Dissertatie Joris Smits The art of bridge design
|
Auteur: Pieter Spits Op 7 mei 2019 heeft Joris Smits aan de TU Delft met succes zijn dissertatie verdedigd die de titel draagt The Art of Bridge Design. Smits is werkzaam als brugontwerper bij Royal HaskoningDHV en als universitair hoofddocent Bridge Design aan de TU Delft, aan de Faculteiten Bouwkunde en Civiele Techniek. Tijdens de bijeenkomst hield hij voorafgaand aan de promotie een zogenaamd ‘lekenpraatje’ waarin hij zijn visie op het onderwerp weergaf, geïllustreerd met aansprekende beelden van bruggen. Aan die voordracht ontlenen wij de volgende tekst. De dissertatie is verschenen zowel in boekvorm als online (zie het eind van dit artikel). DE VROEGE TIJDIedere beschaving gedijt bij goede infrastructuur, dat was in de oudheid niet anders dan nu. De expansie van het Romeinse rijk vroeg om wegen, en wegen kunnen niet zonder bruggen. De Romeinen bouwden bruggen en waren daar knap in. Binnen 10 dagen een militaire brug over de Rijn bouwen is niet niks! Maar ook de meer permanente bruggen en waterwerken van Rome, zodanig ontworpen dat er bij belasting hoofdzakelijk drukkrachten optraden, zijn een indrukwekkend staaltje vakmanschap. Opvallend is dat tal van Romeinse bruggen nog altijd overeind staan. Zouden ze er niet meer zijn dan zouden we ze missen omdat ze onlosmakelijk met het landschap verbonden zijn; brug en landschap passen bij elkaar. Als beeld op ons netvlies zijn bruggen niet weg te denken. De kracht van het beeld, noemde Joris dat. In ons collectief geheugen kun je zeggen ‘bruggen zijn van ons allemaal’, mede omdat we er allemaal aan meebetalen. De symbolische en emotionele waarde van een brug voor de gemeenschap wordt duidelijk wanneer een brug wordt verwoest, denk aan de brug in Mostar (foto 1) die een op een is herbouwd na de Balkanoorlog. Van recente datum is de brug in Genua. Oorspronkelijk was het de bouwmeester die architect en constructeur in een persoon verenigde. De bekendste bouwmeester uit de oudheid, Vitruvius, beschreef de bekende driehoeksverhouding tussen schoonheid, stevigheid en bruikbaarheid, waarbinnen hij het evenwicht zocht (fig. 2). Het ontwerpproces van bruggen is tegenwoordig te complex geworden om door een persoon te worden ingevuld, en kent veel bijkomende facetten, samenhangend met de opsplitsing in tal van disciplines. VERANDERINGENDe kentering van bouwmeester naar bouwteam vond plaats in 1794, wanneer in Parijs de Ecole Polytechnique wordt opgericht, daar vindt de huidige constructeur zijn oorsprong. Aanvankelijk met een militaire insteek. Enkele jaren later volgt de Ecole des Beaux Arts, waar architecten worden opgeleid. In de eeuwen daarna zijn goede voorbeelden te noemen van begenadigde constructeurs met een goed ontwikkeld gevoel voor esthetiek, zoals Gustave Eiffel die het Gabarit viaduct ontwierp in Ruynes-en-Margeride (1884), of uit een latere periode de Zwitser Robert Maillart, onder meer vanwege de in gewapend beton uitgevoerde brug over het Salginadal bij Schiers (foto 3) uit 1929/30. In de naoorlogse periode was de bouwopgave groot maar lag het geld niet voor het oprapen. Dat vertaalde zich in utilitaire, goedkope en vaak lompe constructies. Van de ongeveer 40.000 bruggen die Nederland momenteel telt, is de helft van voor 1970. Dat die bruggen onderhoud nodig hebben, behoeft geen nadere toelichting. Het is wel de vraag hoe dit wordt aangepakt. In Nederland is er sinds de jaren 90 van de vorige