de puzzel van de beweegbare brug – bewegingswerk

Een essentieel onderdeel van iedere beweegbare brug, is het bewegingswerk, het mechanisme waarmee het val in beweging gebracht wordt. Welke opties zijn er? En wat bepaalt welk mechanisme je kiest? Dit is deel 2 van ons drieluik (*) over beweegbare bruggen, waarin Chris Wattel en Niels Degenkamp hun expertise delen.

deel 2: bewegingswerk

In de basis zijn er twee opties: het bewegingswerk wordt ofwel hydraulisch, ofwel elektromechanisch uitgevoerd. Beide systemen hebben een elektrische aandrijving, maar de wijze waarop kracht wordt overgebracht verschilt. Binnen de categorie elektromechanisch zijn er verschillende mogelijkheden, elk met hun specifieke voor- en nadelen. De keuze tussen hydraulisch (met olie gevulde cilinders met een pomp) en elektromechanisch (veelal tandwielen en een elektromotor) wordt vaak gestuurd door kosten, onderhoud en voorkeur.

hydraulisch

Een hydraulisch bewegingswerk kan zeer veel kracht leveren. Hierdoor is het goed geschikt voor zware bruggen, zoals grote bascule- en ophaalbruggen, maar ook voor niet-gebalanceerde bruggen zoals een klapbrug. De aanschafkosten zijn doorgaans lager, maar het systeem vraagt wel regelmatig onderhoud. De levensduur is korter dan die van een elektromechanisch bewegingswerk, waardoor vervanging vaker nodig is. Het onderhoud is bovendien wat complexer.

lage kosten

Hoewel de Willem III fietsbrug in Assen geen grote, zware brug is, pasten we hier bovendekse hydraulische cilinders toe als bewegingswerk. We wilden een brug realiseren die laag over het water gaat en geen hoge ophaalconstructie heeft. Bovendien was het budget beperkt. Door de cilinders in het hekwerk te integreren, was er geen dure kelder nodig en waren de aanpassingen aan de kade minimaal. Het bewegingswerk is goed bereikbaar voor onderhoud en het materiaalgebruik beperkt.  Samen met de lage aanschafkosten voor het bewegingswerk, zorgde dit voor relatief lage realisatiekosten.

Willem III fietsbrug in Assen

goed te integreren

Een groot voordeel van een hydraulisch bewegingswerk is dat cilinders relatief compact zijn en dus zijn te integreren in bijvoorbeeld de hameitoren (Figeebrug, Haarlem), onder het brugdek of in het leuningwerk. Ze kunnen ook geheel uit het zicht worden geplaatst. Daarnaast geeft het toepassen van hydrauliek in vergelijking met een elektromechanisch aandrijfmechanisme meer flexibiliteit, doordat de pomp via leidingen en slangen aan de cilinders is verbonden. Je kunt de pomp en het oliereservoir, waar de olie uit de cilinders instroomt als deze ingeschoven worden, in principe overal kwijt.

Hydraulisch bewegingswerk in de hameitoren, Figeebrug Haarlem

elektromechanisch

betaalbare eenvoud

Veel opdrachtgevers geven de voorkeur aan een elektromechanisch bewegingswerk. Zo’n systeem is namelijk eenvoudiger en goedkoper in onderhoud, doordat onderdelen relatief lang meegaan (mits ze voldoende gesmeerd worden). In aanschaf is een elektromechanisch bewegingswerk echter wel duurder.

tandwielkasten

Elektromechanische bewegingswerken maken gebruik van een tandwielkast. Deze is nodig om de snelle rotatie van de motor om te zetten naar een langzame rotatie, de beweging van het brugdek. Bij hydraulische wordt de beweging door oliedruk ingezet.

Tandwielkasten zijn er in veel verschillende uitvoeringen. Een rechte of vlakke tandwielkast is het meest gangbaar bij bruggen. Een mooi alternatief is de planetaire tandwielkast, waarbij de tandwielen om elkaar heen draaien, vergelijkbaar met planeten die om de zon draaien. Naafversnellingen van fietsen maken van een vergelijkbaar systeem gebruik. Deze kasten zijn duurder in aanschaf, maar vragen nog minder onderhoud en gaan langer mee. Dat komt doordat de krachten op de tandwielen beter verdeeld zijn over meerdere tandwielen.

types bewegingswerk

Er zijn diverse types elektromechanische bewegingswerk. Hieronder lichten we de meest gebruikte toe.

panamawiel

Het panamawiel werd voorheen redelijk vaak gebruikt voor basculebruggen, maar vergt veel ruimte. De Kadoelenbrug in Amsterdam heeft een moderne versie van een panamawiel, achterop de ballaststaart.

