Geschiedenis van de techniek in Nederland. De wording van een moderne samenleving 1800-1890. Deel V

Techniek, beroep en praktijk

[p. 178]

De spoorwegbrug over de IJssel bij Zutphen in vrijwel voltooide staat (1864). Waar de kleine bruggen uit een enkelvoudig vakwerk waren opgebouwd, bestond de grote overspanning uit een drievoudig vakwerk.

[p. 179]

7
De spoorbruggen

De eerste spoorbruggen
De traliebruggen
Op verkenning
Een concours
Theorie en praktijk bij Culemborg
Nationale stijlen in de bruggenbouw

Het ontwerpen en het construeren van spoorwegbruggen was een van de meest aansprekende uitdagingen voor ingenieurs in de negentiende eeuw. Er werden verschillende nieuwe brugtypen ontworpen en gebouwd en nieuwe materialen, zoals giet- en smeedijzer en staal, deden hun intrede. Omdat de resultaten van de bruggenbouw zo sterk tot de verbeelding spraken, is aan weinig technische onderwerpen in de vorige eeuw zoveel aandacht besteed als aan de spoorbruggen. Dit is niet alleen terug te vinden in de publicaties van het kivi, ook de hoogleraren van de Polytechnische School reserveerden in hun beschrijving van de waterbouwkunde in Nederland (zie hoofdstuk 6) een volledig deel voor de bruggenbouw. Alle aspecten werden behandeld: van het aanleggen van de funderingen en de bouw van de pijlers tot de afwerking van de bovenbouw, van eenvoudige beweegbare bruggen tot de grootste vakwerkbruggen, compleet met een overzicht van de belangrijkste voorbeelden in binnen- en buitenland. In een afzonderlijke afdeling werd de berekening van de bovenbouw behandeld. De rol van de theorie bij de bouw van spoorbruggen in Nederland en de manier waarop de Nederlandse ingenieurs zich deze theorieën eigen maakten en toepasten, vormen het onderwerp van dit hoofdstuk.

Aan het begin van de negentiende eeuw vond het vervoer van mensen en goederen in Nederland nog voornamelijk over het water plaats. Vooral in het westen van het land bestond een efficiënt systeem van trekschuiten, dat voor een goede en geregelde verbinding tussen de steden zorgde, maar ook in de rest van het land waren rivieren en kanalen de belangrijkste transportwegen. Het vervoer over land nam een veel minder belangrijke plaats in. Waar land- en waterwegen elkaar kruisten, kreeg het transport over het water voorrang. Als gevolg hiervan mochten bruggen het waterverkeer niet belemmeren. Kenmerkend voor de situatie in Nederland was verder het geringe hoogteverschil tussen water en land. De meeste bruggen in Nederland in die tijd waren daarom beweegbaar, zoals de voor Nederland zo karakteristieke ophaalbruggen en de draaibruggen. Vaste oeververbindingen waren alleen in de steden te vinden over grachten en kleine stroompjes. De grote rivieren konden alleen met behulp van veerponten worden overgestoken. Met uitzondering van de middeleeuwse stenen brug over de Maas in Maastricht bestond er in ons land geen enkele vaste brug over de grote rivieren.

De aanleg van de spoorwegen bracht in deze situatie verandering. Al bij de eerste spoorverbinding tussen Amsterdam en Haarlem uit 1839 was het noodzakelijk talrijke grote en kleine waterwegen te overbruggen. Hierbij deden zich geen onoverkomelijke problemen voor. De aanwezige ervaring, een enkel buitenlands voorbeeld en de nodige inventiviteit waren afdoende om de bruggen te ontwerpen en te bouwen. Dit veranderde toen ook de grote rivieren overbrugd moesten worden. De hoge kosten die hiermee gepaard gingen en de technische problemen van de grote overspanningen vormden een belemmering voor de uitbouw van het spoorwegnet. De meeste spoorbruggen omstreeks 1850 waren zogenaamde traliebruggen maar het problematische karakter van deze bruggen leidde tot de ontwikkeling van de vakwerkbrug. Het probleem van de traliebrug was de moeilijkheid of bijna zelfs onmogelijkheid om tot een goede berekening van de sterkte van dit brugtype te komen. Juist in dit opzicht was de vakwerkbrug een enorme verbetering. De introductie van dit type brug in Nederland viel - niet toevallig - samen met de staatsaanleg van de spoorwegen. Dit proces verliep in een aantal stappen: eerst het vergaren van informatie in Duitsland over de vakwerkbrug, dan het opdoen van ervaring met

[p. 180]

het ontwerpen en bouwen van dit soort bruggen, culminerend tenslotte in de bouw van de grote spoorwegbrug over de Lek bij Culemborg tussen 1862 en 1868. De brug bij Culemborg zou in de eerste fase van de aanleg van het nationale spoornet hèt voorbeeld zijn voor de bouw van spoorbruggen in Nederland. Na de belangrijkste ontwikkelingen op het gebied van de bruggenbouw in de periode tot het einde van de jaren tachtig beschreven te hebben, besluiten we met de plaats van de Nederlandse bruggen in internationaal perspectief.

De eerste spoorbruggen

Toen in de jaren dertig de eerste plannen voor de aanleg van de spoorwegen in Nederland werden ontworpen, draaide de discussie voornamelijk om de vraag in hoeverre het noodzakelijk was dit nieuwe transportmiddel in Nederland in te voeren. Voor de technische aspecten, zoals de aanleg van de vele spoorbruggen die hiervoor vereist waren, had men nog maar weinig aandacht.^1. Er waren nog vrijwel geen deskundigen op dit gebied in Nederland. Een van de weinigen was W.C. Brade, die zich - zoals we in hoofdstuk 3 hebben gezien - na een kortstondig leraarschap aan de Delftse Artillerie- en Genieschool in 1819 in Amsterdam gevestigd had als zelfstandig civiel ingenieur en architect.^2. Na de Belgische opstand werd Brade assistent van kolonel W.A. Bake, die in Engeland kennis had gemaakt met het nieuwe verschijnsel van de spoorwegen en daar zeer enthousiast over was geworden. Brade schreef in die tijd een Theoretisch en praktisch bouwkundig handboek. In het vierde deel dat in 1834 verscheen, hield Brade ook een warm pleidooi voor het nieuwe transportmiddel.^3. Samen met twee Amsterdamse kooplieden verkreeg hij een concessie voor de lijn Amsterdam-Haarlem. Deze concessie werd overgedragen aan de Hollandsche IJzeren Spoorwegmaatschappij (hijsm), waarvan Brade technisch directeur werd. Hij maakte ook het ontwerp voor deze eerste spoorlijn in Nederland. Toen de uitvoering hiervan al in volle gang was, kreeg Brade een verschil van mening met zijn mede-directeuren en nam ontslag.

Toen een opvolger voor Brade gezocht moest worden, lag het voor de hand deze onder de ingenieurs van het waterstaatscorps te zoeken. Het oog viel hierbij op F.W. Conrad jr, die we al bij de oprichting van het kivi en als bodemdeskundige zijn tegengekomen. Conrad had geen enkele ervaring met het ontwerpen van spoorbruggen. Hij had wel kanalen en dijken aangelegd en een dok in Hellevoetsluis gebouwd. Ook hij had verschillende kerken in Noord-Brabant op zijn naam staan; daar was hij een aantal jaren ingenieur van de provinciale waterstaat geweest. Toen hem in 1838 werd gevraagd om de taak van Brade over te nemen, bekleedde hij eenzelfde functie in Zuid-Holland. Voor Conrad betekende de nieuwe betrekking een uitdaging. Hoewel de positie van provinciaal ingenieur in Zuid-Holland een van de meer prestigieuze banen voor een waterstaatsingenieur was, had hij toch veel minder werk dan gedurende zijn tijd in Noord-Brabant. De werkgever van Conrad, de rijksoverheid, verleende hem toestemming om in dienst van de hijsm te treden. In het voorjaar van 1839 begon Conrad met zijn werk.^4.

De aanleg van de lijn naar Haarlem, die al in volle gang was, leverde weinig problemen op. Conrad kon waarschijnlijk de ontwerpen van Brade overnemen. Voor deze lijn werden veertien kleine vaste en twee beweegbare bruggen van hout aangelegd. De voortzetting van de lijn naar Rotterdam, die in 1847 werd voltooid, leverde meer problemen op. In totaal werden in de lijn Amsterdam-Rotterdam 98 bruggen aangelegd, waarvan er twaalf voor de scheepvaart geopend konden worden. Elke brug werd apart ontworpen en aangepast aan de lokale omstandigheden. Deze werkwijze resulteerde in een grote verscheidenheid: behalve eenvoudige houten bruggen ontwierp Conrad verschillende draaibruggen, een rolbrug, een vijzelbrug (een soort hefbrug), één traliebrug en een aantal kraanbruggen.^5. De vaste bruggen waren van hout, terwijl voor de beweegbare delen van de andere bruggen veelal gietijzer werd gebruikt. Het was een van de eerste toepassingen van ijzer in de bruggenbouw in Nederland. Een fraai voorbeeld hiervan was de eerste grote brug over het Spaarne bij Haarlem, die in 1842 in gebruik werd genomen.^6. Niet bekend is of en hoe Conrad de sterkte van de ijzeren liggers berekende. In de artikelen die hij over zijn bruggen heeft geschreven, ging hij op dit aspect niet in. Wel bouwde hij van verschillende bruggen een model, maar dit was een van de eisen uit het bestek. Deze modellen dienden niet voor experimenten om de deugdelijkheid van de constructie te achterhalen, maar om de opdrachtgevers een beeld te geven van het uiteindelijke resultaat.^7.

Enkele bruggen van Conrad waren opmerkelijk. Dit gold met name voor de houten traliebrug bij Vogelenzang en de kraanbruggen. De beweegbare kraanbruggen, een origineel ontwerp van Conrad, werden na de eerste twee houten in (giet)ijzer uitgevoerd. Een kraanbrug werkte als een sluisdeur, een bekende waterbouwkundige constructie. De twee hoofdliggers waren elk bevestigd aan een verticale as. Als de brug geopend moest worden, kon de brugwachter eenvoudig met een lier de hoofdligger - net als een sluisdeur - in een horizontaal vlak wegdraaien. Omdat in geopende toestand de hoofdliggers vrijwel tegen elkaar kwamen, waren vaste dwarsverbindingen onmogelijk. Bij een kraan-

1. Zie voor een overzicht van de spoorweggeschiedenis A.J. Veenendaal jr., ‘Spoorwegen’, Geschiedenis van de Techniek in Nederland. De wording van een moderne samenleving 1800-1890 (Zutphen 1993), dl. ii, 129-163.

2. Brade werd uit de dienst ontslagen naar aanleiding van verschillende rapporten, waarin Brade van homoseksuele handelingen werd beschuldigd. In 1822 probeerde hij, inmiddels getrouwd en vader, terug te keren in dienst, maar dit liep uiteindelijk op niets uit. J.W. Brinkman, Scriptie militaire sociologie kma, (Breda 1969), 10-11, Scriptie aanwezig in bibliotheek van het ara Den Haag, 69/180.

3. W.C. Brade, Theoretisch en praktisch bouwkundig handboek (Den Haag 1827-1834), vier delen, tweede druk 1842.

4. Ook de meeste provinciale waterstaatsingenieurs waren in dienst van de overheid (zie hoofdstukken 3 en 4). Voor een levensbeschrijving van Conrad zie o.a. nnbw, ii, 313 e.v. en J.G.W. Fijnje, ‘Levensbericht van Frederik Willem Conrad, voorzitter en een van de oprigters van het Koninklijk Instituut van Ingenieurs en eene bijdrage tot de geschiedenis van den waterstaat van zijn tijd’, Tijdschrift van het kivi (1869-1870), 123-213.

5. H.M.C.M. van Maarschalkerwaart, ‘De bouw van stalen spoorbruggen in de 19e eeuw’, Bouwen met Staal 51 (1980), 12-23 en Veenendaal, ‘Spoorwegen’.

6. Maarschalkerwaart, ‘Stalen spoorbruggen’, 12 en H. Schippers, ‘IJzerconstructies’, in: H.W. Lintsen e.a. (red.), Geschiedenis van de Technick in Nederland. De wording van een moderne samenleving 1800-1890 (Zutphen 1993), dl. iii, hoofdstuk 15, 281.

7. Enkele van deze modellen zijn te bezichtigen in het Spoorwegmuseum te Utrecht.

[p. 181]

Gedeelte van een ontwerp voor een hangbrug van de Nederlandse waterstaatsingenieur J.B. Vifquain, eind jaren twintig. Om het scheepvaartverkeer niet te hinderen is over het zomerbed een ophaalbrug aangebracht. Verder zijn in het ontwerp aangegeven het hoogste waterpeil, het normale zomerpeil en het Amsterdams peil. Bovendien is geschetst hoe de kabels over de centrale pijler in het midden van de rivier lopen en hoe de kabels op de wal verankerd dienden te worden.
In Amerika werden rond 1800 de eerste grote hangbruggen gebouwd. Via Engeland en Frankrijk werden dit brugtype, waarmee zeer grote afstanden overbrugd konden worden, snel populair. In Nederland is daarentegen in de negentiende eeuw geen enkele hangbrug gebouwd. De brug van Vifquain werd vanwege de hoge kosten niet gebouwd. Hetzelfde lot was het ontwerp voor een hangbrug in Rotterdam in 1849 beschoren. Pas bij de aanleg van het spoorwegnet werden in Nederland bruggen over de grote rivieren gebouwd. Mede door hun geringe stabiliteit waren hangbruggen hiervoor niet geschikt.

brug werden de brugliggers aan elkaar verbonden door beweegbare stangen of balken.^8. Conrad paste de kraanbrug vooral toe op plaatsen waar het hoogteverschil tussen de spoorbaan en de waterweg slechts gering was en waar dus een beweegbare brug moest komen. Op deze wijze bespaarde Conrad een kostbare verhoging van de spoorbaan. De brug zelf was ook goedkoop en eenvoudig te bedienen. In het begin gebruikte Conrad de kraanbrug bij kleine overbruggingen van circa vier meter, maar de bruggen voldeden zo goed, dat hij ook dubbele kraanbruggen ontwierp, die acht tot maximaal tien meter overspanden.^9. De eerste brug van dit type was die over de Delfshavensche Schie in de spoorlijn van Amsterdam naar Rotterdam. Ook op verschillende andere plaatsen werden kraanbruggen gebouwd. Beschrijvingen van de kraanbrug door Conrad werden o.a. in 1844 gepubliceerd in de Minutes of Proceedings van het Engelse Institution of Civil Engineers, waar ook Conrad zelf lid van was, en in enkele Duitse en Franse tijdschriften.^10.

