de puzzel van de beweegbare brug – ontwerp

Deel 3 van onze serie(*) over beweegbare bruggen gaat over de ontwerp- en uitwerkingsfase. Wat zijn de uitdagingen en waar liggen kansen? Onze specialisten geven een inkijkje en delen tips voor een geslaagd ontwerpproces.

deel 3: ontwerpoverwegingen

Een beweegbare brug biedt ontwerpers veel uitdagingen. Op technisch vlak bijvoorbeeld en wat bouwhinder betreft, maar de grootste uitdaging is meestal toch de inpassing van de brug in de omgeving.

inpassing

Voor de scheepvaart is een beweegbare brug een obstakel. Waar schepen bij een vaste brug, mits hoog genoeg, altijd kunnen doorvaren, moeten ze bij een beweegbare brug wachten tot de brug opengaat. Hoe lager de doorvaarthoogte van de brug, hoe meer schepen hinder ondervinden. Daarnaast ondervindt het wegverkeer juist hinder als de brug opengaat. Hoe hoger de doorvaart, hoe minder zowel schepen als bruggebruikers moeten wachten.

Een hoge doorvaart in een beweegbare brug heeft echter ook grote impact op het landschap: de gehele brug is immers groter en de lange hellingbanen nemen veel ruimte in op de oever. Ruimte die er vaak niet of maar beperkt is. Bovendien moeten bruggebruikers een flink eind klimmen. Hellingbanen zijn daarnaast ook een obstakel voor routes parallel aan het water en duur om te realiseren, vanwege de vaak grote lengtes die nodig zijn.

Hellingbaan fietsbrug De Oversteek, Rijswijk

Voor fiets- en wandelcomfort, inpassing in het landschap en kostenreductie zou je de beweegbare brug dus juist zo laag mogelijk over het water willen laten gaan. De uiteindelijke keuze is het resultaat van zorgvuldige afweging en eigenlijk per definitie situatie specifiek.

hinder

De (bouw)overlast is bij een beweegbare brug vaak net iets anders dan bij een vaste brug. Zo kan de ophaalconstructie best groot zijn, wat het uitzicht van omwonenden beïnvloedt. Ook de benodigde verkeers- en scheepvaartseinen kunnen in zekere mate hinder geven.

Daarnaast kan er hinder zijn voor de scheepvaart, zowel tijdens de bouw als erna. Het is daarom belangrijk het ontwerp en de uitvoering goed af te stemmen met de vaarwegbeheerder. Denk al vroeg aan zaken als doorvaarthoogte en -breedte, maar ook eventuele afsluiting van de vaarweg tijdens de bouw.

Het streven is uiteraard de overlast zoveel mogelijk te beperken. Een bouwkuip in het water zorgt niet alleen mogelijk voor stremming van de watergang, maar is bovendien erg kostbaar.  Een ontwerp dat zich leent voor snelle bouwmethoden is daarom interessant. De brug Dronrijp heeft een bovenbouw die geheel in staal is uitgevoerd, omdat het ontwerp dan als bouwpakket op locatie in elkaar gezet kon worden. Dit scheelde een hoop tijd ten opzichte van bijvoorbeeld een constructie in beton. Voor de brug in Urk zijn de steunpunten eerst op land, naast de locatie, gebouwd en vervolgens in het water geplaatst. Een dure bouwkuip was hierdoor niet nodig, alleen onderwaterbeton voor de vloer. Geregeld passen we ook prefab elementen toe om een bouwkuip te voorkomen, zoals een prefab vloer met bekisting voor de kelderwanden.

Brug Dronrijp, stalen brugconstructie in aanbouw

integraal ontwerp

Een andere uitdaging zijn de vele voorzieningen die nodig zijn bij een beweegbare brug, zoals sluitbomen en sluitboomkasten, verkeersseinen, cameramasten en geleidewerken. Maar ook de elektrakast voor aansturing van de brug vergt ruimte, net als de verplichte handbediening die nodig is bij een stroomstoring.

Bij ipv Delft streven we altijd naar een integraal ontwerp, dat alle benodigde voorzieningen van meet af aan meeneemt. Het totaalbeeld wordt daardoor een stuk rustiger en de brug ziet er strak en verzorgd uit. Waar het bij scheepvaartseinen standaard is deze tegen de brug te bevestigen, proberen wij ze echt onderdeel te laten zijn van het brugontwerp en de brugconstructie. In Emmeloord integreerden we ze bijvoorbeeld in het hekwerk op de brug, in Dronrijp zijn ze onderdeel van steunpunten en brugdek. Bij de Kadoelenbrug zijn de seinen gecombineerd met de sluitboomkasten en cameramasten.

