooltaak danku!

Anoniem zei

handige site maar iets te veel tekst in een alinea. Maar handig en genoeg info.

Een reactie plaatsen