De dubbele kraanbrug was echter omstreden. Op vergaderingen van het kivi in 1860 en 1861 stond dit brugtype ter discussie. Conrad, op dat moment president van het kivi, verdedigde zijn brug met de opmerking dat ‘naar zijne overtuiging de kraanbruggen, gelijk zij in den Hollandschen ijzeren spoorweg nabij Schiedam en Delfshaven zijn gemaakt, ongetwijfeld als de gemakkelijkste, zekerste, eenvoudigste en minst kostbare [moeten] worden beschouwd’. Zijn voornaamste opponent was vicepresident Storm Buysing. Het zwakke punt van de dubbele kraanbruggen was de wijze waarop de beide uiteinden van de brug bij het sluiten bij elkaar kwamen. Om een goede aansluiting van de rails te verzekeren - noodzakelijk om ontsporing te voorkomen - moesten extra voorzieningen getroffen worden. Bezwaarlijker was eveneens om ‘er zulke zware lasten als de treinen over te doen gaan, wanneer de beide uiteinden der bruggen niet op vaste steunpunten dragen’.^11. Storm Buysing zou altijd de voorkeur geven aan een enkele brug, omdat ‘hij altijd iets gewaagds, iets ijzingwekkends [vindt] in die twee gedeelten van de brug die tegen elkander komen.’^12. Dubbele beweegbare spoorbruggen werden daarom ook nergens anders toegepast en waren bovendien ook overbodig omdat men er in geslaagd was ook grotere afstanden met één enkele brug te overspannen. Conrad antwoordde dat de kraanbruggen zeker nog wel voor verbeteringen vatbaar waren, maar dat hij door zijn ervaring de angst van Storm Buysing niet deelde.^13.

In Nederland werden ook na 1860 bij de aanleg van de staatsspoorwegen nog kraanbruggen gebouwd, onder andere over de Vecht en over de Linge. Zij werden echter in de loop van de tijd door andere typen vervangen. Een dubbele kraanbrug bij Breda leverde vanaf het begin problemen op maar dit hing meer samen met het materiaal dan met het ontwerp. In mei 1863 scheurde een van de gietijzeren liggers. Bij herstelwerkzaamheden begaf ook een andere ligger het, waarna men besloot alle liggers te vervan-

8. N.H. Henket, Ch.M. Schols en J.M. Telders, Waterbouwkunde (Den Haag 1888) dl. 3, afd. xiv, Bruggen, 209-221.

9. Maarschalkerwaart, ‘Stalen bruggen’, 14.

10. Henket, Waterbouwkunde, 209-210.

11. Notulen kivi (1861-1862), 144-148.

12. Notulen kivi (1860-1861), 170. Dit veroorzaakt namelijk grote horizontale krachten op de landhoofden (met dank aan H.M.C.M. van Maarschalkerwaart).

13. Notulen kivi (1860-1861), 170-171. Toen de snelheid van de treinen toenam, konden ook de enkele kraanbruggen niet meer worden gehandhaafd omdat ze, door het ontbreken van een stijf horizontaal verband, de optredende zijdelingse krachten niet konden opnemen (Van Maarschalkerwaart).

[p. 182]

Vertrek van de trein van het station Haarlem omstreeks 1840. De in 1839 geopende lijn Haarlem-Amsterdam was de eerste spoorlijn van Nederland.

gen door nieuwe, die niet meer uit een stuk werden gegoten, maar uit vijf delen werden samengesteld.^14. Voor kleine overspanningen leverde het gebruik van gietijzer meestal geen problemen op, maar voor grotere brugdelen bleek het te bros te zijn. Vooral voor brugdelen waarin trekspanningen werkten, was gietijzer ongeschikt. In de jaren vijftig stapte men daarom over op het sterkere smeedijzer. Buiten Nederland zijn alleen in Noord-Duitsland kraanbruggen gebouwd.^15. Het eindoordeel over de kraanbruggen in de handboeken van Henket, Telders en Schols was negatief. Hoewel de meeste kraanbruggen, met uitzondering van die in Breda zich goed hadden gehouden, werd toch vanwege de problemen met de sluiting in het midden van de brug geconcludeerd, dat ‘de toepassing der dubbele bruggen nog meer moet ontraden worden dan die der enkele bruggen’.^16.

Conrads grootste ontwerp was de houten brug bij Vogelenzang over de trekvaart van Leiden naar Haarlem. Om het verkeer over de vaart en de er langs gelegen paden niet te belemmeren, moest de brug voldoende hoog liggen. De onderbouw bestond uit twee landhoofden en twee pijlers. Hierop legde Conrad een 54 meter lange dubbelsporige houten bovenbouw. Conrad schreef dat hij de brug niet ‘fraai’ vond, maar hij was trots op de lengte: 36 meter zonder ondersteuning ‘doet zien wat de kunst vermag’. Hij was de eerste die een dergelijke constructie in Nederland toepaste en hij had in het ontwerp van de in Amerika veel voorkomende houten traliebruggen enkele verbeteringen aangebracht. De wijzigingen waren voornamelijk als versterking bedoeld, aangezien ‘men in Holland gaarne de zaken oversecuur ziet’. Omdat de constructie bovendien goedkoop was, verwachtte hij dat ze bij grotere overspanningen veelvuldig toegepast zou worden.^17.

Houten bruggen waren vooral in de Verenigde Staten ontwikkeld en op grote schaal toegepast. Dit was niet verwonderlijk gezien de aanwezigheid van grote hoeveelheden bruikbaar hout. Er werden verschillende typen bruggen ontworpen, waarvan Towns' traliebrug (1820) en Howes' vakwerkbrug (1840) de bekendste waren. Conrad had zich laten inspireren door Amerikaanse voorbeelden, maar hij vermeldde nergens hoe hij dit type brug had leren kennen, in elk geval niet uit eigen ervaring.^18. Verschillende Franse, Engelse en later ook Duitse ingenieurs bezochten wel de Verenigde Staten en publiceerden hun reisverslagen. In de Annales des Ponts et Chaussées werd in 1839 bijvoorbeeld een uittreksel van een verslag van R. Stephenson gepubliceerd.

De Engelse locomotievenbouwer en spoorwegtechnicus Stephenson had de Verenigde Staten bezocht en hij beschreef uitgebreid de bruggen van Town.

Ook in andere Franse tijdschriften werd positief geoordeeld over de bruggen van Town. Door hun grote stijfheid werden ze meer dan andere typen geschikt geacht voor spoorbruggen met grote overspanning.^19. Hierin zou echter spoedig verandering komen.

De verwachting van Conrad dat er hier veel bruggen van dit type gebouwd zouden worden, kwam niet uit. Ook de houten traliebrug bij Vogelenzang was geen lang leven beschoren.^20. In het midden van de jaren vijftig had men voor de zekerheid extra jukken onder de brug geplaatst. In plaats van een gevoel van grotere veiligheid te geven, wekten deze maatregelen juist ongerustheid bij het publiek. Er werd aangedrongen op een onderzoek naar de sterkte van de brug. Hoewel de deugdelijkheid van de brug tijdens een proef ruim voldoende bleek te zijn, werd hij in 1858 vervangen door een brug met vollewandliggers van plaatijzer.^21. Hiermee had hout als bouwmateriaal voor vaste bruggen afgedaan.

14. Notulen kivi (1863-1864), 9-10.

15. Th. Landsberg, Handbuch der Ingenieurswissenschaften (Leipzig 1907), 2e Band, vierter Abteilung 236-241. In de Verenigde Staten werden op het einde van de negentiende eeuw wel enkele bruggen van een verwant type gebouwd. Uit de literatuurlijst blijkt verder dat men op de hoogte was van de relevante Nederlandse literatuur, o.a. het handboek van Henket.

16. Henket, Waterbouwkunde, dl. 3 (3e gedeelte), xiv, 210.

17. Fijnje, ‘Levensbericht Conrad’, 167.

18. F.W. Conrad, ‘Geschiedkundige herinneringen betrekkelijk den ijzeren spoorweg van Amsterdam naar Haarlem, Leiden, 's Gravenhage, Delft, Schiedam en Rotterdam (IV)’, De Nederlandsche Stoompost (2) 1847, no. 31, 131-132.

19. Storm Buysing, Waterbouwkunde, 290-291. Storm Buysing geeft nog enkele andere voordelen van de bruggen van Town.

20. De door Conrad aangebrachte versterkingen werden nog door Van der Hoeven geprezen. G.G. van der Hoeven, ‘Over de houten bruggen naar het stelsel van Town en Remington, getrokken uit het verslag van de reis door de Vereenigde Staten van Noord-Amerika, door den Beijerschen Ingenieur R. Culmann (Allgemeine Bauzeitung, 1851, p.80)’, Uittreksels uit vreemde tijdschriften van het kivi (1851-1852), 169.

21. Maarschalkerwaart, ‘Stalen spoorbruggen’, 13.

De traliebruggen

De situatie omstreeks 1855

In 1854 verscheen de tweede, bijgewerkte druk van de Handleiding tot de Waterbouwkunde van Storm Buysing, hoogleraar in de waterbouwkunde aan de Koninklijke Akademie.^22. Aan diens behandeling van het onderwerp bruggenbouw is te zien hoeveel er veranderd was sinds het midden van de jaren dertig, toen spoorbruggen en andere grote bruggen nog een onbekend verschijnsel waren in Nederland. De grote uitdaging voor de Nederlandse ingenieurs, de overbrugging van de grote rivieren, werd echter pas in het midden van de jaren vijftig actueel. Uit het handboek van Storm Buysing, dat zowel op de kma als op de Koninklijke Akademie werd gebruikt,

22. Storm Buysing, Waterbouwkunde (Breda 1854) 2e druk, deel 1; de tweede druk van deel twee verscheen in 1857.

[p. 183]

Boven
Een van de bruggen in de spoorwegverbinding Amsterdam-Rotterdam, die in 1842 gereed kwam. Ook bij deze kraanbrug - een ontwerp van de bekende waterstaatsingenieur F.W. Conrad - over de Delfthavensche Schie had de scheepvaart voorrang. Zodra de trein was gepasseerd moest de brug worden opengedraaid. Bij de nadering van een volgende trein - slechts enkele keren per dag in de begintijd - mocht de brug weer gesloten worden.

Onder
Een van de te bouwen bruggen bij de eerste spoorwegverbinding was die over de trekvaart van Haarlem naar Leiden bij Vogelenzang.
Deze vaart was in die dagen een belangrijke verbinding waarlangs een groot deel van het personen- en goederenvervoer tussen beide steden plaatsvond. De verantwoordelijke ingenieur F.W. Conrad koos voor een houten traliebrug die aan de uiteinden op gemetselde landhoofden rustte. Aan beide zijden waren ter ondersteuning op de oever kolommen geplaatst. De brug werd in 1842 in gebruik genomen en al in 1857 vervangen door een brug met ijzeren liggers.

[p. 184]

Traliebrug van Town.

Vakwerkbrug van Howe

[p. 185]

Bij de bouw van de eerste Nederlandse spoorbruggen, in 1842, was een uitvoering in hout nog een voor de hand liggende manier om een grotere overspanning te verwezenlijken. In de praktijk ontwierp men veelvuldig zogenaamde tralieliggers bestaande uit stevige boven- en onderranden met daartussen een traliewerk bestaande uit relatief dunne latten die, op geringe afstand van elkaar geplaatst, meestal onder een hoek van ongeveer 45^o met de lengteas maakten en aan elkaar en aan de randen werden vastgespijkerd. Toen men overging op ijzeren bruggen heeft men veelal hetzelfde basis-ontwerp gebruikt.
Voor het berekenen hiervan had men de beschikking over de ontwerpformules van een op buiging belaste balk. Dit gaf de afmetingen van de boven- en onderranden. Voor het tussenliggende lattenwerk beschikte men niet over een duidelijke theorie. Vaak zag men als enige functie van het lattenwerk het ‘met elkaar verbinden van de randen’. Het ontbreken van een goede theorie leidde tot veel verwarring.
Deze verwarring komt bijvoorbeeld duidelijk naar voren in het artikel van G.G. van der Hoeven over de traliebruggen over de Weichsel en de Nogat uit 1856. Van der Hoeven stelde dat het weerstandsmoment wordt opgebracht door de boven- en onderranden en dat het traliewerk vooral dient om de randen aan elkaar te verbinden. Verder beweerde hij dat enerzijds de dwarskracht meestal niet in aanmerking wordt genomen, terwijl anderzijds van diezelfde dwarskracht wordt uitgegaan om de krachten in de individuele traliestaven te bepalen. Van der Hoeven berekende vervolgens de horizontale component van die traliestaafkrachten om de additionele krachten in de randen van de tralieligger te bepalen. Additioneel dus boven de krachten die reeds door het moment in de gehele tralieligger worden veroorzaakt, ongetwijfeld een aanvechtbare methode! De extra krachten in de randen geven een extra berekende doorbuiging die dan wordt toegeschreven aan het feit dat het een traliewand is in plaats van een massieve plaatwand.
Een van de eerste pogingen zo'n tralieligger te analyseren dateerde uit 1851 en was afkomstig van K. Culmann die op zijn Amerikaanse studiereis met traliebruggen werd geconfronteerd. Culmann begon met een zeer ingewikkelde berekening van een traliewand zonder bovenof onderranden. Hij kwam tot de conclusie dat de weerstand van zo'n traliewand-sec alleen afhangt van de buigsterkte van de individuele latten én van het aantal parallelogrammen boven elkaar; niet dus van de grootte van de parallellogrammen en evenmin van de hoogte van het traliewerk. Uiteraard is deze analyse van het traliewerk-sec niet realistisch en dus nam Culmann in een verdere analyse ook nog de boven- en een onderrand mee. Na zeer veel vereenvoudigen kwam hij tot hanteerbare formules. Hij toonde ook aan dat een houten Howevakwerkbrug 7 à 8 maal sterker is dan een houten Town-traliebrug, wat volgens Culmann door de Amerikaanse praktijk werd bevestigd. In het tweede deel van zijn reisverslag kwam Culmann met een meer realistische analyse, omdat deze analyse niet zoveel vereenvoudigingen bevatte én niet afhing van eventuele knik van gedrukte traliestaven. Deze tweede analyse echter gaat uit van een traliewand waarin voldoende verticale staanders zijn aangebracht die veilig op druk kunnen worden belast. Culmann stelde dat het karakter van een traliewerk totaal verandert wanneer men door verticale staanders de boven- en onderranden op afstand houdt. De berekening - zie de figuur over vakwerken - wordt dan gelijk aan die van een vakwerk, de rol van de diagonalen daarin wordt overgenomen door brede stroken naast elkaar liggende tralielatten. De boven- en onderranden moeten de geconcentreerde last van een verticale staander overbrengen op die lattenbundels. Zij worden daarbij op buiging belast. Hetzelfde geldt voor de eindverticalen boven de opleggingen.
De daarop uikomende lattenbundels belasten ook deze elementen op buiging. Bezwijken van dit soort bruggen kan worden ingeleid door te hoge buigspanningen in de randen, door te hoge trekspanning in de betreffende lattenbundels en/of door knik van de op druk belaste staanders.
Een andere aanpak van het probleem van de krachtwerking in de verticale ‘lijven’ van de grote brugliggers was het doen van modelproeven. Hierdoor hoopte men inzicht te krijgen in de factoren die hierop van invloed waren. Omstreeks 1840 werden in Engeland een paar grote spoorbruggen gebouwd. Deze bruggen hadden geheel dichte wanden, die een koker vormden. Bij het doen van modelproeven ontdekte men dat deze grote kokerprofielen bezweken door plooien of knikken van de dunne platen. Bij proeven met een groot model van 23 meter bleken er ook plooien op te treden in de vertikale zijplaten van de koker. Om dat tegen te gaan werden op deze zijplaten vertikale verstijvingsribben aangebracht. De afmetingen van de uiteindelijke bruggen uit het model werden bepaald onder de aanname dat het draagvermogen toeneemt met de tweede macht van de lineaire afmetingen. Het onderwerp trok veel aandacht in de internationale pers van die dagen en gaf aanleiding tot discussies.
Volgens Culmann, in zijn reisverslag uit 1851, schreef E. Clark uit Engeland het uitknikken van lijfplaten toe aan unfair strain.
Een uitgebreide kritiek kwam van D.J. Jourawski. In de eerste plaats werd volgens hem het plooien van de zijplaten veroorzaakt door drukspanningen onder een hoek van 45^o met de horizontaal zodat de verstijvingsribben beter in de richting van de drukspanning geplaatst hadden kunnen worden. Hij bewees zijn gelijk met proeven op papieren modellen. In verband met de Engelse modelproeven merkte Jourawski op dat men beter modelproeven kan doen met materiaal met een kleine elasticiteitsmodulus zodat men vervormingen in het elastische gebied goed kan waarnemen. Doet men dat niet dan kan men alleen de uiteindelijke bezwijktoestand waarnemen waarbij echter de spanningsverdeling sterk kan afwijken van die bij de elastische (gebruiks)toestand.
Over modelproeven vermeldde Van der Hoeven dat men bij het bouwen van een ijzeren traliebrug te Stuttgart, met een overspanning van ongeveer 30 meter, een model met 1/20 ste van de ware grootte heeft gemaakt en dit model aan verschillende gelijkmatig verdeelde belastingen heeft onderworpen om zodoende ‘de voordeligste afmetingen der samenstellende delen te vinden’. De belastingen werden telkens zo lang vergroot totdat enige delen braken. Deze delen werden vervolgens vervangen door stukken van grotere afmetingen waarop de belastingproef werd herhaald resp. voortgezet. Bij deze proeven bleek onder andere dat loodrechte stijlen tussen boven- en onderranden de sterkte der liggers aanmerkelijk vergroten. Dit is geheel conform de tweede analyse van Culmann!
De conclusie kan niet anders zijn dan dat het ontwerpen van tralieliggers een onzekere zaak was. Ze werden desondanks toch gebouwd. Het valt wel op dat alle traliebruggen, ook die over de Weichsel en de Nogat en die bij Maastricht, vrij veel verticale staanders hadden. Gegevens over de berekening van die staanders zijn niet bekend. Er was in elk geval geen sprake van een heldere en begrijpelijke theorie waarmee de traliewand kon worden berekend.

