Harp naar Kop van Zuid

Rotterdam heeft gekozen voor de harp van Van Berkel. De ingenieurs moesten veel technische problemen oplossen voordat de brug mogelijk was

Even dreigde een bommelding nog roet in 't eten te gooien, maar gelukkig kon de Rotterdamse Gemeenteraad onlangs in een brisante vergadering toch haar keuze bepalen voor de nieuwe brug naar de Kop van Zuid. Er lag geen bom in de zaal en we hopen maar dat de brug zelf geen verdere explosies veroorzaakt. De Raad was al genoeg gespleten. De meerprijs van het gekozen ontwerp is aanzienlijk. Kan Rotterdam zich dat veroorloven? Is er hier sprake van élan of overmoed? "Hadden we maar bij het begin van de besluitvorming een kwaliteitskring opgericht', verzuchtte een twijfelend Raadslid.

De "Erasmusbrug' gedoopte nieuwe rivierkruising omvat een vaste tuibrug (over de Nieuwe Maas), een basculebrug (over de Koningshaven) en een vaste aanbrug (bij de Linker Maasoever).

De basculebrug en de aanbrug werden opgezet door Gemeentewerken. Van Berkel heeft er geen bemoeienis mee gehad en ze bleven meer in de publicitaire luwte. Wél wordt de basculebrug met z'n scheve klap van 56 meter lengte en 33 meter breedte de grootste in Europa. En de aanbrug in staal-betonbouw, uitwaaierend tot ruim 45 meter, is ook bepaald geen kleintje.

De Ingenieursbureaus Utiliteits- en Waterbouw en Staal- en Werktuigbouw van Gemeentewerken zijn nu graag bereid informatie over het project te geven. Zij hebben het afgelopen jaar samen met Van Berkel diens schetsen vertaald in reguliere constructies. Verschillende aanpassingen waren 't gevolg. Een brug moet immers perfect op voorkomende belastingen berekend zijn en men dient goed rekening te houden met onderhoud en reparatie. De ervaring van ingenieurs is daarbij onmisbaar.

Het dek van de tuibrug is met 2,3 meter hoogte opvallend dun. De eerder door Gemeentewerken ontworpen "stokkenbrug' had al zo'n slank dek. Dit kon in de nu gekozen één-pyloner gehandhaafd worden. Aërodynamisch onderzoek toonde aan dat de windtrillingen acceptabel zijn. De keuze voor twee rijen tuien speelt daarbij een rol. Het voordeel van een slank dek? Bij gegeven doorvaarthoogte heb je minder lange of steile opritten nodig. Het brugdek bestaat uit een verstijfde stalen bovenplaat waaronder twee kokervormige hoofdliggers en om de 4,5 meter een dwarsdrager. De aansluitingen van de twee rijen tuien liggen in de kokerliggers, die 1,5 meter breed en bijna 2,3 meter hoog zijn. Riante wandelgangen voor de inspectie!

De tuien zijn van een nieuwe constructie. Elke tui bestaat uit separate strengen, door afstandhouders in een rechthoekig raster gehouden. Een streng telt zes gegalvaniseerde staaldraden die om een gegalvaniseerde kerndraad zijn geslagen. De streng is in een polyetheen huls gekrompen. Alle holle ruimtes zijn met was gevuld. Aantasting door weer en wind is zo voorkomen. Niet alle tuien hebben evenveel strengen. Zo heeft de langste tui (298 meter) 68 strengen terwijl voor de lichtst-belaste tui 21 strengen volstaan. Elke streng moet afzonderlijk op spanning gebracht worden. Dat is ingewikkeld meten en regelen. Op de Maasvlakte staat een proefopstelling waar men de windeffecten op de tuien nagaat. Ook onderzoekt men nog de constructieve vorm van de aansluitpunten.

De twee achtertuien van de pyloon zijn onderworpen aan veel hogere krachten dan de normale brugtuien. Voor elke achtertui gebruikt men zes kabels, elk met 121 strengen. In de top van de pyloon moeten derhalve 1452 strengen (afzonderlijk) worden aangesloten. Daarvoor is in de pyloon netto 3 meter breedte beschikbaar; precisie-borduurwerk op grote schaal dus. Er zijn bewust meer strengen toegepast dan strikt noodzakelijk is. Men wil de kabels (bij eventuele reparaties) simpel kunnen vervangen en bouwt daarom overcapaciteit in. Aan de onderzijde zijn de achtertuien bevestigd aan de horizontale stalen poten van de pyloon. Uit die knooppunten worden de krachten afgeleid naar de fundering, die deel uitmaakt van de kelder onder de basculebrug. In totaal wordt 515 km strengen in de tuibrug verwerkt.

De pyloon wordt samengelast uit staalplaten. In de hoog-belaste delen worden deze 6 à 7 cm dik. Er wordt nog overwogen om hoge-sterkte staalsoorten te gebruiken, om de plaatdikten te reduceren. Aan de voet meet een pyloonbeen 3,5 bij 10,5 meter; aan de top 2,4 bij 3 meter. De staalplaten moeten (ondanks de forse dikte) worden verstijfd om plooien te voorkomen. De belasting op druk en buiging is immers immens. De knikvorm is door Gemeentewerken geoptimaliseerd. In een 2-dimensionaal computerprogramma speelde men met de plaats van de knik, de helling van de onder- en bovenhelft van de pyloon en de aansluiting van de achtertuien. Het was daarbij zaak, het materiaal van de pyloon maximaal te benutten, zowel onder eigen gewicht als onder verkeersbelasting. Uiteindelijk zijn zowel de knik als de aansluiting van de achtertuien een stuk lager gekomen dan in de oorspronkelijke plannen was voorzien.