eeuw weer volop aandacht voor de esthetische kant van het brugontwerpen, denk aan de Erasmusbrug in Rotterdam die het vormen van een verbinding tussen twee oevers ver overstijgt. SEGREGATIE VAN KENNISIn de huidige tijd zijn kennisinstituten steeds meer monodisciplinair gericht, en niet meer in staat om goede allround ontwerpers op te leiden. De scheiding van esthetisch en constructief ontwerp is voor de bruggenbouw een groot gemis. Sinds de jaren ‘90 van de vorige eeuw is het werk van brugontwerpers complexer geworden. Naast constructeurs en werktuigbouwkundigen spelen ook stedenbouwers en landschapsarchitecten hun rol. Daarnaast
In zijn dissertatie pleit Smits voor de herintroductie van ontwerpintegrator, de man of vrouw die op grond van kennis en ervaring de kwaliteit van het ontwerp over alle drie de schaalniveaus moet bewaken en de juiste beslissingen kan nemen voor het gehele proces. Ideaal zou zijn de combinatie van disciplines. Om de introductie van de ontwerpintegrator een kans van slagen te geven moet er binnen het onderwijs alles aan gedaan worden om deze mensen goed op te leiden. Dat is de leeropdracht van nu en van de komende jaren, voor een vak om van te watertanden! Een leeropdracht met toekomst, aldus Joris Smits. Joris Smits, The Art of Bridge Design, 212 blz., ISBN 978-94-6366-164-5 uitgever TU Delft Open. |
Busbrug/Stadsparkbrug Zwolle
|
Auteur: Fred van Geest Op 17 februari jl. zijn bij station Zwolle de busbrug en het nieuwe busstation in gebruik genomen. Bussen kunnen dan over het S-vormige viaduct in een vloeiende lijn het spoor overbruggen tussen het nieuwe busplatform aan de zuidzijde van het treinstation en de nieuwe westelijke hoofdroute voor openbaar vervoer. Daarbij hebben passagiers optimaal uitzicht over het spoor en de directe omgeving. Dankzij de heldere, ingetogen vormgeving, het materiaalgebruik en de natuurlijke inpassing, draagt het viaduct op maaiveldniveau bij aan een prettige openbare ruimte. Het totale tracé van een kleine 500 meter bestaat voor 245 m uit een viaduct op steunpunten en verder uit grondlichamen. Het brugdek slingert als een overkapping over het spoor en de naastgelegen groenzone, het stadspark. Hoogwaardige bamboebekleding aan de onderzijde van het dek vormt als het ware een houten plafond, waarmee het viaduct de uitstraling van een stadsparkbrug krijgt. Samen met de S-vorm geeft het het viaduct bovendien een eigen karakter. SLANK EN DYNAMISCHHet programma van eisen was heel dwingend: de hellingbanen en het S-vormige tracé lagen vrijwel volledig vast. Daardoor kon eigenlijk alleen een kokerligger als hoofdconstructie gekozen worden, een kokervormige CONSTRUCTIE EN UITVOERINGDe stalen hoofdoverspanning en de betonnen aanbruggen zijn aan elkaar vast gestort. Zo vormt de hoofdkoker zowel constructief als esthetisch één geheel. Zoals vermeld, staan de pijlers niet centraal onder de hoofdligger, maar excentrisch. De lengte van de hoofdoverspanning kon hierdoor worden verkleind. Dat de brug vervolgens ook maar op één oplegblok per pijler ligt in plaats van de gebruikelijke twee, geeft een luchtig beeld, haast alsof de brug los op de steunpunten ligt. Dit was mogelijk door gebruik te maken van de torsiestijve koker, die we toch al nodig was om de S-vormige hoofdoverspanning te realiseren. De bouw duurde anderhalf jaar. Vooral de PROJECTGEGEVENS