1.	Bijvoorbeeld nog in 1860 door J.L. Schneitter en G. Van Diesen, in hun ‘Mededeeling van theorien en beschouwingen over den bouw van ijzeren spoorwegbruggen’, Verhandelingen van het kivi (1860-1861), 59-147.
2.	G.G. van der Hoeven, ‘De bruggen over de Weichsel bij Dirschau en over de Nogat bij Marienburg’, Verhandelingen van het kivi 1856-1857, 29-40. Hoewel Van der Hoeven uitvoerig verwijst naar een Duits artikel over deze bruggen, is zijn artikel geen vertaling.
3.	Bij de kniklengte van de gedrukte traliestaven wordt de afstand tussen twee snijpunten met de andere traliestaven aangehouden! De meervoudigheid van de traliewand wordt in rekening gebracht door de totale dwarskracht te delen door het aantal snijpunten van traliestaven dat recht boven elkaar ligt. Van der Hoeven, ‘Bruggen’.
4.	K. Culmann, ‘Der Ban der hölzernen Brücken in den Vereinigten Staaten von Nord-Amerika’, oorspronkelijk gepubliceerd in de Allgemeine Bauzeitung, 16 (1851), 2 afleveringen, (Düsseldorf 1970), herdruk.
5.	S.P. Timoshenko, History of strength of materials with a brief account of the history of theory of elasticity and theory of structures (New York 1953), 156-173.
6.	D.J. Jouravski, ‘Remarque sur la résistance d'un corps prismatique et d'une pièce composée en bois ou en tôt de fer à une force perpendiculaire à leur longueur’, Annales des Ponts et Chaussées, 20 (1860), 328-351.
7.	Van der Hoeven, ‘Bruggen’, 29-40.
8.	G. Mehrtens, Der Deutsche Brückenbau im XIX Jahrhundert (Berlin 1900).

kunnen we een indruk krijgen van de informatie en de theoretische kennis waarover de Nederlandse ingenieurs beschikten, die met de bouw van de grote spoorbruggen zouden worden belast.

Storm Buysing gaf een overzicht van de verschillende soorten bruggen, die in binnen- en buitenland waren ontwikkeld en toegepast. Hij behandelde de beweegbare bruggen maar de kraanbruggen van Conrad achtte Storm Buysing geen vermelding waard. De meest theoretische behandeling gaf hij van de hangbruggen.^23. Die waren in het begin van de negentiende eeuw in de Verenigde Staten geïntroduceerd. Door zijn eenvoudige en elegante vorm werd de hangbrug snel populair en groeide uit tot het belangrijkste en meest toegepaste type in Frankrijk en Engeland in de eerste helft van de negentiende eeuw. Met deze bruggen konden al snel overspanningen van meer dan 100 meter gerealiseerd worden. Navier had - geheel volgens de Franse traditie - een zeer grondige theoretische analyse van dit brugtype gegeven. Storm Buysing baseerde zich ook vooral op dit werk van Navier en op andere Franse literatuur.^24. Aan Nederland was deze ontwikkeling echter geheel voorbij gegaan. Twee keer werd een voorstel voor een hangbrug ingediend, maar in beide gevallen werd het ontwerp niet uitgevoerd. In 1827 had een hoofdingenieur van de waterstaat een hangbrug over de Lek bij Vianen ontworpen, terwijl een andere waterstaatsingenieur in 1849 een gewone verkeersbrug over de Maas in Rotterdam als een hangbrug wilde uitvoeren.^25.

Een van de belangrijkste problemen van de hangbrug was de geringe stijfheid van de vloer, waardoor de brug gevoelig was voor trillingen, ongelijkmatige belasting en resonanties, veroorzaakt bijvoorbeeld door een colonne marcherende soldaten of door de wind. Storm Buysing gaf verschillende voorbeelden van ongelukken die zich met deze bruggen hadden voorgedaan. Voor de overtocht van zware en lange treinen moesten de bruggen veel stijver zijn. Om dit probleem op te lossen had Stephenson bij de overbrugging van de Conway en de Menai Straits in 1845 smeedijzeren kokers ontworpen waar de treinen doorheen reden. Deze kokers werden in het eerste ontwerp nog, zoals de rijweg bij een hangbrug, aan kettingen opgehangen, maar na proeven werd besloten de kokers te verstevigen en de kettingen weg te laten.^26. De Conway-brug en de Brittania-brug luidden een nieuwe fase in de bouw van bruggen in. De materiaalproeven die voor deze bruggen werden uitgevoerd en de gehele constructie en uitvoering hadden invloed op het ontwerp en de bouw van alle grote spoorbruggen die sindsdien werden gebouwd. Ook Storm Buysing gaf een gedetailleerde beschrijving van deze bruggen. Tegelijkertijd had de hangbrug (voorlopig) afgedaan.

Een berekening van de sterkte van deze bruggen ontbrak bij Storm Buysing. Hij gaf alleen een formule voor de afmetingen van een houten brugligger. Hij vatte deze op als een eenvoudige balk die door zijn eigen gewicht en door de mobiele belasting van een trein enigszins doorboog. De maximale belasting was evenredig met de breedte van de balk, met de hoogte in het kwadraat en met een materiaalafhankelijke coefficiënt.^27. Storm Buysing ver-

23. Storm Buysing, Waterbouwkunde, 463-522 en 403-444.

24. C. Navier, Rapport et Mémoire sur les Ponts Suspendus (Parijs 1823) en E.F. Kranakis, Technological Styles in America and France in the Early 19th Century: The Case of the Suspension Bridge (Minnesota 1982, Dissertation).

25. Storm Buysing, Waterbouwkunde, 421-422. In 1827 werd door J.B. Vifquain, hoofd-ingenieur bij Rijkswaterstaat, een ontwerp gemaakt voor een hangbrug over de Lek bij Vianen. De rivier zou voor het grootste deel door twee overspanningen van ongeveer 70 meter worden overbrugd. Om de scheepvaart niet te belemmeren zou aan de zijde van Vianen een dubbele ophaalbrug komen. Het andere ontwerp voor een hangbrug was van J.A. Beijerink. Beijerink ontwierp in 1849 een dubbele hangbrug voor gewoon verkeer over de Maas. Elk van de delen zou maar liefst 160 meter moeten overspannen. Het ontwerp is echter nooit uitgevoerd, Het nieuwe bouwen (Delft 1982) deel 2, 28.

26. Over de Brittania- en de Conway brug is zeer veel geschreven. Deze gegevens zijn o.a. ontleend aan S.P. Timoshenko, History of Strength of Materials. With a brief account of the history of theory of elasticity and theory of structures (New York 1953), 156-157. De materiaalproeven, die door W. Fairbairn aan deze bruggen werden uitgevoerd, hadden een grote invloed op de ontwikkeling van de spoorbruggen.

27. Storm Buysing, Waterbouwkunde, i, 311-312.

[p. 186]

wees naar een artikel van Delprat en verder ook naar diens leerboek over de statica voor het onderwijs aan de kma.^28. Delprat had in 1832 een Verhandeling over den wederstand van balken en ijzeren staven, derzelver veerkracht in aanmerking nemende, naar aanleiding der latere theoriën en proeven gepubliceerd.^29.

Twintig jaar later verscheen hiervan een tweede, verbeterde druk, waarin onder andere aandacht werd besteed aan de toepassing van de theorie op de kokerbrug over de Conway.

Opvallend was de geringe aandacht die Delprat aan het werk van Navier besteedde. In het inleidend historisch overzicht van de belangrijkste ontwikkelingen werd Navier niet eens genoemd. Toch was de theorie over de sterkte van constructies in het begin van de negentiende eeuw vooral door Navier ontwikkeld.^30. Delprat was wel degelijk bekend met diens werk, want hij wees op een volgens hem foutieve formule van Navier.^31. In het belangrijkste hoofdstuk over de doorbuiging van balken ging Delprat bovendien van dezelfde veronderstellingen uit als de Fransman.

Het eenvoudigste geval is een balk die op twee steunpunten rust en wordt belast. Navier ging er van uit dat het doorbuigen van deze balk in hetzelfde vlak plaatsvond als waarin de krachten werkten.

Door toepassing van de statica leidde hij een formule voor de doorbuiging van de balk af, waarmee de kromming op elk gewenst punt berekend kon worden. Als een balk op meerdere steunpunten rust, wordt de situatie een stuk gecompliceerder. In dit geval zijn de vergelijkingen uit de statica niet voldoende om de doorbuiging te berekenen en men noemt zo'n probleem ‘statisch onbepaald’. Navier ontwikkelde als eerste een algemene methode om statisch onbepaalde problemen op te lossen door de elasticiteit van de balk in de beschouwingen mee te nemen. De methoden en formules van Navier waren echter gecompliceerd en werden daarom aanvankelijk nauwelijks gebruikt.^32.

Bij de traliebruggen behandelde Storm Buysing niet alleen de brug bij Vogelenzang van Conrad, maar hij vermeldde ook dat volgens de Duitse ingenieur K. Culmann deze bruggen ‘op den duur niet dien bijval vinden, dien zij aanvankelijk genoten’. Ze werden volgens Culmann alleen nog maar in het westen van Amerika gebouwd, omdat hout daar niets kostte en bijna iedere boer zo'n brug wel in elkaar kon zetten. Culmann was na zijn studie aan de Polytechnische School in Karlsruhe bij de Beierse spoorwegen gaan werken. In 1849 had hij een studiereis naar Engeland en de Verenigde Staten ondernomen. Zijn reisverslag, dat in een aantal delen in 1851 en 1852 werd gepubliceerd, zou van grote invloed op de ontwikkeling van de bruggenbouw blijken. In de figuur staat een beknopt overzicht van Culmanns analyse van de traliebrug.^33.

Het eerste artikel van Culmann werd ook in Nederland opgemerkt. G.G. van der Hoeven, die Storm Buysing als docent in de waterbouwkunde aan de kma was opgevolgd, schreef voor het kivi een samenvatting van Culmanns werk. In een naschrift bij dit artikel bekritiseerde Van der Hoeven diens opvatting dat de sterkte van een tralieligger werd bepaald door de sterkte van de tralies. Volgens hem werd de doorbuiging van de brug vooral gegeven door de twee grote horizontale liggers en dienden de traliekruisen slechts om deze beide balken op een vaste afstand te houden. ‘De theorie van den wederstand der veerkrachtige balken en staven geeft hiervan een voldoende verklaring.’^34. Uit alles blijkt dat Van der Hoeven dit met Delprat en Storm Buysing had besproken. Deze laatste nam de kritiek op Culmann ook over in zijn handdoek en was veel positiever over de traliebruggen. ‘Zeker is het echter dat de traliebruggen, zoowel in hout als in ijzer, met deze of gene wijzigingen, door veel Ingenieurs met zeer goed gevolg in onderscheiden Staten van Europa zijn aangewend, en wij dus alvorens ze te verwerpen, daartoe meerderen grond en meerdere getuigenissen zullen afwachten.’^35.