Tussen de ruim 80 meter lange horizontale "voeten' van de pyloon ligt een eveneens stalen brugdek. Dit bestaat uit een verstijfde plaat op dwarsdragers, die tussen de pyloonvoeten gemonteerd zijn. De brug is vastgelegd bij de achtereinden van de voeten. Brugdek en voeten zijn over de hele lengte gekoppeld om de grote horizontale krachten uit het getuide brugdeel boven de rivier op te nemen en naar de fundering af te leiden.

Scheve klap

De netto doorvaart van de (scheve) basculebrug wordt met 50 meter gelijk aan die van de Koninginnebrug. De opening wordt hier echter overspannen met een enkele klap. Deze heeft twee koker-hoofdliggers van variabele hoogte en 3 meter breedte. Tussen de voor- en achterhar (dwarsligger) liggen negen dwarsdragers. Het geheel is in staal gelast. De hoofdliggers zijn achter de draaipunten van het brugdek haaks op de draaiingsas doorgetrokken in de basculekelder en dragen daar het contragewicht. De scheefheid van de brug leidt tot schuine aansluitingen van de voor- en achterhar en de dwarsdragers op de hoofdliggers.

Ook bij de lagering van de scheve klap waren ongebruikelijke problemen op te lossen. Uiteindelijk is gekozen voor slechts twee lagers om de gevolgen van optredende vormveranderingen te minimaliseren.

De klap wordt met vier hydraulische cilinders geopend en gesloten. Tot windkracht 6 heeft men daar 2 minuten voor nodig. Bij sterkere wind reduceert men de snelheid en duurt 't wat langer. Een van de vier cilinders mag uitvallen zonder dat daardoor storing ontstaat in de bediening van de brug. De beweging wordt geheel gestuurd met een geleidelijke aan- en uitloop, om de massatraagheidskrachten te begrenzen.

Basculekelder

Een fascinerend deel van de onderbouw is de basculekelder. Deze vormt tegelijkertijd de oplegging voor de achtereinden van de horizontale pyloonvoeten en dus de verankering van de achtertuien. Zodoende wordt hij aan de noordzijde belast met de opwaartse trek van de achtertuien van de tuibrug en aan de zuidzijde met de neerwaartse druk van de basculeklap en z'n contragewicht. Er ontstaat daarbij een sterk kantelend koppel op dit betonnen bouwwerk van 31 bij 60 meter, dat van 12 meter + NAP tot 25 meter - NAP reikt. De ruimte die voor het contragewicht van de basculeklap is uitgespaard steekt tot 15 meter - NAP (dat is 6,5 meter onder de rivierbodem).

De basculekelder wordt ter plaatse in een bouwput gebouwd. Eerst heit men een combiwand van buizen en damwandplanken (de buizen gaan daarbij tot 32,5 meter - NAP en de damwand tot 26 meter). De ruimte binnen deze wand wordt tot 25 meter - NAP uitgebaggerd. Daarna stort men er een vloer van onderwaterbeton in, met een dikte van minimaal 9 meter. Pas daarna wordt de bouwput drooggemalen. Zo wordt voorkomen dat de bodem van de put door de grote opwaartse waterdruk opbarst. Tegelijkertijd is de waterdichtheid van de basculekelder gegarandeerd. Op de gevormde vloer worden ter plaatse de wapening opgetrokken en de wanden gestort. De voorwand van de basculekelder, waarop een groot deel van het gewicht van en de windkrachten op de basculeklap werkt wordt bijna 2 meter dik. Aan de noordzijde, onder de opleggingen van de pyloonvoeten, is de wand van de pijler 6 meter dik om de krachten uit de achtertuien gelijkmatig over te kunnen dragen op de gehele basculekelder.

De voeten van de overige drie stroompijlers worden als caisson uitgevoerd. Men bouwt ze in een apart dok en brengt ze varend naar de bouwplaats. Ook hier gaat het niet om kleine brokken. De caissons meten (van noord naar zuid) 12 bij 29 meter, 14 bij 60 meter en 8 bij 51 meter. Ze zijn ongeveer 14 meter hoog. Men stelt de caissons op een uitgebaggerde en met goed zand aangevulde ondergrond. Nu wordt eerst de pijler opgebouwd tot een hoogte van ongeveer 20 meter boven het water. Vanuit een aan de onderzijde open kamer in de pijler wordt vervolgens de grond onder de rand van de pijler weggespoten, waardoor deze gelijkmatig in de bodem zinkt. Om te voorkomen dat er water in de werkkamer loopt, wordt deze steeds met perslucht onder druk gehouden. Het afzinken van de pijler wordt voortgezet tot de onderrand een diepte van 22 meter - NAP bereikt. Hierna wordt de ruimte onder de pijler gevuld met beton. Tot slot wordt hij aan de bovenzijde opgebouwd tot de gewenste hoogte (en vorm). Na voltooiing is elke pijler ongeveer 34 meter hoog en steekt daarmee tot 12 meter + NAP.