Home>Over Iv > Kennis & Nieuws > Overzicht > Het ontwerp van de basculebruggen over de Nieuwe Sluis bij Terneuzen
Het ontwerp van de basculebruggen over de Nieuwe Sluis bij Terneuzen Basculebruggen Civiele kunstwerken Integraal ontwerp

Reusachtige identieke basculebruggen

Twee reusachtige identieke basculebruggen maken deel uit van het Belgisch-Nederlandse project 'Nieuwe Sluis Terneuzen', dat in volle gang is. Het project omvat het ontwerpen, realiseren en aansluitend twee jaar onderhouden van een nieuwe sluis binnen het sluizencomplex Terneuzen. Het sluizencomplex verbindt de Westerschelde met het Kanaal Gent-Terneuzen. Het huidige sluizencomplex bestaat uit drie sluizen inclusief de bijbehorende voorhavens. Van deze sluizen is alleen de Westsluis geschikt voor de grotere zeescheepvaart. De nieuwe sluis krijgt de sluismaten: 457 m (lengte) x 55 m (breedte) x -16,44 m NAP (drempeldiepte), waarmee het in grootte de tweede sluis van Nederland wordt.

Groot integraal ontwerpteam

Het project wordt in opdracht van de Vlaams-Nederlandse Schelde Commissie uitgevoerd door de aannemerscombinatie Sassevaart  (een samenwerking van BAM, DEME, v.Laere en ENGIE)). Als onderdeel van een groot integraal ontwerpteam maakt Iv-Infra het ontwerp van de basculebruggen, de stalen roldeuren en de nivelleerschuiven van de nieuwe sluis. De twee basculebruggen zullen de nieuwe sluis bij de sluishoofden, buiten de stalen sluisdeuren (type roldeuren) overspannen. Over elk sluishoofd ligt een brug om het wegverkeer altijd doorgang te kunnen verlenen over de sluis.

Bruggen geopend bij storm

Doorgaans worden beweegbare bruggen gesloten gehouden bij naderende storm, om te voorkomen dat de brug in geopende stand belast wordt met de enorme windbelastingen die met een dergelijke storm gepaard gaan. De basculebruggen over de nieuwe sluis zijn echter bestand tegen deze windbelastingen: in geval van een naderende storm die gepaard kan gaan met een stormvloed zullen de bruggen juist opengezet worden en in open stand vergrendeld om te voorkomen dat de bruggen zware schade oplopen door de stormvloed, die naar verwachting veel hogere belastingen op de brug zullen uitoefenen dan de windbelasting in geopende stand. In een dergelijke situatie, waarbij de brug circa 70 meter boven de waterspiegel steekt, bedraagt de windbelasting op het bovenste segment van het geopende brugdek meer dan 2,3 kN/m2.    

Staalconstructie

Beide basculebruggen zijn vrijwel identiek uitgevoerd en bestaan elk uit een volledig gelaste, stalen beweegbaar deel, ook wel ‘val’ genoemd, opgebouwd uit:
• een dekplaat, afgewerkt met een epoxy slijtlaag en verstijfd met trogvormige verstijvingsprofielen in langsrichting van de brug;
• 19 dwarsdragers, hart-op-hart 3,10 m;
• twee hoofdliggers met vakwerkconstructie, hart op hart 9,40 m, onderling niet gekoppeld;
• een ballastkist met ballast, opgehangen aan het uiteinde van de vakwerkliggers.

De dwarsdragers sluiten aan op de onderrand van de hoofdliggers, de dwarsdragers onder de fiets/voetpaden verjongen in hoogte naar de brugranden. Het rijdek voor gemotoriseerd verkeer is gelegen tussen beide vakwerkliggers, die tegen aanrijding door voertuigen worden beschermd met halve stepbarriers. Aan de buitenzijde van de hoofdliggers zijn de fiets-/voetpaden aangebracht. De totale breedte van de brug bedraagt 17,25 meter.

De hoofdliggers steken ter plaatse van de brugkelder in twee langwerpige sleuven in het kelderdek van de brugkelder, de ballastkist bevindt zich in de brugkelder direct onder het kelderdek. Om de 55 meter brede kolk te kunnen overspannen en tevens ruimte te bieden voor de hydraulische aandrijfcilinders, die vóór het draaipunt zijn gepositioneerd, hebben de bruggen een totale overspanning gekregen van 65,85 meter, gemeten vanaf draaipunt tot hart vooropleggingen. De totale lengte van de bruggen bedraagt 85,65 meter en de totale massa circa 2200 ton per brug (staalconstructie + ballast). Daarmee passen de bruggen in het rijtje van de grootste basculebruggen in Europa. 