Kadoelenbrug Amsterdam

het bewegingswerk in de kelder in het steunpunt

tandheugel

Dan is er de beweegbare brug met tandheugelbaan of tandheugelstang. Traditioneel een veel voorkomend type in Nederland. We pasten deze optie toe bij onder meer bij de Schateilandbrug in Almere, waar hij in het zicht zit. De diagonaal geplaatste tandheugel trekt daar het val omhoog vanuit de hameitoren. Bij de Marknesserbrug in Emmeloord bevinden zich twee tandheugelstangen in de kelder, uit het zicht.

Marknesserbrug Emmeloord

dubbele tandheugelbaan in de kelder

kruk-drijfstang

Verder is er ook de mogelijkheid van een kruk-drijfstangmechanisme. Dit mechanisme pasten we onder meer toe bij de brug Dronrijp. Verschil met de heugelstang is dat de knikarm een andere beweging maakt en werkt met rotatie in plaats van translatie. Het grote voordeel ten opzichte van de heugelstang is dat het systeem geen open tandraden heeft en de bewegende delen niet blootgesteld worden aan het weer, al kan ook een tandheugel dus zijn afgeschermd voor weersinvloeden.

brug Dronrijp

bewegingswerk

het kruk-drijfstangmechanisme van dichtbij

cilinders

Er zijn ook elektromechanische cilinders op de markt. Elektromechanische cilinders zijn in vergelijking met het hydraulische alternatief groter, minder krachtig en duurder in aanschaf. De motor zit aan de cilinder en neemt veel ruimte in beslag. Dit type aandrijving vormt een onderhoudsarm alternatief voor de hydraulische cilinder. We pasten dit aandrijfmechanisme toe in de Enkeerdbrug te Assen, waar de cilinder onder de aanbrug hangt en het val vanuit die positie omhoogduwt.

aandachtspunten

armgrootte

Om de brug te bewegen, moet er een bepaald moment (moment=kracht x arm), geleverd worden. De arm die de aandrijving heeft ten opzichte van het draaipunt bepaalt hoe groot de te leveren kracht moet zijn. Een zekere arm is gewenst, omdat het bewegingswerk bij een grotere arm minder kracht hoeft te leveren, en dus lichter en goedkoper is. Een grotere arm zorgt echter ook voor een grotere beweging van het bewegingswerk. Dat vraagt extra ruimte, die er vaak niet is. Het is als ontwerper altijd zoeken naar het optimum hierin.

aan te drijven brugdeel

Het aandrijfmechanisme kan verschillende delen van de brugconstructie aandrijven: het dek, de ballastkist of de balanspriem. Bij een basculebrug wordt meestal de ballast aangedreven. Die is goed bereikbaar in de kelder en garandeert dat het aandrijfmechanisme uit de doorvaart blijft. Wanneer het dek van onderen omhoog geduwd wordt is het belangrijk op te letten of het bewegingswerk in geopende stand niet in de doorvaart komt.

Bij een ophaalbrug wordt meestal aan het dek getrokken (tandheugel, kruk-drijfstang), maar tegen het dek duwen is ook mogelijk, zoals bij de Marknesserbrug. Bij de Figeebrug en de Kerkwegbrug in Anna Paulowna plaatsten we de aandrijving in de hameitoren en wordt juist de balanspriem omhoog geduwd.

Welk aandrijfmechanisme ook gekozen wordt en waar het zich ook bevindt, het dient altijd goed bereikbaar te zijn. Bij plaatsing in de hameitoren kiezen wij er bijvoorbeeld vaak voor om één zijkant van de hameitorens uit te voeren als deur.

conclusie

Al met al heeft het type aandrijfmechanisme dat gekozen wordt flinke invloed op het uiterlijk van de brug en de uitvoerings- en onderhoudskosten. Het is daarom belangrijk om de keuze in een vroeg stadium van het ontwerpproces te maken en de aandrijving integraal te ontwerpen.

Heeft u nog vragen na bovenstaande informatie? Onze adviseurs helpen u graag.