Storm Buysing leek gelijk te krijgen. In de Verenigde Staten was de eerste ijzeren spoorbrug al in 1840 gebouwd. Engeland volgde in de jaren veertig met de veel grotere Conway- en de Brittannia-bruggen.

De grootste overspanning bij deze bruggen bedroeg maar liefst ruim 150 meter. De kokers waren van plaatijzer gemaakt. De geheel dichte constructie met vier wanden had echter twee grote problemen: ze was zeer zwaar en zeer duur. Het reduceren van de koker tot twee wanden die als brugliggers zouden fungeren, was een voor de hand liggende mogelijkheid om hier iets aan te doen. Het gebruiken van tralies, wat een verdere reductie van materiaal opleverde, was een volgende stap. In de jaren vijftig werden in Frankrijk en in een aantal Duitse staten traliebruggen gebouwd. Bij het bepalen van de afmetingen van de verschillende brugonderdelen ging men, bij gebrek aan een eenduidige theorie, af op ervaring en uit de praktijk bekende veiligheidsmarges. Culmann hekelde Pruisische ingenieurs die een Howe-brug in ijzer wilden nabouwen. Ook werd geëxperimenteerd met het wijzigen en versterken van de tralieligger, met name door het aanbrengen van verticale staanders op verschillende plaatsen (zie figuur.^36.

De ingenieurs die in Nederland de eerste spoorbruggen over de grote rivieren gingen bouwen - de brug over de IJssel bij Westervoort en de brug over de Maas bij Maastricht - stonden voor soortgelijke problemen. Het werk van Storm Buysing - hoe nuttig en praktisch zijn beschrijvingen ook waren - bood hierbij nauwelijks oplossingen.

28. I.P. Delprat, Gronden der dynamica, statica en hydrostatica, voor de kadetten der artillerie en genie aan de kma (Breda 1840). Bij de twee herdrukken werd de dynamica weggelaten en in een afzonderlijk boek behandeld.

29. I.P. Delprat, Verhandeling over den wederstand van balken en ijzeren staven, derzelver veerkracht in aanmerking nemende, naar aanleiding der latere theoriën en proeven (Breda 1832, 2e druk 1852).

30. C. Navier, Resumé des Leçons données à l'école des ponts et chaussées sur l'application de la Mécanique à l'établissment des constructions et des machines (Paris 1826, 2e druk 1833).

31. Delprat, Verhandeling en J.P. de Bordes, W.C. Hojel en F.J. van den Berg, ‘Het leven en de werken van den Generaal-Majoor Dr. I.P. Delprat’, Tijdschrift van het kivi (1882-1883), bijlage 23, 12-13.

32. De formules van Navier werden pas op grote schaal toegepast toen ze waren omgezet in uitgebreide tabellen. Timoshenko, History of strength, 73-76.

33. K. Culmann, ‘Der Bau der hölzernen Brücken in den Vereinigten Staaten von Nord-Amerika’, Allgemeine Bauzeitung (1851), 80 e.v. Herdruk (Düsseldorf 1970).

34. Van der Hoeven heeft het abusievelijk over R. Culmann, Van der Hoeven, ‘Over de houten bruggen’, 167-170.

35. Storm Buysing, Waterbouwkunde, 292-293.

36. K. Culmann, ‘Der Bau der eisernen Brücken in England und Amerika’, Allgemeine Bauzeitung 17 (1842), (herdruk Düsseldorf 1975), 190-193.

[p. 187]

De brug bij Westervoort

De spoorlijn van Amsterdam naar Rotterdam was wel de eerste, maar niet de enige spoorlijn die in de jaren veertig werd aangelegd. De plannen voor een verbinding tussen Amsterdam en het Roergebied waren zelfs al ouder, maar konden uiteindelijk alleen met staatssteun worden gerealiseerd. De aanleg stond onder leiding van B.H. Goudriaan en - na diens overlijden in 1842 - van L.J.A. Van der Kun.^37. In 1845 was de lijn tot Arnhem gereed. In datzelfde jaar besloot de overheid de aanleg en exploitatie van de spoorwegen volledig aan particulieren over te laten. Het Rijnspoor werd geprivatiseerd en omgezet in de Nederlandsche Rhijnspoorweg Maatschappij (nrs), die vooral met Engels kapitaal werd gefinancierd. Van der Kun werd regeringsadviseur voor de spoorwegen. Hij werd als directeur opgevolgd door N.J. van der Lee, die onbepaald verlof kreeg bij het waterstaatscorps.

In 1850 werd W.C.P. baron van Reede van Oudtshoorn ingenieur-directeur bij de nrs. Van der Kun, Van der Lee en Van Reede van Oudtshoorn hadden alle drie aan de Delftse Artillerie- en Genieschool gestudeerd.^38.

De technische leiding van de nrs bleef in Nederlandse handen, maar bij de uitvoering van grote projecten hadden de aandeelhouders het laatste woord. Dit werd de directie pijnlijk duidelijk bij het doortrekken van de spoorlijn tot Keulen.^39. Het belangrijkste obstakel was de overbrugging van de IJssel bij Westervoort. Van Reede van Oudtshoorn maakte hiervoor een ontwerp. Hij had zich laten inspireren door een brug over de Shannon in Ierland. Tussen de gebogen bovenrand van deze brug en de rechte onderrand waren verticale stangen aangebracht. Het vak tussen twee verticalen was nog verstevigd met een kruis. Het ontwerp van Van Reede telde vier van dergelijke brugliggers van 50 meter - een stuk groter dan het Ierse voorbeeld - aangevuld met een draaibrug in het midden van de rivier. Het ontwerp werd door de directie en de minister van Binnenlandse Zaken goedgekeurd. De Engelse aandeelhouders waren echter niet overtuigd van de haalbaarheid van de brug. Van Reede werd daarop naar Engeland gestuurd, waar hij E. Clark raadpleegde, die onder leiding van Stephenson de Brittannia-brug had gebouwd. Clark verving de vier boogliggers uit het ontwerp van Van Reede door twee 100 meter lange vollewandsliggers, vervaardigd van plaatijzer, die in het midden werden ondersteund door zware pijlers. De overspanning bleef dus 50 meter. Het ontwerp van de draaibrug werd niet gewijzigd.^40. In een beschrijving van de brug in de Verhandelingen van het kivi liet Van Reede, zij het in bedekte termen, zijn teleurstelling over deze gang van zaken merken. Hij voegde wel een afbeelding van zijn eigen ontwerp toe aan zijn beschrijving van de brug.^41.

De brug bij Westervoort stond ook om een andere reden ter discussie. Behalve de twee pijlers in de rivier voor de vaste liggers, had de brug ook nog een zeer zware pijler voor de draaibrug en het brugwachtershuisje. Vanuit waterstaatskringen werd de vrees geuit dat de pijlers 's winters de afvoer van het kruiend ijs zouden kunnen belemmeren, waardoor een gevaar voor de dijken zou ontstaan. Om hieraan tegemoet te komen, hadden de pijlers de vorm van een ijsbreker gekregen. In de winter van 1855, nog tijdens de bouw van de brug, werd in opdracht van de minister het effect van de pijler op het ijs nauwlettend in de gaten gehouden, maar er deden zich geen problemen voor. Het verslag van de directie van de nrs werd door de minister doorgestuurd aan het kivi met het verzoek de uitkomst van het onderzoek, ‘waaromtrent het gevoelen nog niet algemeen genoeg schijnt gevestigd te zijn’, zoveel mogelijk bekendheid te geven. Het kivi besprak het verslag op een van zijn vergaderingen en publiceerde het in zijn tijdschrift. Als tegenprestatie vroeg het kivi om de tekeningen van de brug te mogen ontvangen. Dit resulteerde in het al genoemde artikel van Van Reede.^42. Ook toen de brug gereed was, deden zich geen problemen voor met de ijsafvoer.

Toch bleef men in waterstaatskringen afkerig van het plaatsen van pijlers in rivieren. Dit diende indien mogelijk vermeden te worden. Bij de overbrugging van de grote rivieren zou het een belangrijke voorwaarde zijn.

37. Goudriaan, die een bijdrage over de spoorwegen leverde aan het eerste deel van de Proeve van een waterbouwkundigen cursus van F. Baud, was naast Brade een van de weinige spoorwegexperts in ons land. nnbw i, 964-965, B.H. Goudriaan.

38. Van Reede voltooide na opheffing van de school in Delft zijn studie aan de kma. A.J. Veenendaal jr., ‘De kennisoverdracht op het gebied van de spoorwegtechniek in Nederland 1830-1870’, JbGBT 7 (1990), 57-58 en Veenendaal, ‘Spoorwegen’.

39. Dit was pas mogelijk geworden nadat het breedspoor was vervangen door normaalspoor. Veenendaal, ‘Kennisoverdracht’, 57-58.

40. Veenendaal, ‘Spoorwegen’, 142-143.

41. L. van Reede van Oudtshoorn, ‘Beschrijving van den brug in den Rijnspoorweg, over den IJssel, bij Westervoort’, Verhandelingen van het kivi (1856-1857), 4-23.

42. Notulen kivi (1855-1856), 4 en 16-19.

De brug bij Maastricht

Net iets eerder dan de brug bij Westervoort was de spoorbrug over de Maas bij Maastricht gereed gekomen. Dit was de eerste ijzeren traliebrug in Nederland. In 1853 was er een spoorlijn tussen Aken en Maastricht aangelegd. Toen de Aken-Maastrichtse Spoorwegmaatschappij (ams) deze lijn wilde doortrekken naar Hasselt, werd het noodzakelijk de Maas te overbruggen. De aanleg van de spoorlijn had onder leiding gestaan van J.A. Kool, een genieofficier die aan de kmc zijn opleiding had gekregen.

Kool kreeg ook de opdracht de brug over de Maas te ontwerpen. Aan het ontwerp van deze brug werd, naast de gebruikelijk eis van zo laag mogelijke kosten, ook de eis gesteld dat de militaire belangen van de vesting Maastricht niet mochten worden gehinderd. Daarnaast diende de doorvaarhoogte van de brug even hoog te zijn als die van de oude stenen brug. Draaibruggen werden dan meteen overbodig.

Voor de grote overbrugging ontwierp Kool een smeedijzeren traliebrug, die bestond uit twee doorlopende delen van respectievelijk 95 en 97 meter.

[p. 188]

Elk van deze delen overspande drie brugopeningen en rustte dus op vier pijlers. Kool merkte hierover op: ‘Toen het ontwerp werd opgemaakt, bestonden er nog geene ijzeren traliebruggen, die over eenige openingen zamenhangend gebouwd waren. Het schijnt dat daartegen een vooroordeel bestond. Sedert zijn echter verscheidene bruggen van dergelijke soort en samenhang over drie en vier openingen gemaakt, vooral in Zwitserland’.^43. Kool had wel enkele wijzigingen in het ontwerp van de tralieliggers aangebracht. De belangrijkste verandering was het gebruik van extra zware tralies boven de brugeinden en boven de pijlers. Het ijzerwerk werd geleverd door Cockerill uit Luik. De brug werd in 1856 voltooid.^44.

De wijze waarop de brug berekend was, gaf aanleiding tot een discussie, die duidelijk maakt hoeveel verwarring er over de tralieliggers bestond. Om de afmetingen van zijn tralieliggers te berekenen had Kool gebruik gemaakt van een formule van de Duitse professor M. Becker. Becker behandelde in zijn in 1854 verschenen Der Brückenbau ook de tralieliggers en hij gaf hiervoor een nogal discutabele formule.^45. Dit erkende Kool ook in een beschrijving van zijn brug. Hij verwees hierin naar een formule van Delprat, waaraan hij ‘thans verreweg de voorkeur zou geven’.^46. In dezelfde tijd waarin de brug bij Maastricht werd gebouwd, werden ook in Duitsland twee grote traliebruggen aangelegd, een over de Weichsel bij Dirschau en een over de Nogat bij Mariëenburg. Deze bruggen trokken veel belangstelling, ook in Nederland. Van der Hoeven publiceerde een beschrijving voor het kivi, waarbij hij in samenwerking met Delprat de door Becker gevolgde benadering verder uitwerkte.^47.

Als voorbeeld gaf Van der Hoeven een berekening van de ijzeren traliebrug van Kool, die hiervoor alle benodigde gegevens ter beschikking had gesteld.

Vervolgens behandelde hij bij gebrek aan gedetailleerde gegevens de twee Duitse bruggen wat oppervlakkiger. ‘Uit de bovenstaande berekeningen - aldus Van der Hoeven - zal het duidelijk zijn gebleken, dat de theorie over het draagvermogen en de doorbuiging van tralieliggers, door den kolonelingenieur Delprat gegeven, toegepast op bruggen van de aanzienlijkste spanning, uitkomsten levert, die volkomen overeenstemmen met de afmetingen, die in de uitvoering aan deze bouwwerken worden gegeven.’^48.

Deze tevredenheid werd echter niet gedeeld door de Duitse ingenieur Von Kaven, die de belangrijkste publicaties van het kici voor het Zeitschrift des Architecten- und Ingenieurs- Vereins für das Königreich Hannover recenseerde. Bij het artikel van Van der Hoeven plaatste Von Kaven enkele vernietigende kanttekeningen: ‘Ongelukkig is deze theorie [van Delprat, gv] onjuist en wordt zij ten slotte nog verkeerd toegepast, zoodat de opgaaf van den schrijver, dat zij uitkomsten levert, die met de praktijk overeenkomen, geheel onjuist is’.^49. Von Kaven gaf zelf overigens geen betere theorie. Delprat, in zijn eer gekrenkt, probeerde de kritiek te weerleggen. Hij voerde aan dat in het recent verschenen eerste deel van de Cours de Mécanique appliquée van Bresse, docent aan de École Polytechnique, een zelfde berekening van een Howe-vakwerk was uitgevoerd met vergelijkbare resultaten. Delprat verdedigde ook het werk van Van der Hoeven.^50.

Het voorgaande maakt twee zaken duidelijk. De berekening van tralieliggers bleef ondanks alle inspanningen problematisch. Ingenieurs als Culmann maar ook J.G. Schwedler, die in 1851 onafhankelijk van Culmann een analyse van vakwerkbruggen had ontwikkeld, wezen voortdurend op de bezwaren van traliebruggen.^51. Zij pleitten voor toepassing van ijzeren vakwerken. Hiermee kon niet alleen een veel grotere besparing van materiaal worden bereikt, maar de keuze voor een vakwerkconstructie werd vooral ook ingegeven door de wens een ontwerp te realiseren waarvan met vertrouwen een goede analyse gemaakt kon worden. Omstreeks 1860 trad er een kentering op. Nieuwe spoorbruggen werden voortaan meestal als vakwerkbruggen uitgevoerd. Juist in die tijd gingen de Nederlandse ingenieurs zich steeds meer op Duitsland oriënteren. Het tweede punt was dat ook bij de bruggenbouw vooral de docenten aan de kma en de Koninklijke Akademie met Delprat als de absolute autoriteit zich inspanden om de theorie van de bruggenbouw verder te ontwikkelen en te verspreiden. De ontwikkeling van de bruggenbouw zou echter voor hen een onverwachte wending nemen.

