Strukture oor riviere... vindingryke brugvorms en die geskiedenis van brugbouery

Brûe tussen oewers...

Vandag is ’n brug nie sommer net ’n brug nie. Talle hedendaagse brûe spreek van ’n lang geskiedenis van misluk en tref op hierdie vakgebied om uiteindelik die toppunt van ingenieursprestasie
en -vernuf te bereik...

NS wêreld lê besaai met brûe. Daarmee kan mense, diere en voertuie oor riviere, slote, laagtes, valleie, klowe en ander holtes in die aardkors beweeg en lang ompaaie uitskakel. Brûe vir paaie en spoorlyne span selfs oor ander paaie en spoorlyne. Sonder die brug, kan ’n mens maar sê, sou ons talle onoorbrugbare probleme ondervind het!

Die oudste "brûe" was waarskynlik boomstompe en slingerplante wat versigtig gelê is oor waterstrome wat so diep of breed was dat ’n mens nie daardeur kon loop of daaroor kon spring nie. Dit kon gevolg het op ’n gebruik om groot trapklippe in waterstrome só te spasieer dat ’n mens die strome kon oorsteek sonder om daardeur te waad.

Mettertyd sou ’n vindingryke persoon in ’n primitiewe gemeenskap dit ’n stap verder gevoer het deur plat klippe of plat stukke hout bo-op die verskillende trapklippe te plaas en sodoende ’n pad oor die water te maak.

Dit sou nie gedeug het om ’n soliede brug van klippe oor die stroom te lê nie, want dan het jy ’n dam—en sodra die dam vol is, loop die water eenvoudig weer bo-oor die brug of word ’n deel van jou handewerk weggespoel as die dam breek. Maar indien jy ’n trapklip-brug het, vloei die water gedurig onder deur die openinge.

Ondervinding sou mense hiervandaan geleer het om die waterdruk teen brûe verder te verminder deur al hoe groter openinge te laat, sodat brûe naderhand net op klip- of houtpilare gesteun het, met die water wat feitlik onbelemmerd onder die brûe deur gestroom het.

Baie van hierdie ou soort brûe—party meer as 3000 jaar oud—kan vandag nog in Europa gesien word. Hulle is so stewig dat hulle teen oorstromings bly staan het wat moderne brûe vernietig het.

Tog sien ons in talle hedendaagse brûe ook die toppunt van ingenieursprestasie en -vernuf, die uiteindelike spogprodukte van milleniums se misluk-en-tref-pogings in die ontwikkeling van brugbouery. Daar is verskillende basiese soorte brûe en baie kombinasies van die verskillende vorms. Kenners weet vandag watter soort brug die beste vir ’n bepaalde oorgang sal werk.

Maar hoe dink geleerdes oor ’n brug? Vir eers weet hulle dat die uitbousels waarop die ente van ’n brug rus landhoofde genoem word. En dat die boë op steunpilare of pylers rus. Ook dat die lengte van elk van die boë van ’n brug die spanwydte van die boog genoem word. Die lengte is weer die totale lengte van die brug, die landhoofde ingesluit.

Brugontwerp is egter ’n heel gesofistikeerde wetenskap, waarvan ’n mens in ’n artikel soos hierdie net sekere basiese beginsels kan aanroer.

DIE ontwikkeling van die boogbrug was ’n belangrike voorwaartse stap in die bou van brûe. ’n  Boog is ’n baie sterk struktuur en kan ’n  veel groter gewig as ’n reguit balkbrug dra (kyk ondertoe by Soorte Brûe).

Boogbrûe van klip en steen is deur die antieke Babiloniërs, Chinese, Egiptenare, Grieke en Romeine gebou. Die Romeine het die boog ten volle benut deur brûe te bou met enkele of veelvuldige boë (viadukte) en deur die akwadukte wat hulle vir waterleiding opgerig het.

In die Middeleeue, met die vergrote handel en verder reise wat mense onderneem het, is meer brûe gebou. Die Middeleeuse brûe was meer as net gerieflike oorgangsplekke: op baie van hulle was daar selfs winkels, huise, kapelle of gevangenisse. Sommige het tot verdedigingswerke teen invallers gehad.

Baie ophaalbrûe is ook in die Middeleeue oor die gragte van kastele gebou.

Laat in die agttiende eeu het giet- en smeedyster hout en klip as materiaal vir die bou van brûe begin vervang. Baie hangbrûe is met smeedysterkabels gebou.