Ballast

De brug is om het draaipunt gebalanceerd met een (voorgeschreven) sluitend moment van 3300 kNm in gesloten stand en een openend moment in volledig geopende stand (90°) van 1900 kNm. De ballastkist achter het draaipunt van de brug is zodanig gepositioneerd en gevuld met ballast dat deze balans precies bereikt kan worden. De ballastkist is opgebouwd uit dikke verstijfde staalplaat en gevuld met vaste ballast en zogenaamde regelballast (wegneembare ballast). De vaste ballast (circa 920 ton) bestaat uit een combinatie van stalen knuppels en beton, verzwaard met magnadense, een toeslagmateriaal met het natuurlijke mineraal magnetiet. De regelballast (circa 90 ton) is bedoeld om de balans fijn te regelen en in de toekomst na te kunnen stellen en bestaat uit stalen ‘broodjes’ van circa 20 kg/stuk. Daarnaast is er nog lege ruimte in de ballastkist beschikbaar om in de toekomst extra regelballast aan te kunnen brengen.

Calamiteitendeling

Het deel van de brug dat zich in gesloten stand boven de sluiskolk en het landhoofd bevindt kan in gesloten of niet-volledig geopende stand aangevaren worden door een schip. Daarbij kan dusdanige schade ontstaan dat de brug niet meer op locatie is te herstellen. In dat geval zal het betreffende deel van de brug losgenomen moeten worden, na tijdelijke constructies in de brugkelder te hebben aangebracht ter ondersteuning van de ballastkist en de rest van de brugconstructie, en worden verwijderd. In het ontwerp is hier rekening mee gehouden door locaties in de hoofddraagconstructie vast te stellen waar de hoofdliggers, de bovenranden en de schoorstaven van de vakwerken kunnen worden doorgesneden, de zogenaamde calamiteitendelingen. Na afvoer en herstel van het brugdeel kan het vervolgens weer teruggeplaatst en aan het achtergebleven deel gekoppeld worden. De delingen bevinden zich buiten het profiel van vrije ruimte voor de scheepvaart.

Mechanische uitrusting

De mechanische uitrusting bestaat uit alle werktuigbouwkundige voorzieningen en onderdelen die het openen, sluiten en vergrendelen van de beweegbare brug mogelijk moeten maken. In dit geval:
• 4 hoofddraaipunten voorzien van tonlagers, waarop de brug om een horizontale as roteert.
• De brugaandrijving: 2 hydraulische cilinders die gezamenlijk de brug openen en sluiten.
• De vergrendeling in gesloten stand: de 2 grendels aan de voorzijde van het val, die de brug in gesloten stand vergrendelen en de vaste ligging van de brug borgen wanneer deze bereden wordt door wegverkeer.
• De vergrendeling in geopende stand: de grendel in de brugkelder op de kelderbodem die de brug bij elke brugopening in open stand  (90˚) vergrendelt en borgt dat scheepvaart de brug veilig kan passeren.
• Een centreerinrichting: een voorziening aan de voorzijde van de brug die de brug bij het sluiten centreert en in gesloten stand in dwarsrichting fixeert ten opzichte van het opleglandhoofd, zodat veilige passage van het wegverkeer geborgd is.

Hoofddraaipunten

Het val is voorzien van twee stuks smeedstalen assen met een maximale diameter van 1150 mm en een lengte van 3500 mm, elk gestoken door een verdikt deel van de lijfplaat in de hoofdligger. Op de 800 mm dikke tapeinden van de assen zijn de lagers aangebracht (vier stuks per brugconstructie), gevat in stalen lagerhuizen. De lagerhuizen zijn via stalen onderstoelen gemonteerd op een betonnen bordes aan de voorwand van de brugkelder.

