Maatschappij

Wind-wervelingen op de brug: niet ‘gevaarlijk’ wel ‘onwenselijk’

Er zijn middelen om opgewekte trillingen te dempen, zie de dempers op de Erasmusbrug, maar je kunt ook proberen de invloed van de luchtwervels op de hangers te verkleinen. De lezer denkt nu aan de slingerende tuidraden van de Erasmusbrug in Rotterdam, maar dat moet hij niet doen. In het project KARGO heeft Rijkswaterstaat tussen 2010 en 2015 acht stalen boogbruggen over het Amsterdam-Rijnkanaal gerenoveerd of vervangen, en bij de Schellingwouderbrug werd het vervangen. Liep het EuroParcs Resort bij Uitdam al een beetje? In een vast ritme laten achter de cilinders luchtmassa’s los die om-en-om in linker of rechter werveling raken, bij hangers met een diameter van 9 cm kunnen het er per seconde, afhankelijk van de wind, 5 tot 25 zijn (5 tot 25 Hz). Er zitten minder schotjes en verbindingen in dan vroeger. En deed afbreuk aan de strakheid van het brugontwerp. De zeven verschillende hangers, met lengten van 5 tot 15 meter, hebben eigen frequenties die variëren van 23 tot 4 Hz. De spiralen, vaak in de vorm van een opstaande vin, verstoren de wervelvorming zó dat de wervels minder invloed hebben. De nieuwe Schellingwouderbrug bleek gevoelig voor droge wind. Wat opeens anders leek dan anders was de dubbele stalen spiraal die om elke hanger was aangebracht. Maar meestal worden tegenwoordig ‘vortex spiralen’ aangebracht, zoals bij de Schellingwouderbrug. Mensen vinden het geen prettig gevoel. Dat de brug helemaal niet over het Amsterdam-Rijnkanaal ligt maakte niet uit, het scheelt maar een paar honderd meter. Het is een beproefd middel dat in 1957 door de Britten Scruton en Walshe is bedacht en dat nog het meest in het oog springt bij allerlei metalen fabriekspijpen die ermee werden geholpen. Achter de ongekend glad afgewerkte, perfect cilindervormige hangers ontstaan hinderlijker windwervels dan vroeger. De Erasmusmisère (1996) was een gecompliceerd wind-plus-regen effect. Het zag er raar en geïmproviseerd uit. Ze kunnen in de hangers trillingen opwekken die minder dan vroeger door de constructie worden gedempt, zegt Reusink. Niet gevaarlijk maar onwenselijk. Dat is goedkoper, maar maakte de brug windgevoeliger. Zien of de historische Zuiderzeedijk al op deltahoogte was gebracht. De brug heeft 2 x 13 vertikaal gemonteerde dikwandige stalen hangers, stuk voor stuk cirkelvormig op doorsnede en met een diameter van ongeveer 9 cm. De oude brug werd eruit gevaren, de nieuwe erin en wie niet goed had opgelet heeft nooit gemerkt dat de nieuwe brug de oude niet was. De brug is niet gerenoveerd, hij is vervangen – bij een boogbrug kan dat. De zaak blijkt anders dan het leek. Als een gestaag blazende wind voldoende dwars op de brug staat vormt zich aan lijzijde van de hangers een zogenoemde Von Kármán-wervelstraat, een natuurlijk fenomeen dat rond 1907 voor het eerst is beschreven. Er verandert daar van alles. Het rijdek, ongeveer 105 meter lang, hangt met ‘hangers’ aan een stalen boog. Soms worden ze als dubbele helix uitgevoerd, nog vaker als drievoudige helix, de keuze berust in hoge mate op empirie. Ze wèrken, maar ze zijn foeilelijk, daar zijn alle bruggenbouwers het over eens. Het eiland, eigenlijk een baggerbergplaats, moet een bruisende stadswijk worden en vooruitlopend daarop had men de brug kennelijk een opknapbeurt gegeven. Zó krachtig scheen de zon zondag dat een fietstocht naar Waterland een goed plan leek. Er werden andere materialen toegepast en de constructie is – inwendig, onzichtbaar – versimpeld. In zwart plastic gevatte stalen kabels kronkelden van onder naar boven langs de hangers alsof het feest was. De hangers ondergaan hiervan een ritmische belasting en als die in de buurt komt van een van de ‘eigenfrequenties’ kunnen ze steeds harder gaan trillen, zoals een schommel met kleine zetjes tot grote hoogte is op te slingeren als de zetjes in het juiste tempo komen. Het is een mooie brug. Elke afzonderlijke helix met een spoed van ongeveer 40 cm per rondgang. Wie had dit gedaan? Maar wat moet dat moet. De naar buiten gerichte wijkkrachten in de boog worden door het rijdek opgenomen, dat is het idee van de trekband. De nieuwe brug is praktisch een replica. Na een jaar of wat eens kijken hoe de compensatienatuur voor de kust bij Durgerdam erbij lag. „Of het zo zal zijn is vooraf nauwelijks te berekenen, dat moet je afwachten.” Maar kort nadat de Schellingwouderbrug was geplaatst bleken de langste hangers bij bepaalde windsnelheden inderdaad merkbaar te trillen. Je kunt ribbeltjes op, of putjes in, het oppervlak van de hangers maken en meer van dit soort dingen. De brug verbindt het Zeeburgereiland met de dijk bij Schellingwoude en ligt er sinds 1957. Vooral de lange hangers gingen voelbaar trillen. Maar niet alles bleef hetzelfde. Het is een stalen boogbrug, een boogbrug-met-trekband om precies te zijn. ‘s Avonds windgekust en zonverbrand het internet op. Dat was ook de opdracht van Rijkswaterstaat, zegt Jaco Reusink, adviseur van het Rotterdamse ingenieursbureau, de uitstraling van de boogbruggen over het Amsterdam-Rijnkanaal moest behouden blijven. De Schellingwouderbrug is een brug zonder poeha. Nieuw wegdek, breder fietspad, andere railing, nieuwe verf. Niet gevaarlijk, beklemtoont Rijkswaterstaat na bedenktijd, maar onwenselijk. Maar op de Schellingwouderbrug kwam gelijk al een vreemde verrassing. Google (‘Kármán vortex street’) heeft mooie animaties. Nieuw brugontwerp
Het ingenieursbureau van Rotterdam ontwierp de nieuwe brug, KWS-Mercon in Gorinchem construeerde hem en in juni 2012 werd het gevaarte via de Noordzee naar Schellingwoude gebracht. Spiralen wèrken, maar ze zijn foeilelijk, daar zijn alle bruggenbouwers het over eens.