43. J.A. Kool, ‘Beschrijving van de ijzeren traliebrug bij Maastricht’, Verhandelingen van het kivi (1858-1859), 12.

44. Kool, ‘De ijzeren traliebrug bij Maastricht’, 1-20.

45. M. Becker, Der Brückenbau in seinem ganzen Umfange und mit besonderer Rücksicht auf die neuesten Constructionen (Stuttgart 1854), 166. Becker behandelde de tralieligger als een prismatische ligger, waarbij de dwarsdoorsneden van de traliestaven werden meegeteld alsof het langs-staven in de prismatische ligger waren. Over dwarskrachten sprak Becker met geen woord.

46. Kool, ‘Beschrijving traliebrug’, 12. Bij zijn verwijzing naar professor Becker doelt Kool waarschijnlijk op M. Becker, die Der Brückenbau in seinem ganzen Umfange (Stuttgart 1854) publiceerde, aanwezig in de kivi-bibliotheek.

47. G.G. Van der Hoeven, ‘De bruggen over de Weichsel bij Dirschau en over de Nogat bij Marienburg (Zeitschrift für Bauwesen; 1855, S, 446)’, Verhandelingen van het kivi (1856-1857), 29-40. In een noot stond: ‘Bovenstaande theoretische ontwikkeling, door den kapitein Van der Hoeven van mij verlangd, heeft dien ingenieur gediend tot de hier in de tekst volgende belangrijke toepassingen’, ondertekend door Delprat.

48. Van der Hoeven, ‘Bruggen’, 40.

49. I.P. Delprat, ‘De berekening van de afmeting van traiebruggen’, Verhandelingen van het kivi (1859-1860), 24.

50. Een ander punt van kritiek betrof de belastingsproeven, die bij Cockerill waren uitgevoerd toen de brug op twee steunpunten rustte en niet - zoals Von Kaven dacht - pas nadat de brug al gemonteerd was. Delprat, ‘Berekening traliebruggen’, 24-27.

51. J.W. Schwedler publiceerde in hetzelfde jaar als Culmann ‘Theorie der Brückenbausysteme’, Zeitschrift für das Bauwesen 1 (1851).

Op verkenning

Een doorbraak

De aanleg van de spoorwegen in Nederland stagneerde in de jaren vijftig. Behalve de lijnen van de hijsm, de nrs en de ams was er verder slechts een verbinding tussen Breda en Antwerpen gereed gekomen. Het totaal aantal spoorkilometers bedroeg in Nederland in 1860 slechts 335, wat zeer schamel afstak bij de omvang van de spoorwegen in de ons omringende landen. Van een spoorwegnet was al helemaal sprake. Hoewel er talrijke concessies werden aangevraagd, werd er geen enkele gerealiseerd.

Vooral de kosten van de ‘kunstwerken’, speciaal van de grote spoorbruggen, vormden een belemmering.

In de tweede helft van de jaren vijftig ontstond over dit onderwerp een nationale discussie. Centraal hierin stond de vraag in hoeverre de staat dit voor zijn rekening zou moeten nemen. Een van de belangrijkste voorstanders van de staatsaanleg was de

[p. 189]

voormalige directeur van de nrs, Van der Kun.

Van der Kun, een invloedrijk ambtenaar op het ministerie van Binnenlandse Zaken, schreef verschillende nota's over dit onderwerp. Hij verdedigde de noodzaak van een samenhangend netwerk van spoorwegen, dat door de staat zou worden aangelegd. Wetsvoorstellen van deze strekking haalden het echter niet en er was een regeringscrisis voor nodig om dit probleem op te lossen.^52. De Spoorwegwet van 1860 betekende in dit opzicht een doorbraak: de Staat zou de uitbreiding van het spoorwegnet voor zijn rekening gaan nemen.

De opvattingen van der Kun over de rol van de staat werden niet door alle ingenieurs gedeeld. Toch zou de Spoorwegwet van 1860 de Nederlandse ingenieurs grote mogelijkheden bieden. De particuliere spoorwegmaatschappijen waren voor een groot deel in buitenlandse handen. Bij de aanleg van de spoorlijnen van deze maatschappijen hadden de ingenieurs concurrentie van buitenlandse ingenieurs moeten dulden. Dit had onder andere geleid tot de ‘vernederende’ gang van zaken bij de brug over de IJssel. De verantwoordelijkheid voor de aanleg van de nieuwe lijnen kwam nu echter volledig in handen van Nederlandse ingenieurs. De enige uitzondering hierop was de aanleg van de lijn Utrecht-Amersfoort-Zwolle door de Nederlandsche Centraal Spoorweg (ncs). Omdat in deze maatschappij veel Frans kapitaal zat, werd voor de uitvoering van deze lijn een beroep gedaan op Franse ingenieurs en aannemers. De brug over de IJssel bij Zwolle, die in 1864 naar een ontwerp van de Franse ingenieur Moreau werd gebouwd door Cail & Co uit Parijs, was een traliebrug met doorlopende liggers. Dit zou de laatste grote traliebrug worden.^53.

Toen de beslissing in de spoorwegdiscussie eenmaal gevallen was, werden de zaken voortvarend aangepakt. De verantwoordelijkheid voor de voorbereiding en de uitvoering van de aanleg van de spoorwegen werd in handen gelegd van de in 1860 ingestelde Commissie voor de Staatsspoorwegen.

Deze commissie moest beslissen over alle grote technische projecten. Lid waren Van der Kun, generaal-majoor Van Meurs en Baron L.A.J.W. Sloet, die voorzitter was van de een jaar eerder ingestelde Raad van Toezigt op de spoorwegen. Secretaris werd J.Ph. de Bordes, een genie-officier en oudleerling van de kma. De Bordes volgde in 1861 Sloet op als voorzitter van de Raad van Toezigt en werd in die hoedanigheid ook lid van de Commissie voor de Staatsspoorwegen.^54. Een van de eerste taken was het zoeken van bekwaam personeel, voornamelijk onder de ingenieurs van de waterstaat en het corps van de genie. De ingenieurs J.G.W. Fijnje, J.A.A. Waldorp en J.L. Schneitter werden ingenieur in algemene dienst. Zij kregen elk de leiding over een deel van het net toegewezen. Andere ingenieurs, onder wie N.T. Michaëlis, G. van Diesen en Kool kregen de titel van ‘eerst aanwezend’ ingenieur. Zij werden belast met de uitvoering van bepaalde lijnen.^55.

Met de uitvoering van een aantal zaken, zoals het opmeten van het terrein en het zoeken naar de meest geschikte tracés, konden de ingenieurs onmiddellijk aan de slag. Bij het ontwerpen van de bruggen over de grote rivieren lag dit anders. Voorschriften voor de bouw van bruggen waren er nog niet. Hiervoor bestond nog te veel onzekerheid en was er te weinig ervaring met de bouw van grote bruggen in Nederland. De eerste stap was daarom dat de Nederlandse ingenieurs zich op de hoogte stelden van de ontwikkelingen in het buitenland.

Op dit gebied had zich een verschuiving voorgedaan. Waar omstreeks 1850 de Verenigde Staten en Engeland nog de toon aangaven, was het zwaartepunt in de ontwikkeling van de bruggenbouw rond 1860 verschoven naar Duitsland. Het lag daarom voor de hand dat de Nederlandse ingenieurs zich daar zouden gaan oriënteren.

52. Lintsen, Ingenieurs in Nederland in de negentiende eeuw. Eeen streven naar erkenning en macht (Den Haag 1980), 172-182 en Veenendaal, ‘Spoorwegen’, 148-152.

53. Maarschalkwaart, ‘Stalen bruggen’, 16 en Henket, Waterbouwkunde, derde deel (iia) 459.

54. A.H.W. van der Vegt, ‘Overzicht van de Geschiedenis van den dienst van het Rijkstoezicht op de spoorwegen’, Spoor- en Tramwegen 10 (1937), 299-302.

55. Verslag van de commissie voor de Staatsspoorwegen, (Den Haag 1861), 3 jan., 1-2.

De studiereizen

Vooruitlopend op de Spoorwegwet en in de overtuiging dat de aanleg van een nationaal spoorwegnet niet meer lang op zich zou laten wachten, had Van der Kun al in het najaar van 1859 besloten twee bekwame waterstaatsingenieurs naar Duitsland en Zwitserland te zenden. Schneitter en Van Diesen kregen de opdracht om een aantal nieuwe spoorwegbruggen in deze landen te onderzoeken. De studiereis duurde iets meer dan een maand en al in januari van het volgende jaar dienden de beide ingenieurs een lijvig verslag van hun reis in. Hierin beschreven ze alle bruggen die ze bezocht hadden.

De meeste aandacht werd besteed aan de brug over de Rijn in Keulen, de nog in aanbouw zijnde Rijnbrug bij Kehl, de brug over de Moezel bij Koblenz en de al besproken Weichsel- en Nogatbruggen. Al deze bruggen waren traliebruggen, hoewel de tralieliggers van de brug bij Koblenz enigszins wijdere mazen hadden dan gebruikelijk. De belangrijkste gegevens werden nog eens in een tabel samengevat.

Ter vergelijking werden hier ook de afmetingen en kosten van de Brittannia- en de Conwaybruggen, de brug bij Westervoort en van een brug over de Boyne bij Drogheda in Ierland aan toegevoegd. De laatste onderscheidde zich van alle andere door de lichte constructie en de grote mazen in de tralieliggers.^56.

Naar aanleiding van hun onderzoek kwamen Schneitter en Van Diesen tot enkele algemene opmerkingen over het ontwerp en de constructie van spoorbruggen. De verhouding tussen de hoogte van de draagwanden en de lengte van de overspanning lag overal tussen 1:9 en 1:12. Schneitter en Van

56. J.L. Schneitter en G. van Diesen, Verslag van eener reis gedaan in October 1859 op last van den Minister van Binnenlandsche Zaken, tot onderzoek naar de inrigting van eenige bruggen in Duitsche en Zwitsersche spoorwegen (Den Haag 1860), 1-146, overzicht 132-137.

[p. 190]

In het licht van de problemen met de tralieliggers is het begrijpelijk dat de Nederlandse spoorwegingenieurs voor de grote bruggen overgingen op echte vakwerkliggers. Een vakwerkligger bestaat uit een stelsel van staven die tezamen een aantal onvervormbare driehoeken vormen. De belasting van de brug grijpt aan in de knooppunten, waarbij aangenomen wordt dat de staven zonder wrijving om de knooppunten kunnen scharnieren.
Culmann gaf in zijn reisverslag een eenvoudige methode om de staafkrachten te bepalen. Hij berekende eerst de kracht in een rand door de momentenstelling toe te passen om het tegenoverliggende knooppunt. De krachten in de diagonalen en verticalen berekende hij vervolgens door de krachten in de twee stukken rand te bepalen aan weerszijden van het knooppunt waar het paar diagonalen/verticalen op de rand aansluiten. Het verschil geeft een resulterende kracht die door de diagonalen en verticalen geleverd moet worden. Hij bepaalde de krachten daarin door eenvoudige ontbinding van krachten in een krachten-parallellogram. Verder wees Culmann erop dat de randen in het midden het zwaarst worden belast terwijl de diagonalen en verticalen juist bij de opleggingen de grootste belasting hebben.
Vervolgens breidde Culmann de theorie voor een enkelvoudig vakwerk uit tot die voor een meervoudig vakwerk. Door middel van een zeer intelligente redenering toonde hij aan dat, mits de afstand tussen twee knooppunten ten opzichte van de afstand tot een steunpunt verwaarloosd kan worden, ieder deel van een n-voudig vakwerk 1/n-de deel van de totale belasting draagt. Alleen de belasting in boven- en onderrranden moet worden opgeteld. In zijn eerste publicaties voerde Culmann zijn berekeningen nog rekenkundig-analytisch uit, later ontwikkelde hij ook grafische methoden. De figuur geeft een voorbeeld van zo'n methode, in dit geval een later door Culmann bedachte ‘snede methode’ met bijbehorend krachtendiagram.
In dezelfde periode waarin Culmanns reisverslag bekendheid kreeg, verschenen enige Duitse artikelen en boeken waarin - volgens enigszins afwijkende methoden - eveneens heldere en eenduidige analyses van vakwerken werden behandeld. Al deze methoden hadden gemeen dat de krachten in alle staven, inclusief die van het ‘binnemverk’, op eenvoudige en begrijpelijke wijze exact konden worden bepaald. Door deze methoden over te nemen waren de ingenieurs verlost van de noodzaak een constructie te ontwerpen waarvan, voor een belangrijk deel, geen goede theorie voorhanden was.

1.

J.G. Schwedler, ‘Theorie der Brückenbalkensysteme’, Zeitschrift für das Bauwesen, 1 (1851); F. Laissle und A. Schübler, Der Bau der Brückenträger (Stuttgart 1857); H. Scheffler, Theorie der Festigkeit gegen das zerknicken (Braunschweig 1858) en A. Ritter, Elementare Theorie und Berechnung eiserner Dach und Brücken-Constructionen (Hannover 1862).

Diesen concludeerden hieruit dat een verhouding van 1:10 tot 1:11 een goed uitgangspunt zou zijn.

Vaak waren de tralieliggers nog versterkt door verticale staven, zogenaamde verticaalverstijvingen. Deze werden vooral aangebracht op de plaatsen, waar ‘overeenkomstig de theoretische waarheid’ de verticale spanningen het grootst waren, namelijk boven de steunpunten. Dit aanbrengen van verstijvingen geschiedde echter volgens de beide ingenieurs zeer willekeurig. Over het nut en de functie ervan bestond grote onzekerheid, in een enkele brug ontbraken de staven zelfs geheel. Verticaalverstijvingen zouden ook kunnen dienen om de wanden voor zijdelings plooien of knikken te behoeden, maar die was volgens Schneitter en Van Diesen het paard achter de wagen spannen: ‘Men begint dus met die deelen, welker aandeel in den uitoefenenden wederstand door de theorie wordt aangegeven, te ligt te maken om daarna op eene willekeurige wijze eene zekere hoeveelheid materiaal aan te brengen, die alsdan in het gemaakte verzuim moet voorzien. Wij behoeven niet te zeggen van hoeveel belang het is met het aanbrengen der vertikaalverstijvingen spaar zaam te werk te gaan en liever de gedrukte staven zwaarder te maken.’^57. Hierbij beriepen ze zich op het werk van Schwedler.^58. De brug over de Boyne was volgens hen ‘een aanbevelenswaardig voorbeeld’ van deze uitgangspunten.