Auteur: Fred van Geest Op 17 februari jl. zijn bij station Zwolle de busbrug en het nieuwe busstation in gebruik genomen. Bussen kunnen dan over het S-vormige viaduct in een vloeiende lijn het spoor overbruggen tussen het nieuwe busplatform aan de zuidzijde van het treinstation en de nieuwe westelijke hoofdroute voor openbaar vervoer. Daarbij hebben passagiers optimaal uitzicht over het spoor en de directe omgeving. Dankzij de heldere, ingetogen vormgeving, het materiaalgebruik en de natuurlijke inpassing, draagt het viaduct op maaiveldniveau bij aan een prettige openbare ruimte. Het totale tracé van een kleine 500 meter bestaat voor 245 m uit een viaduct op steunpunten en verder uit grondlichamen. Het brugdek slingert als een overkapping over het spoor en de naastgelegen groenzone, het stadspark. Hoogwaardige bamboebekleding aan de onderzijde van het dek vormt als het ware een houten plafond, waarmee het viaduct de uitstraling van een stadsparkbrug krijgt. Samen met de S-vorm geeft het het viaduct bovendien een eigen karakter. SLANK EN DYNAMISCHHet programma van eisen was heel dwingend: de hellingbanen en het S-vormige tracé lagen vrijwel volledig vast. Daardoor kon eigenlijk alleen een kokerligger als hoofdconstructie gekozen worden, een kokervormige CONSTRUCTIE EN UITVOERINGDe stalen hoofdoverspanning en de betonnen aanbruggen zijn aan elkaar vast gestort. Zo vormt de hoofdkoker zowel constructief als esthetisch één geheel. Zoals vermeld, staan de pijlers niet centraal onder de hoofdligger, maar excentrisch. De lengte van de hoofdoverspanning kon hierdoor worden verkleind. Dat de brug vervolgens ook maar op één oplegblok per pijler ligt in plaats van de gebruikelijke twee, geeft een luchtig beeld, haast alsof de brug los op de steunpunten ligt. Dit was mogelijk door gebruik te maken van de torsiestijve koker, die we toch al nodig was om de S-vormige hoofdoverspanning te realiseren. De bouw duurde anderhalf jaar. Vooral de PROJECTGEGEVENS
|
Bruggenstichting Young opgericht
|
Bruggenstichting Young (BY) is opgericht door en voor studenten en young professionals met als doel hun netwerk en kennis te vergroten. Door middel van verschillende activiteiten biedt BY de mogelijkheid om op de hoogte te blijven van de laatste innovaties en in contact te komen met medebruggenbouwers/enthousiastelingen. Hiermee wil het de bindende factor vormen voor alle starters in de bruggenbouw. De jongerenafdeling biedt de mogelijkheid voor afgestudeerden om hun afstudeerwerk te promoten. Zo blijf je op de hoogte van interessante innovaties op het gebied van bruggenbouw en krijgt aanstormend talent de kans om in contact te komen met mensen in het vakgebied. In de toekomst hoopt BY zich ook op een nog jongere generatie te richten: de scholieren. Wij zijn ons er van bewust dat de bouw niet altijd even sexy overkomt bij scholieren, iets wat naar onze mening enorm jammer en bezijden de waarheid is. Door de schooljeugd vroegtijdig kennis te laten maken met de bouw hopen wij dit beeld te veranderen. Ben je geïnteresseerd en wil je deel uitmaken van dit platform? Schrijf je dan in als begunstiger en houd de website en LinkedIn in de gaten! Bruggenstichting Young is in 2019 van start gegaan en wordt met veel enthousiasme geleid door de onderstaande bruggenbouwers, die zich graag voorstellen. ARTHUR BLANKENSPOOR RENÉ HEIDEVELD THIJMEN JASPERS FOCKS MARIA SELKOU PETER VIJN De eerstvolgende activiteit, een rondleiding ín de Erasmusbrug, staat gepland voor september 2019. |
Een Keulse brug met sloten tussen keizers
|
