Bruggen door de tijd

Bruggen hebben sinds de eerste boomstam over een rivier een symbolische betekenis. Bruggen verkleinen de kloof tussen volken en culturen en overspannen tijd en geschiedenis. Ons landschap is niet meer denkbaar zonder snelle verbindingen als viaducten, fly-overs en de moderne varianten op de brug; het vliegtuig, de ruimtevaart én het internet.

---

Bruggen in de oudheid

Bruggen zijn altijd een bron van inspiratie geweest bij kunstenaars. Niet in de laatste plaats vanwege de bijzondere constructie, een duizelingwekkend labyrint van staal, steen en hout en de sterke symboliek van deze raadselachtige bouwwerken.

In de vroege middeleeuwen werden bruggen gebruikt als voorwerpen in het landschap op schilderijen van Botticelli en Raphael. Later verschenen bruggen op schilderijen van Constable, Cézanne en Vincent van Gogh. Ook dichters putten hun inspiratie uit bruggen, zoals de Nederlandse dichter Martinus Nijhoff die een gedicht wijdde aan de grote verkeersbrug bij Zaltbommel.


De eerste bruggen waren eenvoudige boomstammen of planken, die voor gemakkelijk te overspannen riviertjes werden gebruikt. Daarna werden grotere exemplaren gebouwd met een stenen fundering. In de Romeinse tijd werden de eerste uit natuursteen ontworpen boogbruggen gemaakt. Van die bruggen zijn er nog veel bewaard gebleven. De bekendste ervan is de Pont du Gard in Frankrijk. Het is een combinatie van brug en aquaduct. In de Renaissance werden de beroemde bruggen in Florence, de Ponte Vecchio en de Rialtobrug in Venetië gebruikt om er huizen op te bouwen. Bovendien vormden deze bruggen het sociale en economische kart van deze steden.

De evolutie van de brug

De mogelijkheden voor het bouwen van bruggen, anders dan van steen of hout werden aanmerkelijk vergroot dankzij het gebruik van ijzer. Reeds in 1779 werd in het Verenigd Koninkrijk de Iron Bridge gefabriceerd. Deze gietijzeren brug was tot stand gekomen door ijzer voor te vormen in met fijn zand gevulde mallen. Door deze methode kon een veelheid aan vormen worden gereproduceerd.

Vanaf het midden van de negentiende eeuw werd in plaats van gietijzer smeedijzer gebruikt vanwege de hogere treksterkte. Aan het eind van de negentiende eeuw werden bruggen van staal gemaakt. daardoor werd het mogelijk om echt grote overspanningen te maken. Met het gebruik van beton nam vervolgens de evolutie van de bruggenbouw een grote vlucht en was het mogelijk de overspanningen steeds langer te maken.

Het principe van bruggenbouw

Constructie

Of een brug nu eenvoudig of als een ingewikkeld labyrint van staal is ontworpen; elke brug moet zijn eigen gewicht kunnen dragen. Dit noemt men de dode belasting of eigen gewicht. Naast het dragen van het eigen gewicht moet een brug ook mensen en vervoersmiddelen kunnen dragen. Dit wordt de levende belasting genoemd. Bovendien moet een brug natuurlijke krachten kunnen weerstaan, zoals extreme weersomstandigheden en aardbevingen. Dat wordt de omgevingsbelasting genoemd.

In de bruggenbouw zijn drie elementaire structuren gangbaar, die gebaseerd zijn op het gebruik in de oudheid.