Een ander punt waren de afmetingen en de constructie van de wanden van de liggers. Schneitter en Van Diesen merkten op dat de wijze waarop de wanden van de bruggen over de Weichsel en over de Nogat waren samengesteld, door alle deskundigen nu werd afgewezen. ‘Men mag zeggen, dat in het algemeen eene neiging bestaat om de traliewanden zoo eenvoudig mogelijk zamen te stellen. Wij vermeenen dan ook dat dit, vooral uit het oogpunt van mindere kostbaarheid in de uitvoering, ten hoogste moet worden aanbevolen.’^59. Toch zou het vooral bij grote overspanningen gunstig kunnen zijn om de dikte van de liggers te laten variëren, waarbij ze naar het midden toe dikker zouden moeten worden. ‘Eene nauwkeurige berekening zal moeten lee ren, in hoeverre de bezuiniging aan materiaal, ten gevolge van eene strenge toepassing der theorie ver kregen, zal kunnen opwegen tegen de meerdere kosten verbonden aan eene meer samengestelde constructie’.^60.

De auteurs besteedden ook aandacht aan andere aspecten van de bruggen, zoals het funderen van de pijlers, het construeren van de ligger, de juiste wijze van klinken (warm of koud) en de gevolgen voor de ijsafvoer, een vraagstuk dat in Nederland veel aandacht had gekregen. Bij geen van de bezochte bruggen waren ijsbrekers aanwezig. Voorzichtig formulerend kwamen Schneitter en Van Diesen dar ook tot de conclusie dat het het beste was deze ge-

57. Schneitter en Van Diesen, Verslag, 139.

58. ‘Men vindt zeer belangrijke opmerkingen daaromtrent in een stuk, voorkomende in de 4de en 5de aflevering van 1859 van het tijdschrift “Der Civil-Ingenieur”, getiteld: Elementare theorie der gitterformigen Träger-constructionen, von J.G. Schwedler Wasserbau-Inspector in Cöln’, Schneitter en Van Diesen, Verslag, 139.

59. Schneitter en Van Diesen, Verslag, 139-140.

60. Schneitter en Van Diesen, Verslag, 140.

[p. 191]

heel achterwege te laten. Mocht men evenwel toch van mening zijn dat het aanbrengen van ijsbrekers noodzakelijk was dan was het het beste de brugpijlers zelf als ijsbrekers in te richten, ‘zoo als dit reeds voorlang werd voorgesteld door wijlen den hoofd-ingenieur J.B. Vifquain, in zijn ontwerp voor een hangbrug over de Lek te Vianen, en dat de Amerikanen thans in toepassing hebben gebragt bij de Victoriabrug en als eene nieuwe uitvinding vermelden’.^61.

De buitenlandse ervaringen van Schneitter en Van Diesen zouden de bruggenbouw in Nederland verregaand gaan beïnvloeden. Dit viel niet op te maken uit het reisverslag van de beide ingenieurs, maar in hetzelfde jaar nog publiceerden ze een uitvoerig artikel in de Verhandelingen van het kivi over de theorieën op het gebied van ijzeren spoorwegbruggen.

Hieruit bleek dat de Nederlandse ingenieurs vooral onder de indruk waren gekomen van het werk van Schwedler, ‘die grootendeels alle analyse voor de berekeningen bij tralie- of vakwerkbruggen verwerpt en de voorkeur geeft aan eenvoudige statische beginselen tot het bepalen der krachten die bij dat stelsel van bruggen werkzaam zijn’.^62.

De analyse van Schwedler (en Culmann) betekende een radicale breuk met de gangbare wijze van het bepalen van de afmetingen van bruggen. In de gangbare benadering ging het vooral om te bepalen welke doorbuiging van de brugliggers nog toelaatbaar was zonder de sterkte van de brug in gevaar te brengen.

Schwedler en Culmann introduceerden een heel nieuw concept, namelijk dat van het onvervormbare vakwerk en waren in staat om met de eenvoudige theorie der vakwerken vervolgens de juiste afmetingen van de brugliggers te vinden, zodat deze alle op de brug werkende belastingen konden weerstaan (zie figuur). Een groot voordeel van deze wijze van werken was dat zeer snel in te zien was welk deel van de ligger op trek en welk deel op druk werd belast.

Hiermee waren ook bestaande bruggen eenvoudig te analyseren. Culmann en Schwedler, die zoals we zagen vooral door de houten Amerikaanse spoorbruggen werden geïnspireerd, konden bijvoorbeeld aangeven dat bepaalde diagonalen niet werden belast en daarom overbodig waren.

Dit betekende niet dat door het gebruik van vakwerken alle problemen opgelost waren. Bij een strikte toepassing van vakwerken moesten de dwarsdragers, waarop de treinrails kwamen te rusten, in de knooppunten aan de liggers worden bevestigd.

Deed men dit niet, dan introduceerde men krachten in de vakwerken, die niet in de knooppunten aangrepen. In dit geval werden de berekeningen moeilijker. Vooral bij grote bruggen kon dit problemen opleveren. Een grote overspanning betekende grote vakken. De afstand tussen twee dwarsliggers zou dan veel te groot worden. Het aanbrengen van extra verstevigingen daarentegen maakte de brug weer veel duurder. Een elegante oplossing hiervoor was een brugligger samen te stellen uit een aantal enkelvoudige liggers. Elke ligger droeg daarbij in principe een gelijk deel van de belasting. Het aantal enkelvoudige vakwerken waaruit een samengestelde ligger bestond, werd de orde van de brug genoemd.^63. Schneitter en Van Diesen gingen ook in op de materiaaleisen. Op basis van de beschikbare literatuur gaven ze cijfers voor de sterkte van de gebruikte constructiematerialen. Hierbij waren twee zaken van belang. Op de eerste plaats de weerstand van het materiaal tegen breken, maar daarnaast ook de grens waarbinnen het materiaal zich nog elastisch gedroeg, dat wil zeggen na belasting weer volledig in de oorspronkelijke toestand terugkeerde. Uit deze gegevens werd de maximale belasting van gieten smeedijzer bepaald. In verband met onvoorziene belastingen, zoals bijvoorbeeld schokken, werd ongeveer 1/6 van de breekbelasting nog toelaatbaar geacht. Schneitter en Van Diesen namen deze veiligheidsfactor over. Een bijkomend voordeel was dat men op deze wijze ruim binnen de elasticiteitsgrenzen bleef.^64. Het introduceren van veiligheidsfactoren was ook internationaal gebruikelijk. De factor werd zo gekozen dat de risico's aanvaardbaar waren, wat natuurlijk ruimte open liet voor verschillende interpretaties.

Dit bleek al in 1861. Enkele Nederlandse parlementariërs hadden vernomen dat in Duitsland op dat moment een zeer lichte en goedkope brug over de Rijn bij Mainz werd gebouwd. Wederom werden twee ingenieurs naar Duitsland op onderzoek gestuurd. Omdat Schneitter in dat jaar ziek was geworden en korte tijd later overleed, werd Van Diesen deze keer begeleid door Fijnje. In januari 1862 bezochten de twee Nederlandse ingenieurs de brug, terwijl ze meteen van de gelegenheid gebruik maakten om de ijsafvoer bij enkele andere bruggen te inspecteren. Bij geen enkele brug waren daar problemen mee, zodat die bij de nieuwe Nederlandse spoorbruggen ook niet te verwachten waren.

Het hoofddoel, de brug bij Mainz, werd aan een uitvoerig onderzoek onderworpen. Deze brug was van het zogenaamde Pauli-type. De Beierse ingenieur Pauli had dit ontwerp enkele jaren eerder toegepast bij Groszhesselohe. Deze brug bestond uit twee vakwerkliggers met gebogen randen. Op de bovenste ligger was, steunend op verticalen, de rijvloer aangelegd. In Mainz werd de vloer aan de onderste ligger bevestigd.^65.

Fijnje en Van Diesen kwamen er al snel achter dat de lichtheid van de brug niet werd veroorzaakt door het ontwerp. De belangrijkste redenen voor het geringe gewicht waren de aannames die waren gemaakt voor de grootste belasting waaraan de brug zou worden blootgesteld en de toelaatbare spanningen in het ijzer. De verantwoordelijke ingenieur

61. Schneitter en Van Diesen, Verslag, 145.

62. In het oorspronkelijke citaat staat spanwerk, voor de duidelijkheid is dit vervangen door vakwerk. J.L. Schneitter en G. Van Diesen, ‘Mededeeling van theorien en beschouwingen over den bouw van ijzeren spoorwegbruggen’, Verhandelingen van het kivi (1860-1861), 59-147.

63. Schneitter en Van Diesen, ‘Mededeeling’, 62-63.

64. Schneitter en Van Diesen, ‘Mededeeling’, 122.

65. J.G.W. Fijnje en G. Van Diesen, Verslag eener reis, gedaan in januarij 1862 op last van den minister van binnenlandse zaken, tot onderzoek naar de inrigting van de spoorwegbrug over den Rijn bij Mainz (Den Haag 1862) 23-31.

[p. 192]

Gerber was uitgegaan van een kleinere maximale belasting dan gebruikelijk. Maar vooral de veronderstelling van Gerber dat de spanning waaraan men het ijzer mocht blootstellen toenam met de lengte van de overspanning, werd scherp bekritiseerd. Hij kwam hierdoor voor overspanningen van boven de honderd meter tot waarden, die ruim boven de gangbare waarden lagen. Hoewel Fijnje en Van Diesen wel bewondering hadden voor enkele ingenieuze technieken die bij de constructie werden toegepast, was men van oordeel dat ‘de strekking van dat vernuft hier niet het vinden van de meest deugdelijke, maar wel van de meest oeconomische verbindingen [was], zoodat er een zamenstel geleverd wordt, hetwelk wij op onze verantwoording niet zouden durven voorstellen, en vergissen wij ons niet, ook in Pruissen, Frankrijk en Engeland niet ligt zou worden goed gekeurd’.^66. Zij wezen erop dat spoorbruggen niet voor een korte tijd werden gebouwd, zodat het bezuinigen op materiaal en andere kosten binnen de grenzen moesten blijven, die ‘door ondervinding, kennis en voorzigtigheid worden voorgeschreven’.^67. Op de terugweg bezochten Fijnje en Van Diesen de fabriek van Harkort in Haspe bij Hagen. Deze firma, die al enige ervaring had opgedaan met de bouw van vakwerkbruggen, maakte een bijzonder goede indruk op de beide ingenieurs. De contacten die bij dit bezoek werden gelegd, zouden misschien wel het belangrijkste resultaat van deze tweede studiereis zijn.^68.

Ondanks het enthousiasme van Van Diesen, Schneitter en Fijnje over de vakwerkbruggen betekende dit nog niet dat de grote spoorbruggen in Nederland als vakwerkbruggen werden uitgevoerd. Daarvoor bestond nog te veel onzekerheid. Van Diesen en Fijnje stelden alles in het werk om hun collega's en vooral ook de Commissie voor de Staatsspoorwegen te overtuigen. Op de vergaderingen van het kivi werden de resultaten van de studiereizen uitvoerig besproken en becommentarieerd.

Michaëlis, die bijvoorbeeld een beschrijving gaf van bruggen van het Pauli-typen, wierp zich hierbij op als de nieuwe theoreticus.^69. In de discussie werd de al eerder genoemde prof. Becker uit Karlsruhe als een grote voorstander van de Pauli-liggers opgevoerd. Op een brief van Fijnje antwoordde Becker echter, dat hij een dergelijk type brug nooit zou kiezen, hoewel het theoretisch wel verantwoord was. In Baden waren tot dan toe alleen maar traliebruggen gebouwd.^70.

De tijd begon echter te dringen. Enkele lijnen waren langzamerhand zover dat over het ontwerp van de brug een beslissing moest worden genomen. De voorbereidingen voor de aanleg van de staatsspoorwegen kwamen officieel ten einde toen Koning Willem iii in oktober 1861 de eerste steen voor de onderbouw van de IJsselbrug bij Zutphen legde. In dezelfde tijd werd ook begonnen met de bouw van een spoorbrug over de Maas bij Venlo.^71.

66. Fijnje en Van Diesen, Verslag, 29.

67. Fijnje en Van Diesen, Verslag, 30.

68. Harkort bouwde in 1857 en 1858 twee kleine vakwerkbruggen, een Moselbrug bij Coblenz en de Nahebrug bij Bingen. 75 Jahre Deutscher Brückenbau, herausgegeben von der Gesellschaft Harkort Duisburg aus Anlass ihres 50 jährigen Bestehens (Duisburg 1922), overzicht door Harkort gebouwde bruggen.

69. N.T. Michaëlis, ‘Bijvoegsel tot de theorieën en beschouwingen over den bouw van ijzeren spoorwegbruggen’, Verhandelingen van het kivi (1861-1862), 1-5. De opmerkingen van Michaëlis betroffen vooral de opmerkingen van Schneitter en Van Diesen over de theorie van Baensch, die zij toepasten om de steunpuntreacties van gelijkmatig belaste draaibruggen te bepalen. Baensch publiceerde zijn werk in het Zeitschrift für Bauwesen von Erbkam, Jahrgang 1857 in verschillende afleveringen onder de titel ‘Zur Theorie der Brückenbalkensysteme’.

70. Algemeen verslag en Notulen van het kivi (1861-1862), notulen van de vergadering van 11 febr. 1862, 83 e.v., en de bijlages 17 (Pauli-bruggen) en 18 (brief van Becker) 108 e.v.

71. Veenendaal, ‘Spoorwegen’, 154-155.

Een concours

De Commissie voor de Staatsspoorwegen bleef zee voorzichtig opereren. Op basis van het werk van Schneitter en Van Diesen had de Commissie in 1861 enkele voorschriften voor de bruggenbouw uitgevaardigd. Zo werd de norm voor de maximale spanning in het materiaal overgenomen. Voor over spanningen van minder dan 50 meter werden exact voorschriften over de toelaatbare doorbuiging als gevolg van de belasting gegeven. Grotere overspanningen dienden volgens de Commissie echter van geval tot geval bekeken te worden. Het enige voorschrift voor het ontwerp van de grote bruggen was dat de brug een bepaalde nuttige belasting moest kunnen weerstaan. Voordat de brug in gebruik mocht worden genomen, moest de brug als proef aan die belasting worden onderworpen. Hiervoor werden voor die tijd zeer zware locomotieven gebruikt, die men liefst met een zo groot mogelijk snelheid over de brug liet rijden. Over de toegestane doorbuiging deed de Commissie geen uitspraken.^72.

