Eén tui die breekt en het is voorbij

Brugconstructies De Morandibrug in Genua was een tuibrug, met slechts één betonnen ‘kabel’ aan elke zijde van de pylonen. Dat maakte de brug kwetsbaar.

De hoogste tuibrug is het Viaduc de Millau in Frankrijk. Acht aaneengeschakelde overspanningen houden met zeven pylonen een wegdek op 270 meter hoogte boven de Tarn in de lucht. Foto Surkov Dimitri/Getty Images

Niets is zo indrukwekkend als een brug over een brede rivier of zeestraat. Twee overzijden die elkaar willen vermijden, maar die met elkaar worden verbonden door een heldere constructie van staal en beton. Een triomf van ingenieurskunst en een symbool van de heerschappij van de mens over de natuur. En bijna niets is zo schrikaanjagend als een instortende brug. Zie het huiveringwekkende filmpje van de destijds splinternieuwe Tacoma Narrows Bridge (VS), die in 1940 bij een storm als een velletje papier begon te wapperen en als een herfstblad naar beneden dwarrelde.

En zie ook de catastrofe met de Morandibrug in Genua. Wat daar ook de oorzaak van moge zijn, het bouwkundig principe is dat waarschijnlijk niet – anders was hij wel eerder ingestort. In Nederland hebben we sinds 1974 de Prins Willem-Alexanderbrug over de Waal bij Tiel, en die is in enkele opzichten te vergelijken met de Morandibrug in Genua: beide bruggen zijn tuibruggen, en bij beide bruggen zijn de tuien van beton. Aanwijzingen dat er met de brug bij Tiel iets mis is, zijn er niet.

Voor de overspanning van brede wateren worden wereldwijd twee brugtypen gebruikt: de hangbrug en de tuibrug. Een hangbrug kan tegenwoordig een enorme watervlakte overspannen, tot wel 2 km. Hij bestaat meestal uit twee stalen of betonnen pylonen (torens) waartussen twee dikke kabels hangen. Aan die twee kabels hangen op regelmatige afstanden iets dunnere kabels loodrecht naar beneden, en daaraan hangt het stalen of betonnen wegdek. De bekendste hangbrug is de Golden Gate Bridge bij San Francisco, de langste de Akashi-Kaikyo-brug in Kobe, Japan (1.990 meter).

Een hangbrug vereist stevige oevers, want de dikke hangkabels lopen over de toppen van de pylonen en moeten op het vasteland in enorme betonblokken worden verankerd om de gigantische trekkrachten op te vangen. Een hangbrug hangt niet alleen op zijn pylonen, maar ook aan de oevers. Vooral om die reden zijn er in Nederland geen hangbruggen, de verankering op de oevers zou in de slappe bodem te kostbaar worden. Het kan overigens wel: de Grote Beltbrug in Denemarken is een lange hangbrug en om de trekspanningen op te vangen zijn bij gebrek aan een rotsachtige bodem enorme hoeveelheden beton ingezet.

Tuibrug: gewicht hangt aan pylonen

Tuibruggen kunnen niet zulke grote overspanningen aan als hangbruggen, maar voor afstanden tussen 150 en 300 meter tussen de pylonen zijn ze zeer geschikt. Bij een tuibrug hangt het wegdek ook aan kabels, maar hier lopen ze rechtstreeks van de pylonen in een steeds scherpere hoek naar het wegdek. Verankering aan de oevers is veel eenvoudiger, want vrijwel het volledige bruggewicht hangt aan de pylonen. Bekende tuibruggen zijn de Erasmusbrug in Rotterdam en de Martinus Nijhoffbrug over de Waal bij Zaltbommel. De hoogste tuibrug is het Viaduc de Millau in Frankrijk. Het zijn acht aaneengeschakelde overspanningen die met zeven pylonen een wegdek op 270 meter hoogte boven de Tarn in de lucht houden.

Bij verreweg de meeste tuibruggen bestaan de tuien uit dikke staalkabels, maar bij de Morandibrug en de Prins Willem-Alexanderbrug zijn het dunne betonnen kolommen waaraan het wegdek hangt.

Nu is beton zeer goed in het verwerken van drukbelastingen, maar veel minder bestand tegen trek. Beton kan wel hoge trekbelastingen weerstaan als het ‘voorgespannen’ is. Het komt erop neer dat het beton dan gestort wordt rond staaldraden (de wapening) die met hydraulische persen flink uitgerekt worden. Als het beton is uitgehard, worden de draden losgelaten. Die bijten zich in het beton vast en het resultaat is dat ze met veel kracht de uiteinden van het beton naar elkaar toetrekken. Zo kun je een smalle kolom maken die zowel op trek als op druk belast kan worden.

Riccardo Morandi (1902-1989), de ontwerper van de brug bij Genua, was een pionier op het gebied van voorgespannen beton. Hij paste het principe bij veel van zijn ontwerpen voor gebouwen en bruggen toe. Of dat in Genua ook een juiste beslissing was, moet onderzoek uitwijzen. In ieder geval heeft de brug het wel ruim vijftig jaar uitgehouden.

Rob Vergoossen, bruggenspecialist bij ingenieursbureau Royal HaskoningDHV: „Betonnen tuien hebben als voordeel dat ze een brug stijver maken, dus je kunt met minder tuien volstaan. Bovendien beschermt het beton de stalen kabels. Maar bij de Morandibrug zie je dat ze het bij één tui aan elke zijde van de pylonen hebben gelaten. Misschien omdat ze één tui nog wel met de hand konden uitrekenen. De computers die nu beschikbaar zijn om de huidige complexe tuibruggen te ontwerpen, bestonden toen nog niet.”

Een brug met slechts één tui kan wel, nuanceert Vergoossen. „Maar als er met één tui iets misgaat, begeeft dat stuk wegdek het. De pyloon en de tui aan de andere kant van de pyloon kan dan ook bezwijken. De Willem-Alexanderbrug heeft er daarom ook twee aan elke kant van de pyloon. Als er één tui bezwijkt, kunnen de overige het brugdek nog blijven dragen. Dat is conform de veiligheidseisen die hier gelden.”

 

Blijft de vraag waarom het in Genua na zoveel jaar opeens misging. Misschien schoot het onderhoud tekort, misschien is er te weinig gelet op de conditie van de stalen wapening. Zeker is wel dat Morandi niet had kunnen voorzien hoe intensief het autoverkeer zou worden. Met name het vrachtverkeer is veel zwaarder geworden. Veel bruggen zijn versterkt, zoals in Nederland de Muiderbrug over het Amsterdam-Rijnkanaal. In 2009 werd die flink aangepakt, toen in het stalen brugdek minieme haarscheurtjes waren ontdekt. Of het toezicht in Italië op hetzelfde niveau staat als hier in Nederland is niet zeker. Maar dat de Italiaanse regering nu al meent te weten dat het instorten van de brug te wijten is aan nalatigheid van de beheerder van de brug, doet het ergste vermoeden.

Lees ook: De Italiaanse vrachtwagenchauffeur die net voor de afgrond stopte
    • Warna Oosterbaan