Michel Bakker De Hohenzollernbrücke is een imposante spoorbrug over de Rijn in de Duitse stad Keulen. Met dagelijks meer dan 1200 passages is het één van de drukste spoorwegbruggen van Europa. Wanneer een reiziger het centrum per trein inrijdt, lijkt het wel of hij het koor van de Dom zal binnenrollen. Het Hauptbahnhof staat vlakbij het westelijke einde van de brug. De Nederlandse kunstenaar Jeroen Henneman legde het op een groot schilderij vast. DE BRUGTussen 1955 en 1959 werd op de plaats van de latere Hohenzollernbrücke al een brug gebouwd: de Dombrücke, die vanwege zijn kooiachtige uiterlijk bij Keulenaars in hun dialect bekend stond als Muusfall (muizenval). Bronnen:Hekker, P. Smulders, Actuele Grafiek, uitgave van Stichting Arcaeopteryx Lithographica, Amsterdam 2010. |
Hergebruik van windturbinebladen in een voetgangersbrug
Stijn Speksnijder Rotorbladen van windturbines bereiken na 20 tot 25 jaar het eind van hun economische levensduur. Deze bladen worden gemaakt van complexe composietmaterialen, die aan het eind van hun gebruiksduur een groot milieuprobleem vormen. Voor deze materialen bestaan op het moment zeer weinig goede end-of-life oplossingen. Industrieel ontwerper Stijn Speksnijder, afgestudeerd aan de TU Delft, ontwikkelde een brug voor voetgangers en fietsers, die wordt gedragen door bladen van windturbines – de Bridge of Blades. Literatuur[1] Liu, P. & Barlow, C. (2017). Wind turbine blade waste in 2050. Waste management 62, 229-240. Het concept van de BoB is het resultaat van het afstudeerproject van Stijn Speksnijder voor de master Integrated Product Design aan de TU Delft. De opdracht kwam voort uit een EU project, genaamd Ecobulk. Dit initiatief bestaat uit meerdere bedrijven en organisaties, waaronder de TU Delft, met als doel om ‘de cirkel te sluiten’ voor composietproducten. Het doel van het afstudeerproject was om een oplossing te vinden voor het afvalprobleem van windturbinebladen gemaakt van composietmaterialen. Belangrijk bij het behalen van dit doel was om een ontwerp te maken dat de hoogwaardige materiaalkwaliteiten behoudt. |
Duurzaam construeren met slimme constructie
|
Auteurs: Harry M.F. Beertsen, Pieter Bout en Dennis W.C.J. Kooijman, Arcadis Station Lansingerland-Zoetermeer grenst aan de A12 en vormt een overstappunt tussen het landelijke spoornet (heavyrail), Randstadrail (lightrail) en de regionale buslijnen. Bij het ontwerp van het station was één van de speerpunten het functioneel en toekomstvast ontwerpen van het kunstwerk. Door vroegtijdig in het ontwerpproces te anticiperen op het mobiliteitsvraagstuk van de toekomst, is er een ontwerp tot stand gekomen met maximale flexibiliteit qua doorgroeimogelijkheden van deze infra-hub. Zo is er rekening gehouden met verbreding van de A12, een verdubbeling van het heavyrail spoor, en het doortrekken van de lightrailverbinding richting Rotterdam. DEKCONSTRUCTIEOm voldoende vrije ruimte op het maaiveld te creëren voor de toekomstige uitbreiding van het spoor- en wegennet, was het noodzakelijk om te werken met grote overspanningen. De overspanning over de A12 is met 61m de grootste overspanning van het kunstwerk, al zijn ook de aangrenzende velden van 48 m relatief groot. Het dek is 44,5 m breed en heeft ruime vides waarin slanke stalen trappen opgehangen zijn aan het dek. De overspanning is gerealiseerd met voorgespannen betonnen kokerliggers welke voorzien zijn van een druklaag. Aan de rand van het dek zijn tot 8 m hoge betonnen randelementen