1. Balk- of liggerbrug ( boomstamprincipe ) De balkbrug is horizontaal geconstrueerd en oefent een neerwaartse druk op zijn pijlers of dragers uit.
2. Boogbrug ( Een natuurlijke rotsformatie ) In een boogbrug worden de krachten vanuit de kruin van de boog tot in de uiteinden van de boog naar buiten toe overgebracht waar de buitenste ondersteuningen ofwel landhoofden een drukkracht uitoefenen om te voorkomen dat de uiteinden van de boog naar buiten toe buigen.
3. Hangbrug ( Hangende rank ) Belangrijke steunelementen bij hangbruggen zijn de evenwijdig lopende zware draagkabels die aan pylonen ( draagtorens ) hangen. De kabels zijn aan beide zijden van de brug verankerd. Het brugdek zelf hangt aan verticale kabels die aan de draagkabels zijn bevestigd. Het gewicht van de brug wordt gesteund door deze verticale kabels.

Het principe van het bewegen

Bruggen kunnen draaien en verschuiven. Het belangrijkste is om te weten dat een brug:

1. horizontaal kan verschuiven langs of verdraaien om de x-as,
2. horizontaal kan verschuiven langs of verdraaien om de y-as en
3. verticaal kan verschuiven langs of verdraaien om de z-as.

Een voorbeeld van een brug die horizontaal draait om de x-as is de vlotbrug. Een brug die verschuift langs de x-as is de rolbrug. Van vlotbruggen komen er nog enkele voor in de kop van Noord Holland. Zij worden, als er een schip door moet naar opzij weggedraaid. Vlotbruggen worden vrijwel alleen nog gebruikt voor fiets- en voetgangersverkeer. De rolbrug wordt horizontaal op het land gerold. Ook dit type brug wordt vrijwel alleen gebruikt voor fietsers en voetgangers.

Bekende voorbeelden van bruggen die horizontaal verdraaien om de y-as zijn de valbrug, de ophaalbrug en de basculebrug. De valbrug kent men van de toegang tot een kasteel of stadspoort. Hij wordt vanuitde kasteelpoort omhooggetrokken en neergelaten. De ophaalbrug heeft twee draaipunten en doet, net als de valbrug dienst bij kleine overspanningen. De basculebrug heeft een groot contragewicht met ballast. Dit type brug heeft één draaipunt.

Typerend voor een brug die verticaal draait om de z-as is de draaibrug. Brugtypen die verticaal verschuiven langs de z-as zijn de hefbrug en de tafelbrug. De draai-as van de draaibrug is midden in een kanaal of rivier geplaatst. Dit heeft als voordeel dat het scheepvaartverkeer aan beide zijden kan passeren. Bij een hefbrug wordt de brugopening verticaal door kabels omhoog getrokken vanuit heftorens die aan weerskanten van de brugopening zijn geplaatst. Bij een tafelbrug wordt het wegdek met behulp van hydraulische zuigers omhoog gedrukt.

Beroemde bruggen

Pont du Gard

De Romeinen hebben de eerste grootschalige bruggen geconstrueerd. Sommige ervan waren aquaducten. Het grootste aquaduct is de in Frankrijk gelegen Pont du Gard, welke dateert uit 18 v. Chr. Men denkt dat de brug is gebouwd door Marcus Agrippa, de schoonzoon van keizer Augustus. Het aquaduct maakte ooit deel uit van een watersysteem dat een lengte had van 50 kilometer. Het transporteerde water naar de stad Nîmes. De Pont du Gard is 47 meter hoog enbestaat uit twee rijen halfronde bogen.

Ponte Vecchio

De Ponte Vecchio overbrugt de rivier de Arno in Florence. Het is meer dan een brug. Het is zowel een straat, een markt en een plein. Ponte Vecchio betekent "oude brug". Het was het sociale en zakelijke centrum van de stad. Na overstromingen in 1333 werd de brug in 1345 opnieuw opgebouwd naar een ontwerp van Taddeo Gaddi. In zijn ontwerp nam hij een vlakke segmentboog op, die hij had afgekeken van de Chinezen. In 1565 werd een overdekte doorgang aan de brug toegevoegd.