In oktober 1861 zette de Commissie voor de Staatsspoorwegen een volgende stap. Zij besloot een concours of wedstrijd uit te schrijven voor het ontwerp en de levering van de bovenbouw van beide bruggen. Verschillende binnenlandse en buitenlandse be drijven werden verzocht om hiervoor concrete voorstellen inclusief de geraamde kosten in te dienen. De fabrikanten moesten een complete set tekeningen, beschrijvingen en berekeningen leveren. Er werd een speciale commissie ingesteld, bestaande uit Delprat, Storm Buysing en De Bordes om de voorstellen te beoordelen. Rond dit concours zou zich een verbitterde strijd gaan afspelen, waarbij reputaties sneuvelden. De inzet was niets meer of minder dan de verantwoordelijkheid voor het ontwerp.

In december schreef een van de betrokken ingenieurs - waarschijnlijk Waldorp - een brief aan de Commissie, waarin hij zijn grieven uiteenzette. De ingenieurs van de aanleg hadden gedacht dat het algemeen ontwerp van de bruggen aan hen zou worden overgelaten. Dat er daarna een taakverdeling tussen de fabrikant en de ontwerpers tot stand zou komen, was niet meer dan vanzelfsprekend. Hierbij kon ook de ‘practische ondervinding’ van de ingenieurs tot zijn recht komen. Nu echter het gehele ontwerp, inclusief berekeningen aan de fabrikanten werd overgelaten, zou dit ‘voor eenige onzer Ingenieurs eene teleurstelling (zijn) die hen ontmoedigen moet, zodat het hun moeilijk zal vallen de hun opgedragen werkzaamheden met lust [er stond eerst: met liefde, gv] - en ijver tot stand te brengen. De ‘opwekking der ambitie’ was voor de ingenieur

72. Fijnje en Van Diesen, Verslag, 25 en J. Schroeder van der Kolk, ‘Bouw, onderzoek en onderhoud van metalen spoorwegbruggen’, Gedenkboek van het kivi 1847-1897 (Den Haag 1897), 93-94.

[p. 193]

Een gedeelte van de spoorbrug over de Ijssel bij Zutphen in aanbouw (1863/1864). De brug bestond uit één grote en enkele kleine overspanningen en een draaibrug. Hier worden de kleine bruggedeelten, die een afstand van dertig meter overspanden, ter plekke in elkaar gezet. Dit was de eerste vakwerkbrug in Nederland. Het ontwerp en ook de brug zelf werden geleverd door de Duitse firma Harkort. Deze firma had enkele jaren eerder een vergelijkbare brug bij Griethausen nabij Emmerich over de Rijn gebouwd.

die ‘toch al meer dan andere ambtenaren aan teleurstellingen was blootgesteld bij het tot stand komen van grote werken’, een belangrijke prikkel. Pro forma werden nog enkele andere argumenten genoemd, zoals de grote hoeveelheid werk die de beoordeling van alle ontwerpen zou kosten en de grote verscheidenheid aan bruggen die hiervan het gevolg kon zijn.^73.

Bij wijze van tegemoetkoming ging de Commissie in op het verzoek van de ingenieurs in algemene dienst Fijnje en Waldorp om ook de militaire ingenieurs J. Kalff en N.H. Nierstrasz een ontwerp te laten indienen. Kalff en Nierstrasz waren belast met de lijnen waarin deze bruggen voorkwamen. De commissie-Delprat besliste, dat voor de brug bij Zutphen de firma Harkort uit Haspe bij Hagen en voor die bij Venlo de Kölnische Maschinenbau ag de gunstigste voorstellen hadden gedaan. Hiermee was de zaak nog niet afgedaan. Het rapport van deze commissie werd vervolgens ter beoordeling voorgelegd aan de verantwoordelijke ingenieurs Fijnje en Waldorp.^74.

Deze reageerden met een zeer uitvoerig rapport, waarin ze concludeerden dat geen van de ontwerpen van de fabrikanten zonder meer uitgevoerd kon worden. De ontwerpen van Kalff en Nierstrasz waren volgens hen echter met een aantal kleine wijzigingen wel geschikt. Opmerkelijk was het volgens hen, ‘hoeveel overeenkomst bestaat tusschen de ontwerpen van onze ingenieurs en de beste door de fabrijkanten geleverde, in alles wat betreft de toepassing der beginselen die voor een deugdelijke en hechte zamenstelling onontbeerlijk zijn.’^75. Dat zij tot een geheel andere uitkomst kwamen dan de commissie Delprat was volgens hen te wijten aan het feit dat die commissie alleen het lichtste en goedkoopste plan had onderzocht en de verzegelde plannen van Kalff en Nierstrasz ongeopend had gelaten. Fijnje en Waldorp hadden daarentegen alle ontwerpen bekeken en waren zo tot hun afwijkend oordeel gekomen.^76.

Zij waren er zich ook terdege van bewust dat dit oordeel met name voor Delprat en Storm Buysing niet al te vleiend was. ‘Wij hebben niet geschroomd de zoo zeer onaangename verpligting te aanvaarden, om het werk der Commissie Delprat c.s. af te keuren, overtuigd als wij waren, dat hier de zaak boven de personen moest gesteld worden. Het gold werken die voorloopers zijn van nog grootere werken, waarvan niet de veiligheid van een zaak maar van zoveel menschenlevens in het vervolg afhangen.’^77.

Fijnje en Waldorp vermeldden verder nog dat zij bij hun analyse geholpen waren door Michaëlis, ‘wiens praktische inzigten en theoretische bekendheid met den bruggenbouw’ zeer nuttig waren geweest.^78.

De Commissie voor de Staatsspoorwegen besloot uiteindelijk om aan Harkort en de Kölnische Maschinenbau ag wel de opdracht te gunnen, maar over het ontwerp diende nog met de beide ingenieurs onderhandeld te worden. De eindverantwoordelijkheid rustte echter bij de machinefabrieken. De brug bij Zutphen bestond uit één grote overspanning, enkele kleine bruggen en een draaibrug. De draaibrug werd volgens het ontwerp van Kalff gebouwd. Voor de grote overspanning werd echter het ontwerp van de firma Harkort overgenomen, zij het met enige wijzigingen. Harkort had een tweevoudig vakwerk voorgesteld. Na overleg tussen de Nederlandse ingenieurs en Harkort werd dit gewijzigd in een drievoudig vakwerk. De brug bij Zutphen die in 1864 in gebruik werd genomen, was de eerste grote vakwerkbrug in Nederland.^79. Bij de kleinere brug in Venlo, die een jaar later gereed kwam en ook voor gewoon verkeer bedoeld was,

73. De brief is ondertekend met W. Gezien de strekking van de brief en het vervolg is het het meest waarschijnlijk dat dit Waldorp was. Uit de brief valt verder op te maken dat ook het allereerste ontwerp voor een (tralie)brug bij Culemborg in het geding was. ara, Staatsspoorwegen, Algemeene dienst, Nr. 720, Bruggen Kabinet I nr. 52.

74. R.A. van Sandick, ‘De verdiensten van Nederlandsche ingenieurs als ontwerpers der bruggen te Zuphen en Venlo (1861)’, De Ingenieur (1918) 299.

75. Sandick, ‘Verdiensten’, 299.

76. Deze weergave van de gang van zaken is enigszins merkwaardig. Het is ondenkbaar dat de commissie niet alle voorstellen heeft bekeken. Bij de offerte moesten de fabrikanten alleen de prijzen in een verzegelde omslag specificeren, zoals het bestek van Zutphen laat zien. Het ontbreken hiervan bij de voorstellen van de ingenieurs kan een verklaring zijn voor het niet in behandeling nemen van hun ontwerpen.

77. Sandick, ‘Verdiensten’, 299.

78. Sandick, ‘Verdiensten’, 299.

79. Sandick, ‘Verdiensten’, 299. Deze brug was volgens het stelsel van Mohnié uitgevoerd. Zie Henket, Waterbouwkunde, dl. 3, iia, 421-422. De eerste Duitse vakwerkbrug van Harkort werd bij Griethausen nabij Emmerich over de Rijn aangelegd. Deze brug is nog steeds te bezichtigen.

[p. 194]

had de Duitse fabriek een tralieligger voorgesteld.

Na overleg werd besloten dit door een tweevoudig vakwerk te vervangen. Dit ontwerp werd aan Nierstrasz toegeschreven.^80.

De Commissie voor de Staatsspoorwegen trok uit deze hele gang van zaken een duidelijke conclusie: ‘Het onlangs plaats gehad hebbende concours voor den bouw van spoorwegbruggen met zeer groote spanningen, heeft het bewijs geleverd dat de Ingenieurs bij de Staatsspoorwegen werkzaam, met de meest bekende Ingenieurs in het Buitenland op ééne hoogte staan zoo wat de Wetenschap als de ondervinding heeft geleerd met betrekking tot deze nog zoo geheel nieuwe bouwwerken.’^81. Mocht er al twijfel zijn geweest aan de capaciteiten van de Nederlandse ingenieurs dan was deze voorgoed weggenomen en het uitschrijven van wedstrijden was in de toekomst ‘noch wenselijk noch raadzaam’.^82. Zowel Kalff als Nierstrasz kregen naast een afschrift van deze brief ook nog een persoonlijke brief van de minister van Binnenlandse Zaken J.R. Thorbecke, waarin deze zijn voldoening uitsprak over de gunstige beoordeling van hun voorstellen. ‘Ik stel het op hoogen prijs’, aldus Thorbecke, ‘dat dus door Nederlandschen Ingenieurs met opzigt tot werken, welke hier te lande nieuw mogen heeten een zoo welgelukte proeve werd geleverd.’^83.

De Nederlandse ingenieurs hadden op deze manier een volledige overwinning behaald. Voortaan werden alle ontwerpen door hen gemaakt. Dat zij hierbij wel erg eenzijdig alle verdiensten aan zichzelf toeschreven, leek niemand op te vallen. Het eerste ontwerp van een vakwerkbrug was echter gemaakt en berekend door de firma Harkort. Mocht er al een Nederlandse ingenieur zijn aan wie de introductie van het vakwerk, zowel theoretisch als praktisch, kan worden toegeschreven dan was dit Van Diesen. Beiden werden overigens ruimschoots beloond, Harkort met opdrachten en Van Diesen met een geslaagde carrière. De autoriteit van Delprat was echter danig aangetast. Hoewel Delprat nog een tweetal uitvoerige theoretische artikelen over traliebruggen in de Verslagen van de Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen publiceerde en als president van het kivi regelmatig discussies over de bruggenbouw organiseerde, werd de leidende rol als theoreticus op dit gebied in Nederland overgenomen door een aantal jonge ingenieurs.^84.

80. R.A. van Sandick, ‘Ter herinnering aan N.H. Nierstrasz’, De Ingenieur (1918), 60.

81. ara, Misterie van Binnenlandse Zaken 2.04.22, elfde afdeling Spoorwegen, inv. 1026, notulen van de Commissie voor de Staatspoorwegen, 7 nov. 1862.

82. Notulen van de Commissie voor de Staatspoorwegen, 7 nov. 1862.

83. Sandick, ‘Nierstrasz’, 59-60.

84. I.P. Delprat, ‘Over het bepalen der krachten door de belasting der Traliebruggen in de delen van de liggers ontwikkeld’, Verhandelingen der knaw xv (1863), 77-121, en I.P. Delprat, ‘Over den wederstand van de horizontale koppeling der Tralieliggers bij spoorwegbruggen tegen zijdelingsche uitbuiging’, Verhandeling der knaw xvii (1865), 8-52.

Theorie en praktijk bij Culemborg

De bruggen bij Zutphen en Venlo waren, zoals Fijnje en Waldorp schreven, de voorlopers van nog grotere projecten. De bruggen in het traject Utrecht-'s-Hertogenbosch, waarin de Lek, de Waal en de Maas overbrugd moesten worden, waren de volgende uitdaging. Dit deel van het spoornet werd toegewezen aan twee van de meest deskundige ingenieurs, Schneitter en Van Diesen. Na de dood van Schneitter werd diens plaats ingenomen door Kool. Kool was verantwoordelijk voor de hele lijn, terwijl Van Diesen het gedeelte toegewezen kreeg waarin de bruggen moesten worden gebouwd. De eerste brug waarmee werd begonnen, was die over de Lek bij Culemborg.^85.

In de jaren, vijftig waren al uitvoerige debatten gevoerd over de noodzaak en de mogelijkheid van een noord-zuid verbinding. Tegenstanders hadden voortdurend gewezen op het gevaar van dijkdoorbraken als gevolg van een belemmering van de ijsafvoer. De ervaringen in binnen- en buitenland hadden inmiddels laten zien dat dit niet erg waarschijnlijk was. Om alle risico's uit te sluiten werd besloten het aantal pijlers in het rivierbed tot een minimum beperkt te houden. Een tweede bezwaar tegen de spoorbruggen was de hinder die de scheepvaart ervan zou ondervinden. In een eerste ontwerp van de brug was men daarom uitgegaan van een brug met een beweegbaar gedeelte.^86. Fijnje had al in 1858 aan het Amsterdamsch-Utrechtsche spoorweg-comité, dat actie voerde voor de aanleg van een noord-zuid verbinding, voorgesteld om de brug even hoog te leggen als de Rijnbrug in Keulen. Hierdoor zou een draaibrug overbodig worden.^87. In de internationale onderhandelingen over de scheepvaart op de Rijn bleek ook dat tegen het weglaten van een draaibrug geen bezwaren bestonden, omdat de schippers toch al een vergoeding kregen voor het ‘strijkbaar’ maken van de masten.

Door deze keuze werden de pijlers wel hoger en dus kostbaarder, wat nog een argument was om het aantal pijlers in de rivier zo klein mogelijk te houden.^88.

Op basis hiervan werd een voorlopig ontwerp gemaakt dat uitging van een grote tralieligger van 140 meter, die het zomerbed van de rivier in een keer zou overspannen, en een aantal kleinere liggers, de zogenaamde aanbruggen. Hiervoor zou het rivierbed wel enigszins versmald en uitgediept moeten worden. E.J. de Savornin Lohmann, in 1861 afgestudeerd aan de Koninklijke Akademie en vanaf 1862 assistent van Van Diesen, rekende het hele ontwerp door. Naar aanleiding van het concours en de ervaringen met de bruggen bij Zutphen en Venlo werden in het bestek alle verwijzingen naar een tralieligger geschrapt.^89. De weg lag nu open om het ontwerp te wijzigen in een vakwerkbrug met een grote overspanning van 154 meter, één van ruim 80 meter en zeven van 57 meter. De kleinere brugdelen overspanden de noordelijke uiterwaarden van de Lek. De geplande grote overspanning was ruim tien meter groter dan de grootste tot dan gebouwde spoorbrug.