opgehangen welke met hun takkenstructuur het kunstwerk een ‘groen’ aanzicht geven. FUNDERING EN GRONDKERINGNet als in het grootste deel van de Randstad zijn er op de locatie van het kunstwerk slappe lagen aanwezig in de ondergrond. Het kunstwerk is zodoende op palen gefundeerd. Bij de keuze van het paalsysteem is er per paalgroep afgewogen in welke mate er trillingen in de omgeving acceptabel zouden zijn en welke uitvoeringsrisico’s er waren. Zo zijn er langs het spoor geboorde buispalen met groutinjectie toegepast, terwijl op locaties waar TUSSENSTEUNPUNTENDe tussensteunpunten van het kunstwerk zijn voorzien van een betonnen poer van ca. 46,2 × 6,5 × 1,8 m3 met 5 rijen palen. Boven op de poer staan 6 betonkolommen van ca. 1,0 × 2,0 m2 met een variabele hart op hart afstand. De positie van de kolommen is bepaald door de locatie van de trappen, boomzones, loopstromen en zichtlijnen. In de bouwfase zijn de kolommen asymmetrisch belast doordat er tijdelijk slechts aan één zijde van het tussensteunpunt een dek aanwezig is. In de ontwerpfase is in de hoofdberekening rekening gehouden met de bouwfasen omdat deze veelal maatgevend zouden worden voor de optredende momenten. Om de opdrachtnemer maximale vrijheid te geven, is de constructie dusdanig ontworpen dat het mogelijk is om eerst het dek van 61 m en daarna het dek van 48 m te realiseren (en vice versa). Vanwege het grote aandeel van het eigengewicht leidt deze montagevolgorde tot een grote asymmetrische belasting op de poeren. In de uitvoeringsfase is tijdens de plaatsing van de kokerliggers het vervormingsgedrag en de scheurwijdte van de tussensteunpunten gemonitord. De vervormingen en scheurwijdtes die op zijn getreden, waren kleiner dan die middels de berekeningen zijn voorspeld.
KOELING BETONDe balk van het tussensteunpunt heeft een omgekeerde T-vorm met een breedte van 4 m en een hoogte van 3,5 m. Door de grote afmetingen ontstaan er in het beton tijdens het verhardingsproces door hydratatiewarmte hoge temperaturen. In de loop der tijd zal deze warmte wegvloeien uit de constructie en zal de balk verkorten en krachten uitoefenen op de onderliggende betonkolommen. Om te voorkomen dat de verkorting van de balk resulteert in te grote krachten in de betonkolommen, is ervoor gekozen koeling tijdens het verhardingsproces toe te passen. In de balk zijn koelslangen opgenomen waar koelvloeistof doorheen gepompt werd; de constructie kon zo niet alleen aan de buitenzijde zijn warmte kwijt, maar ook aan de binnenzijde waardoor de opwarming van de constructie beperkt bleef. INTERACTIE SPOORCONSTRUCTIE MET KUNSTWERKBij de dimensionering van de dekconstructie vormt de hoogteligging van de Randstadrail een dwangpunt. Naast de hoogteligging vormt ook de fysieke aanwezigheid van de spoorstaven zelf een voorwaarde waar bij het RANDELEMENTENHet viaduct wordt rondom voorzien van randelementen, uitgevoerd in een takkenstructuur. Deze elementen zijn vervaardigd uit zeer hogesterktebeton (ZHSB). Over de hoogte van het brugdek zijn de elementen massief uitgevoerd. Dit dichte deel van de elementen is nabij de bovenzijde voorzien van drie oplegnokken en nabij de onderzijde van twee horizontale afstandhouders. In het dichte deel is thermisch verzinkte wapening in de vorm van een dubbel kruisnet aanwezig. In elke tak is een thermisch verzinkte wapeningsstaaf aangebracht. Deze wapening is niet benodigd vanwege de optredende (buigtrek) spanningen, maar om te voorkomen dat