Voor de hoofdlagers is de keuze gevallen op een betrouwbaar en robuust type wentellager: een dubbelrijig tonlager. Dit type lager is zelfinstellend, dat wil zeggen dat het kleine scheefstanden van de as kan opnemen zonder dat daarbij relevante buigende momenten op de as ontstaan. Daarnaast heeft het lager een zeer lage rolweerstand. De gietstalen lagerhuizen zijn uitgevoerd met een horizontale deling, in het hart van de draaias. De deling vergemakkelijk de montage van het lager in het lagerhuis. Daarnaast kan het lager, in geval van schade, relatief makkelijk worden vervangen op locatie van de brug, zonder destructieve maatregelen. In dat geval kan de brug in volledig geopende stand horizontaal gefixeerd worden, enkele centimeters opgevijzeld worden door vijzels te plaatsen onder de ballastkist en kan het lager vervangen worden.

Hydraulische brugaandrijving

De brugaandrijving bestaat uit twee forse parallelle, dubbelwerkende hydraulische cilinders met bodemoog en stanggaffel, aangedreven door een hydraulische eenheid, centraal tussen beiden cilinders opgesteld op het betonnen bordes waarop ook de hoofddraaipunten zijn afgesteund. De cilinders zijn elk geplaatst in het hart van een hoofdliggers, tussen het hoofddraaipunt en de kolkwand / keldervoorwand. Het bodemscharnier is opgenomen in een stalen stoel op een betonnen console aan de voorwand van de brugkelder. De stanggaffel is verbonden met een oog onder de hoofdligger van de brugconstructie. Afmetingen van de cilinders zijn: plunjerdiameter 920 mm, stangdiameter 520 mm, ingeschoven lengte 11.200 mm, slag 6700 mm.
De bewegingen van de brug worden gestuurd op basis van een vooraf ingegeven snelheidsdiagram, geprogrammeerd in een zogenaamde regelkaart.

Vergrendeling in gesloten stand

De vergrendeling bestaat uit twee massieve grendels met vierkante doorsnede, elk aangedreven door een linator (ook wel een lineare actuator of lineaire versteleenheid genoemd). De stoel met aandrijving is aangebracht in een afgesloten ruimte in het landhoofd aan oplegzijde. Bij uitschuiven van de grendels worden de grendelstaven in langsrichting van de brug uitgeschoven, waarbij de grendels over rollen aan de voorste dwarsdrager van de brugconstructie worden geschoven en daarmee het opwippen van het val voorkomen.  Hiermee wordt de vaste ligging van de brug op haar vooropleggingen gewaarborgd en wordt voorkomen dat de brug omhoog beweegt door opwaartse windbelastingen. Omdat de grendels van de vergrendeling in gesloten stand  geen grote aandrijfkrachten vergen en er ook geen grote krachten worden uitgeoefend op de grendel in gesloten stand buiten de bewegingscyclus van de brug, is gekozen voor een compacte elektromechanische aandrijving in de vorm van een in de handel verkrijgbare en betrouwbare linatoraandrijving. Een dergelijke aandrijving is eenvoudig te onderhouden en te vervangen.

Vergrendeling in geopende stand (90°)

Deze bestaat eveneens uit een massieve grendelstaaf met een vierkante doorsnede. De grendel wordt door een hydraulische cilinder achter een stalen console aan de achterzijde van de ballastkist geschoven, wanneer de brug geopend is. De brug wordt daartoe door de brugaandrijving aangedrukt tegen het rubber aanslagblok, bevestigd aan de betonnen voorwand van de kelderpijler, om te voorkomen dat plotselinge windvlagen de brug net voor het vergrendelen in beweging brengen. Tijdens het aandrukken wordt vervolgens de hydraulisch aangedreven grendel uitgeschoven, waarna de brugcilinders drukloos gezet worden. Bij het sluiten van de brug wordt de brug door de hydraulische brugaandrijving eerst weer tegen het aanslagblok aangedrukt, zodat de grendel vrijkomt en gemakkelijk weer ingetrokken kan worden.

Centreerinrichting

De centreerinrichting bestaat uit een massieve centreerrol in het hart van de brug, bevestigd aan de onderzijde van de voorste dwarsdrager van het val. De centreerrol loopt bij het sluiten van de brug in een vangconstructie gemonteerd op een inkassing in het opleglandhoofd. De rol  is gelagerd op een smeedstalen as met vezelversterkt kunststof glijbus, om grote wrijvingskrachten tussen de stalen rol en vangconstructie te vermijden en om slijtage van de centreerinrichting zoveel mogelijk te beperken en daarmee een lange gebruikslevensduur te garanderen.
Wil je meer weten over dit project? Michel vertelt je er graag meer over. Neem contact op via 088 943 3200 of stuur een mail.