Staal, wat ligter en sterker as yster is, het in die laat negentiende eeu die belangrikste materiaal vir brugkonstruksie geword, spoedig gevolg deur beton, daarna gewapende beton en uiteindelik spanbeton.

Namate nuwe boustowwe vir ingenieurs beskikbaar raak, word nuwe bou-ontwerpe ook bedink. 'n Mens kan net wonder watter skouspelagtige brûe die 21ste eeu nog kan oplewer...

Soorte brûe

Balkbrûe

VAN die verskeie soorte brûe wat bestaan, is die balkbrug die eenvoudigste en die oudste. Dit bestaan uit ’n reguit balk van hout, metaal of beton wat aan weerskante deur die twee landhoofde aan die oewers gestut word. Partykeer word die balk ook nog deur een of meer pylers (steunpilare) aan die onderkant gesteun.

Aangesien die gewig van die balk regsteeks ondertoe druk, moet die balk baie sterk wees of anders sal dit na onder buig. Die afstand tussen die steunpilare—die spanwydte—word tot sowat 300 m beperk.

Daar is heelparty variasies van die balkbrug. Baie hoofpadbrûe is balkbrûe. Brûe met balke van enkel oorspannings word steeds gebou om spruitjies of smal klowe te oorbrug.

REGS: ’n Tipiese balkbrug.

Foto: Delaware & Lehigh National Heritage Corridor / US NPS

’n Kantelbalkbrug of cantilever-brug (ook bekend as vrydraende brug) is ’n balkbrug wat aan die een kant só aan die landhoof vasgeheg is—gewoonlik deur middel van draagstukke of stutarms—dat die ander punt geen ondersteuning nodig het nie. Baie brûe van die negentiende eeu is op hierdie manier gebou. ’n Kantelbalkbrug lyk só:

’n Balkbrug wat oor byvoorbeeld ’n breë rivier of breë kloof span, kan uit afsonderlike balke saamgestel wees. Elke balk strek dan van die middel van die een pyler af tot by die middel van die volgende pyler. Die balke is nie só verbind dat hulle ’n deurlopende eenheid vorm nie en die brugdek word by elke las in die balke onderbreek. By ander brûe, wat as vakwerkbrûe bekend staan, word staalvakwerke pleks van balke gebruik om die gaping tussen landhoofde en pylers of tussen pylers en pylers te oorspan (soos op die illustrasie hierby).  Die onderdele van die vakwerk word aanmekaar vasgesweis of vasgeklink of vasgebout. 

Soms voel ingenieurs dat ’n saamgestelde kantelbalkbrug die aangewese ding by ’n brug met meer as een oorspanning is. Dit word deur die foto’s REGS en ONDER geïllustreer. Hier strek die balke van altwee kante af oor die middelspanning. Die gaping word met balke of vakwerke oorbrug.

  
Detail van foto deur "Renata:, wat dit tot openbare besit (public domain) verklaar het

Boogbrûe

BY die boogbrug druk die gewig nie ondertoe soos by die balkbrug nie, maar word dit gelykmatig om 'n boog langs versprei tot by sy ente.

REGS: ’n Boogbrug êrens in Japan.

Foto verkry van vrye ensiklopedie Wikipedia, waar dit deur sy fotograaf tot openbare besit (public domain) verklaar is

Die eerste boogbrûe is van klipblokke gemaak wat so gebeitel is dat hulle volmaak langs mekaar gepas het. Wanneer die brug gebou is, is die klippe met behulp van 'n houtsteier bymekaar gehou. Nadat die laaste steen—die sogenaamde sluitsteen—bo in die boog geplaas is, is die steierwerk verwyder. Op hierdie vindingryke manier het die stene in posisie gebly sonder dat sement nodig was.

Moderne boogbrûe kan van hout en beton wees (vir kort reikwydtes) of van beton en staal (vir langer lengtes).

BO: Nog ’n boogbrug op ’n ongeëiende plek.

Foto: J. Taljaard

Hangbrûe

HANGBRûE is stellig die skouspelagtigste van alle soorte brûe—en moontlik die nuttigste. Hulle kan groter afstande oorbrug as enige ander. Kyk foto van die Golden Gate-hangbrug van San Francisco bo-aan hierdie artikel.