Iron Bridge

De Iron Bridge was het eerste belangrijke bouwwerk dat geheel van ijzer was gemaakt. Twee nieuwe vindingen, de stoommachine en ijzer, dat sterker dan hout en flexibeler dan steen was, zouden het denken aangaande het bouwen sterk gaan veranderen. De boogbrug bestaat uit vijf halfronde gietijzeren ribben waarop een zeven meter breed ijzeren wegdek rust. In totaal werden circa 800 gegoten onderdelen over water aangevoerd en in drie maanden in elkaar gezet. De brug heeft een overspanning van 30,5 meter en meet in totaal 60 meter.

Brooklyn Bridge

De Brooklyn Bridge was een ontwerp van John Roebling. De brug werd voltooid onder leiding van Roebling`s zoon Washington. Het formaat van de brug was voor die tijd geweldig. De gotische draagtorens of pylonen waren van graniet gefabriceerd. De funderingen van de pylonen werden met reusachtige pneumatische caissons in de grond gedreven. Aan de kant van Brooklyn was dat 14 meter diep en aan de kant van Manhattan maar liefst 24 meter diep. De brug werd voltooid in 1883 en was met een overspanning van 486 meter, twintig jaar lang de langste hangbrug ter wereld.

Tower Bridge

De bouw van de brug werd begonnen in 1886. De torens van de Tower-bridge waren zo ontworpen dat ze architectonisch harmonieerden met de middeleeuwse bebouwing van de Londense Tower. De brug is de enige beweegbare brug van de bijna dertig bruggen die de Theems overspannen. Elke bascule van de twee delen van het brugdek weegt meer dan 900 ton. De torens van de brug, beide 63 meter hoog bezitten een dragende constructie van staal. Op een hoogte van 43 meter zijn de torens door twee loopbruggen met elkaar verbonden.

Golden Gate Bridge

De Golden Gate Bridge is nauw verbonden met San Francisco. We kunnen de stad ons niet meer voorstellen zonder zijn brug. Het was de bruggenbouwer Joseph B. Strauss die de brug ontwierp. Eerst bouwde hij een stalen damwand waarop de enorme "art deco" pylonen zouden worden geplaatst. In 1937 werd de in oranje geverfde brug voor het publiek opengesteld.

De Hitsuishijima- en Iwakurojima-bruggen

In 1970 werd begonnen met een van de meest ambitieuze projecten in de bruggenbouw. De opdracht was om de Japanse eilanden Honshu en Shikoku met elkaar te verbinden. Het project beslaat uit een samenstel van 18 bruggen waarvan de Hitsuishijima- en Iwakurojima-bruggen onderdeel van uitmaken. Het zijn de eerste dubbele tuibruggen ter wereld. Het gebied waar de bruggen werden gebouwd is berucht om zijn aardbevingen en tyfoons. Om die geweldige natuurkrachten het hoofd te bieden werden nieuwe technologieën ontwikkeld.

Tacoma Narrows Bridge
Dat het ook wel eens uitdraait op een fiasco bewijst de beruchte geschiedenis van de Tacoma Narrows Bridge. Deze in de buurt van de Amerikaanse stad Seattle aangelegde brug werd voltooid in 1940 maar bezweek vier maanden later al door een combinatie van harde wind en constructiefouten. Toen de brug werd geopend golfde het brugdek zo hevig dat er mensen op de brug afkwamen om er een roller-coaster-wandeling overheen te maken. Vanweg het golvende brugdek kreeg de brug de bijnaam "Galopping Gertie" De brug was met zijn 12 meter breedte tamelijk smal bij een overspanning van 853 meter. De brug werd ondersteund door vrij dunne plaatliggers, in plaats van de tot dan gebruikelijke hogere vakwerkliggers, die juist voor de nodige stevigheid hadden kunnen zorgdragen. Pas later realiseerde men zich dat dit in het ontwerp een tekortkoming was geweest. Nauwelijks vier maanden na de oplevering kreeg de wind vat op de brug, de kabels braken en de brug verdween in de diepte. Een geluk bij een ongeluk was dat er geen slachtoffers vielen bij deze ramp.