Verkeersseinen op de Kadoelenbrug

Ook de elektrakasten bieden kansen. Is er vanwege het gekozen bewegingswerk een kelder, dan plaatsen we de e-kast daarin. In andere situaties maken we er bijvoorbeeld een bank van, zoals bij de Willem III brug in Assen, of is de kast opgenomen in de leuning, zoals bij de Figeebrug in Haarlem.

cameramasten

Veel beweegbare bruggen worden op afstand bediend, vanuit een centrale bedieningsruimte of vanuit het brugwachtershuis van een andere brug. De brugwachter ziet de brug en omgeving dan via camerabeelden die de brug vanuit verschillende hoeken laten zien. Vaak zijn er vijf beelden nodig, soms nog meer.

De camera’s staan op masten op of rond de brug en die kunnen het verzorgde beeld van een brug behoorlijk verstoren. Zorgvuldige plaatsing van de masten in combinatie met de andere verticale elementen zoals afsluitbomen of lichtmasten draagt in hoge mate bij aan een verzorgd en rustig beeld. Bij de brug Dronrijp zijn de cameramasten geïntegreerd in het brugontwerp. We ontwierpen hier maatwerk multifunctionele elementen voor camera’s, verlichting en afsluitbomen.

Alle voorzieningen zijn samengebracht in de verticale elementen

Overigens is de bewegingsruimte voor het plaatsen van cameramasten meestal beperkt, voorop staat dat de brug en de omgeving goed in beeld gebracht moet worden.

vrije beweging

Naast de benodigde voorzieningen, vormt het feit dat de brug open en dicht moet kunnen natuurlijk vooral een groot verschil met een vaste brug. Niet alleen moeten brugdelen kunnen bewegen, de brug als geheel dient ook in verschillende standen optimaal te functioneren, van gesloten tot geopend en alles daar tussenin. Dat juist die beweging kansen biedt, is in deel 1 van ons drieluik al aan bod gekomen. Het zichtbaar maken van de beweging en het achterliggende mechanisme is voor ontwerpers een prachtige uitdaging.

kansen voor vormgeving

Met name beweegbare bruggen met een zichtbare ophaalconstructie of een zichtbaar contragewicht bieden ontwerpers veel mogelijkheden. Ophaalconstructies en contragewichten zijn verre van standaard en kunnen dus allerlei vormen aannemen. Daarbij kun je ook spelen met de beweging. Het contragewicht kan bijvoorbeeld bij opening van de brug opgaan in de hameipoort, of het contragewicht kan rakelings over het water scheren. Bij de Michiel de Ruyterbrug in Urk vormen hamei en balans samen in geopende stand een grote boetnaald, de traditionele naald om vissersnetten mee te repareren.

De boetnaald van de beweegbare Michiel de Ruyterbrug

standaardisatie

Regelmatig is zo’n unieke vormgeving een expliciete wens van de opdrachtgever. Toch denken we ook na of we binnen die unieke vormgeving gebruik kunnen maken van standaarddetaillering van bepaalde onderdelen, zoals bijvoorbeeld de hoofddraaipunten en de opleggingen. Op initiatief van de provincie Noord-Holland werkten we mee aan de NTA8086 waarin een eerste aanzet wordt gemaakt om technische onderdelen van beweegbare bruggen te standaardiseren.

iteratief proces

De beweging van een beweegbare brug compliceert het ontwerpproces aanzienlijk. Neem een ophaalbrug, het archetype beweegbare brug. Dit brugtype heeft maar liefst 2x vier draaipunten. De positionering van deze draaipunten is uiterst belangrijk. Uitgangspunt is dat de draaipunten de vier hoekpunten van een parallellogram moeten vormen. Dit lijkt een eenvoudig gegeven, maar het is heel bepalend voor de vormgeving van de ophaalconstructie. Als je tijdens het ontwerpproces aan één van de hoekpunten gaat trekken (bijvoorbeeld vanwege de krachtswerking of de vormgeving van de brug) dan heeft dat ook consequenties voor de vormgeving van de andere hoekpunten en de geometrie van de brug.

Zo ontstaat een iteratief proces van ontwerpen, kijken of alles past en vrij kan bewegen, doorrekenen, aanpassen en opnieuw doorrekenen en daarbij de beeldkwaliteit goed in de gaten houden. Voor onze creatieve ingenieurs is dit een bijzonder interessant proces, waarbij we net zo lang blijven schaven tot het ontwerp optimaal is.

Benieuwd naar de mogelijkheden? Neem gerust contact op of bekijk hier onze beweegbare bruggen.