bij calamiteiten stukken van de takken in het spoor dan wel op de weg vallen (a.g.v. brosse breuk). Alle elementen hebben een breedte van 2,50 m. De hoogte varieert tussen 6,00 m en 7,60 m. Het open gedeelte van de elementen heeft een dikte van 160 mm, het dichte deel is 100 mm dik. Dit is minimaal benodigd om bevestigingsmiddelen in het beton te kunnen opnemen. De massa van het lichtste element bedraagt 3200 kg, die van het zwaarste 4100 kg. CONSTRUCTIE PERRONKAPDe perronkap heeft een lengte van 86 m, een breedte van 8,10 m en een maximale hoogte boven het perron van 6 m. De kap is rondom voorzien van ‘schorten’ met een hoogte van 3,50 m met als doel de reizigers zo veel CONSTRUCTIE STALEN TRAPPENDe trappen zijn geheel vervaardigd uit staal en zijn opgebouwd uit twee kokervormige trapbomen aan de buitenzijde van de trap, met daartussen driehoekig gevormde treden. De treden komen in twee verschillende uitvoeringen voor, lage driehoeken voor het onderste trapdeel, hoge driehoeken voor de overige trapdelen en bordessen. Dit om op perronniveau een zo groot mogelijk doorzicht tussen de treden te verkrijgen. Dit vergroot
AFSLUITINGBegin 2017 zijn de eerste palen van station Lansingerland Zoetermeer ingebracht door aannemer VOBI. In de korte periode van circa twee jaar heeft men aan de oostzijde van Zoetermeer een complex kunstwerk gerealiseerd PROJECTGEGEVENS
|
Station Lansingerland Zoetermeer
Auteurs: Dennis Dierikx - Gemeente Zoetermeer, Beate Vlaanderen - Architect Arcadis en Jeroen van Schooten - Architect Team V Architectuur TRANSPORTHUB MET VERHOOGD PARKHet nieuwe Station Lansingerland-Zoetermeer is een toekomstbestendige, duurzame en groene vervoersknoop met een prettig verblijfsklimaat. Het architectonisch ontwerp is tot stand gekomen door een samenwerking van Arcadis Architecten en Team V Architectuur. De engineering en constructie is door Arcadis verzorgd en wordt verderop in dit artikel nader toegelicht. GROENE ‘LANDMARK’Het groen, de begroeiing, speelt een prominente rol in Vervoersknoop Lansingerland-Zoetermeer. De brug over de A12 zal worden ingericht als een verhoogd maaiveld. De inrichting van de laan met bomen, die aan weerszijden van de A12 door het gebied loopt, is doorgetrokken op de brug. Door de beeldbepalende bomen op het viaduct fungeert de Vervoersknoop Lansingerland- Zoetermeer als een groene ‘landmark’ over de A12 . Het is een levendige groene omgeving met een goede aansluiting op de verschillende toekomstige ontwikkelingen. De met hout afgewerkte plafonds, de natuurstenen vloeren en het karakteristieke takkenmotief op de perronkappen en de borstwering van de brug versterkt de duurzame en natuurlijke uitstraling. Het uitgestrekte Park & Ride terrein aan de zuidkant van het station onderstreept dit karakter door de toepassing van bomen, hagen en groene parkeervakken met grasbeton stenen. TOEKOMSTBESTENDIGIn eerste instantie zal Station Lansingerland-Zoetermeer voor Randstadrail een kopstation zijn, maar in de toekomst zal de lightrail verbinding doorgetrokken worden richting Rotterdam. In het architectonische en constructieve ontwerp is hiermee rekening gehouden. Het station is ontworpen in een modulaire ‘blokkendoosstructuur’, waardoor toekomstige uitbreidingen eenvoudig te realiseren zijn door de toevoeging van nieuwe ‘blokken’. In het huidige gerealiseerde ontwerp is de mogelijkheid meegenomen om in de toekomst de A12 te verbreden en de spoorlijn viersporig in te richten. |