Die hangbrug is as’t ware die teenoorgestelde of spieëlbeeld van die boogbrug. Oor magtige stutpilare strek sterk hangkabels, waaraan die brugdek deur middel van draagstange of draagkabels hang. Die kabels is die swaarste deel van ’n hangbrug, en die gewig word na die ankerplekke oorgedra. ’n Deel van die gewig word ook deur die stutpilare gedra.

Hangbrûe word gebruik om breë riviermondings, diep klowe en ander plekke oor te steek waar dit moeilik sal wees om steunpilare op te rig.

Ophaalbrûe

NOG interessante brûe is beweegbare brûe (ophaalbrûe en draaibrûe). By brûe oor riviere en kanale waarop skepe vaar, moet die vry hoogte (afstand tussen die wateroppervlak en die onderkant van die brug) so groot wees dat skepe ongehinderd daaronder kan deurvaar.

Waar dit nie moontlik is nie, word beweegbare brûe gebou waarvan die brugdek opgelig of sywaarts beweeg kan word.

LINKS: Op hierdie ietwat ouerige foto  is die Tower-brug oor die Teems in Londen opgehaal vir die deurvaart van ’n groterige boot.

Die Stormsrivierbrug en sekere ander bekende Suid-Afrikaanse brûe

BO: Die Stormsrivierbrug (voorheen die Paul Sauer-brug genoem).

Foto: ADRIEN MORTINI / STRUCTURAE, wat gebruik vir onder meer akademiese doeleindes vergun mits die fotograaf en Structurae behoorlik gekrediteer word

AN al die brûe in Suid-Afrika is die Groot Stormsrivierbrug (voorheen die Paul Sauer-brug genoem) een van die besonderstes. Hierdie brug oor die Stormsrivier is in 1958 voltooi om ’n belangrike skakel in die N2 (’n nasionale pad) tussen George en Port Elizabeth te vorm. Dit is ’n geribde boogbrug van gewapende beton en lê naby aan die kus, met die gevolg dat dit in ’n klam en verwerende seeklimaat moet staande bly.

Volgens beskikbare bronne was die ontwerper Riccardo Morandi (1902-1989). Hy was ’n gerekende Italiaanse siviele ingenieur, wat nie net bekend was vir sy brûe in Italië self nie, maar ook in byvoorbeeld Kanada en Colombia. Ook sy Stormsrivierbrug is al as ’n meesterwerk op die gebied van brug-argitektuur en siviele ingenieurswese beskryf.

Met verloop van tyd het verhoogde motorverkeer dit nogtans noodsaaklik gemaak dat die brug verbreed en versterk moes word—met soveel deeglikheid deur die konstruksiemaatskappy HHO Africa dat die projek met ’n paar toekennings bekroon is.

Hierdie brug aan die oostelike kant van die Tuinroete is 190 meter lank en oorspan die Stormsrivier op ’n hoogte van 130 meter. Dit het ’n bekende plek in die land geword vir die “dapperes” om hul rekspronge  oftewel “bungee jumping” uit te voer.

Maar van rekspronge gepraat: die Bloukransrivierbrug aan die einste Tuinroete verg nou rêrig groot senuwees van die waagsames wat deesdae daar wil afspring! Die brug het 'n span van 272 meter en troon ’n yslike 216 meter oor die bedding van die Bloukransrivier. Dit is sowat 43 km oos van Plettenbergbaai ’n ent anderkant die tolpad, as ’n mens oos ry. As ’n mens van  Port Elizabeth af ry, is die brug 20 kilometer wes van Stormsrivier. Die Bloukransrivierbrug is eweneens 'n enkelboogbetonbrug. DIt is ook die langste betonboogbrug in Afrika.

Nog lang betonboogbrûe in ons land wat vermelding verdien,  is die Van Stadensrivierbrug naby Port Elizabeth (dit het ’n span van 198 meter), die Grootrivierbrug van 189 meter en die Bobbejaansrivierbrug (165 m). Naby Mosselbaai is ’n balkbrug, die Gouritsrivierbrug wat 182 meter lank is.

Let wel: Daar is ook ’n hangbrug vir voetgangers aan die mond van die Stormsrivier wat die Stormsrivierbrug genoem word, maar dié is vanselfsprekend nie in dieselfde klas as die Groot Stormsrivierbrug en kie. wat so ’n groot motorverkeer dra nie.

Klik hier op terug te keer na die inhoudsblad