Van Diesen en zijn assistenten hadden het volste vertrouwen in hun ontwerp. Zij hadden het ont-

85. Voor een volledige beschrijving van deze brug, zie G. Van Diesen, J.D. Evers, J. Rouppe van der Voort en J.M. Giesbers, ‘Beschrijving van de brug over de Lek te Kuilenburg’ in vier delen in Verhandelingen van het kivi (1871-1872), 83, 167, 237, 331 en verder G.L.J. Koolhof, De spoorbrug bij Culemborg 1868-1982 (Culemborg 1982).

86. Dit gedeelte zou echter niet in het midden van de rivier moeten komen, zoals bij Westervoort, maar over een afzonderlijk zijkanaal.

87. J.G.W. Fijnje, Bijdrage tot de kennis van het belang der nederlandsche spoorwegen (Dordrecht 1858). In hetzelfde jaar verscheen nog een anonieme reactie hierop: Iets tegen iets in de bijdrage van den heer ingenieur J.G.W. Fijnje, betrekkelijk de Nederlandsche spoorwegen (Amsterdam 1858). Fijnje herhaalde zijn standpunt in zijn Bijdrage tot de kennis der verschilende voorgestelde of ontworpen Nederlandsche Spoorwegen bevattende tevens beschouwingen over de voorwaarden van concessie en van vervoer (Gorinchem 1859), 221 e.v.

88. Van Diesen e.a., ‘Brug te Kuilenburg’, 83.

89. Bestek en bijlagen bij brief Waldorp, Staatsspoorwegen Algemeene dienst, zie noot 76.

[p. 195]

werp zo gekozen, dat het in overeenstemming was met de theoretische uitgangspunten of met andere woorden, ze hadden het ontwerp zodanig aangepast, dat het berekend kon worden. Een enkel voorbeeld kan dit duidelijk maken. Een eerste punt betrof het aantal steunpunten waarop de liggers zouden komen te rusten. De ingenieurs kozen er voor om elke brugopening afzonderlijk te overspannen en dus niet met doorgaande brugliggers te werken. Geheel analoog aan de balk die slechts op twee steunpunten rust, spreekt men in dit geval van een uitwendig statisch bepaald vakwerk. Om de verdeling van de krachten in de ligger te kunnen bepalen, kan worden volstaan met de evenwichtsvergelijkingen uit de statica. In het geval van een statisch onbepaald vakwerk moet men voor de bepaling van de reacties de vormverandering van het vakwerk in de berekeningen meenemen.^90. Een verdere vereenvoudiging voor de berekening was om de uiteinden van elk brugdeel los op de pijlers te laten liggen, in vaktermen een roloplegging.^91. Hierdoor werkt de druk op de pijler loodrecht naar beneden.

Het voordeel van deze constructie was dat de krachten die in elke brugdeel optraden, relatief eenvoudig te berekenen waren. Een nadeel was dat als een overspanning het dreigde te begeven, bij doorgaande liggers de verschillende delen elkaar konden ondersteunen, terwijl bij losse overspanningen deze onherroepelijk zou instorten. Een statisch onbepaalde brug kon daarom in principe lichter worden uitgevoerd.^92. In 1863 hield Delprat een lezing bij het kivi met als thema ‘in hoeverre brugliggers, over meer dan ééne opening doorlopende, te verkiezen zijn boven afzonderlijke liggers voor elke opening’.

Delprat kwam tot de conclusie dat de toepassing van doorgaande liggers vrijwel geen materiaalbesparing opleverde.^93. Hoewel Delprat zijn berekeningen voor een tralieligger had uitgevoerd, werd de keuze voor afzonderlijke liggers door de vergadering overgenomen. De spoorwegingenieurs pasten dit toe bij Culemborg en alle volgende grote spoorbruggen.

Een tweede punt had betrekking op de verhouding tussen hoogte en lengte van de liggers. Schneitter en Van Diesen adviseerden op grond van de gegevens van een aantal nieuwe bruggen om hiervoor 1:10 à 1:11 te nemen. Voor zeer grote overspanningen betekende dit dat de brugligger ook zeer hoog zou worden, bij de hoofdoverspanning bij Culemborg ongeveer 15 meter. De ingenieurs besloten daarom een licht gebogen bovenrand aan te brengen, ‘welke vorm ten slotte aannemelijk scheen als kunnende te gelijker tijd bevorderlijk zijn aan lichtheid en aan een goed uiterlijk aanzien’.^94. Dit zou bekend worden als de afgestompte paraboolligger.^95. Gebogen randen waren al eerder door Pauli en Schwedler voorgesteld. Het verschil met de vooral in Engeland toegepaste gebogen randen, de zogenaamde bowstrings, was het gebruik van verticalen op het einde, waardoor de gebogen rand niet met de onderrand was verbonden, vandaar de toevoeging afgestompt.

Voor de berekening van de krachten in de ligger werd gebruik gemaakt van de analytische methode, die door A. Ritter was gepubliceerd (zie figuur)^96..

Als rekening moest worden gehouden met de kromming van de bovenrand dan zou dit de berekeningen nogal compliceren. Gemakshalve werd daarom aangenomen dat de bovenrand tussen twee knooppunten recht was. ‘Deze rekenwijze, volgens Van Diesen, die zich aanbeveelt door hare eenvoudigheid, is voor liggers met gebogen rand wel niet streng naauwkeurig maar eene benadering, wier uitkomst zeer weinig van de waarheid afwijkt, ingeval de buiging van den rand zoo flaauw is als bij deze brug.’^97. Het vakwerk zelf werd op dezelfde wijze uitgevoerd als dat in Zutphen, dus een drievoudig vakwerk met een eenvoudig stelsel van op druk belaste verticalen en op trek belaste diagonalen.

De benodigde doorsnede van de verschillende onderdelen werd bepaald door de berekende krachten te delen door de toelaatbare spanning. Bij de grote brug werden hiervoor waarden genomen die enigszins groter waren dan gebruikelijk, ‘zonder zoover te gaan als Gerber’.^98. De zekerheidsfactor - in dit geval een vijfvoudige - hield het risico binnen de perken.^99. Onderzoek van A. Wöhler in Duitsland naar het optreden van vermoeiingsverschijnselen in ijzer toonde echter later aan, dat ijzer dat aan wisselende spanningen werd onderworpen, het bij veel lagere spanningen kon begeven dan men op grond van de (statische) breukspanning zou verwachten.^100. Dit verschijnsel deed zich vooral voor bij de assen van locomotieven, maar kwam ook bij spoorrails en

Montage van de bovenbouw van de brug bij Culemborg in 1868. De bovenbouw van de bruggen werd evenals de brug bij Zutphen geleverd door Harkort. Voor de grote overspanning moest het bedrijf een nieuwe fabriekshal aanleggen. Nadat de brug in deze hal was opgebouwd, werd ze weer gedemonteerd en in onderdelen naar Culemborg vervoerd. Het weer in elkaar zetten van de verschillende onderdelen was geen gemakkelijk karwei.

90. G.L. Ludolph en A.P. Potma, Grafostatica voor het technisch onderwijs en voor zelfstudie (Groningen 1939), 5e druk, 166-169. Een inwendig bepaald vakwerk is een vakwerk, dat volkomen vormvast is en waarbij niet meer staven worden gebruikt dan strikt noodzakelijk is om bij het gegeven aantal knooppunten die vormvastheid te verkrijgen.

91. Van Diesen e.a, ‘Brug te Kuilenburg’, 237.

92. Een ander probleem van doorgaande liggers was de zettingsgevoeligheid. Hiervan had men bij losse liggers geen last.

93. Algemeen Verslag en Notulen van het kivi (1862-1863), 14 apr. 1863, 174-213.

94. Van Diesen e.a., ‘De brug te Kuilenburg’, 84. De brug werd uiteindelijk in het midden van de overspanning 18 meter hoog.

95. In feite was het geen parabool, maar een cirkelboog. Beschrijving en Statische berekening der inwendige krachten van de bovenbouw der brug te Kuilenburg, 4 (manuscript aanwezig in het archief van de tu Delft).

96. A. Ritter, Elementaire Theorie und Berechnung eiserner Dachund Brückenconstructionen (Hannover 1862). Een tweede druk verscheen in 1870 en werd door J.G. van Gendt jr en G.J.W. de Jongh in het Nederlands vertaald: A. Ritter, Elementaire theorie en berekening van ijzeren kap- en brugconstructies (Amsterdam 1873).

97. Van Diesen e.a., ‘Brug te Kuilenburg’, 251. De berekeningen aan de grote ligger werden uitgevoerd door Rouppe van der Voort, die De Savornin Lohmann in 1865 opvolgde.

98. Van Diesen e.a, ‘Brug bij Kuilenburg’, 84. Dit bedroeg voor de grote brug 700 kg/cm², bij de tachtig meter brug 650 kg/cm² en voor de kleine bruggen 600 kg/cm² bij een uiterste breuksterkte van 3500 kg/cm².

99. Henket, Waterbouwkunde, derde deel, tweede afdeling, 456-457.

100. Timoshenko, History of strenght, 167-173.

[p. 196]

Aquarel van de grote spoorbrug bij Culemborg kort na de voltooiing in 1868. Het hoofdgedeelte van de brug met de gebogen bovenrand was met zijn lengte van ruim 150 enkele jaren de grootste vakwerkbrug ter wereld. Deze brug was het grote voorbeeld voor de bruggen die in de volgende decennia werden gebouwd.

ijzeren constructies voor. Voor spoorbruggen betekende dit bijvoorbeeld dat de toelaatbare spanningen in de dwarsdragers lager genomen werden dan in de hoofdliggers. Bij de dwarsdragers was de wisselende mobiele belasting in vergelijking met het eigen gewicht veel groter dan in de zware hoofdliggers. In de praktijk werd hier al lang rekening meegehouden, zoals Van Diesen stelde op een vergadering van het kivi waar het werk van Wöhler werd besproken.^101. Hoewel zoals een ingenieur het uitdrukte, ‘het geloof aan de zesvoudige zekerheid door de bekende proeven van Wöhler en Bauschinger te niet werd gedaan’ had dit in de praktijk nauwelijks gevolgen. In Nederland bleef men dan ook zeker tot de jaren negentig vasthouden aan de gebruikelijke marges.^102. Wel waren nu door het werk van Wöhler de op de ervaring gestoelde inzichten op een wetenschappelijke wijze onderbouwd.

Een ander punt waarbij de theoretische inzichten nog tekort schoten, was de berekening van de sterkte van de op druk belaste verticalen. Dergelijke staven kunnen onder bepaalde omstandigheden onder druk plotseling bezwijken, een verschijnsel dat knikken heet. De wiskundige Euler had hiervoor al in de achttiende eeuw een elementaire formule gegeven. Van Diesen en zijn assistenten gebruikten bij hun berekeningen recentere formules die een correctie voor de toegelaten belasting gaven: ‘Het verschil in de beschouwingen betreffende het doorknikken der verticalen, heeft bij het bepalen der doorsneden tot groote voorzichtigheid geleid, en bovendien is, tot meerdere gerustheid, de reeds hiervoor gemelde versterking met zoogenaamde kanaalijzers aangebracht’.^103. Van Diesen doelde hiermee op een controverse die over dit onderwerp was gerezen. Over de knikformules was herhaaldelijk binnen het kivi gediscussieerd. Delprat had toen gemaand tot grote voorzichtigheid bij het gebruik van de gangbare knikformules. De ingenieurs van de spoorwegen waren het hier niet mee eens. Op advies van een van zijn adviseurs - misschien Delprat of een van de leden van de Commissie - besloot de minister vervolgens dat in het uiteindelijke ontwerp van de grote overspanning bij Culemborg twee extra ijzeren bogen, de kanaalijzers aangebracht moesten worden. Deze bogen verdeelden de verticalen in drie ongeveer gelijke delen en dienden om extra weerstand tegen het knikken te geven. Deze ingreep was zeer tegen de zin van de verantwoordelijke ingenieurs: ‘Niettegenstaande de berekeningen genoegzame zekerheid gaven tegen het gevaar van doorknikken, zijn, op last van den minister, ten overvloede de verticalen onderling verbonden.’^104.

Hoewel er volgens de formules dus niets aan de hand was, brak na verloop van tijd het inzicht door, dat zeer slanke staven een grotere knikveiligheid behoeven. In nieuwe voorschriften die in de jaren zeventig werden uitgevaardigd, werden daarom strengere eisen aan de verticalen gesteld. Volgens deze normen waren de verticalen in de brug bij Culemborg op het randje van het toelaatbare.^105.

Voordat de brug in gebruik werd genomen, werd deze onderworpen aan experimenten zoals met elke brug werden uitgevoerd. De brug werd onderworpen aan een proef waarbij een trein op de brug werd geplaatst, zoals in de berekeningen was aangenomen. Vervolgens werd het gedrag van de brug gemeten wanneer deze trein er overheen reed. De hele trein moest hierbij zo snel als onder de omstandigheden mogelijk was, over de brug rijden. Over de maximaal toelaatbare doorbuiging had de Commissie nog geen uitspraken durven te doen. Een ingenieur schreef hier later over: ‘Men behielp zich zoo goed mogelijk met een benaderde en toch reeds zeer ingewikkelde berekening en onthield zich van het uitspreken van een oordeel over de sterkte der brug, wanneer de waargenomen doorbuiging niet met de berekende overeenstemde. Terecht zag men dan ook in de beproeving niet zoozeer een middel tot keuring van de brug, als wel eene uitmuntende gelegenheid om de uitkomsten van de berekening te toetsen aan die van de waarneming.’^106. Dit laatste gebeurde onder andere bij de brug bij Culemborg.

Ook toen er wel nauwkeuriger voorschriften waren, bleef deze handelwijze gebruikelijk.^107.

Het duurde tot aanvang 1866 voordat het ontwerp voor de bovenbouw tot in alle details af was. Inmiddels was al begonnen met de onderbouw van de brug. De opdracht voor de bovenbouw die in 1868 werd gemonteerd, was verstrekt aan Harkort. Hoewel hij berekend was op dubbelspoor, liep er voorlopig slechts een spoor over de brug. Al tijdens de bouw trok de brug bij Culemborg veel belangstelling en ook na de ingebruikname gold de hoofdoverspanning als een wonder van technisch vernuft. Geduren-

101. Verhandelingen van het kivi (1873-1874), p. 211. Wöhler publiceerde hierover o.a. in het Zeitschrift für Bauwesen in 1860, 583, 1863, 233, 1866, 67 en 1870, 74 en in het Zeitschrift des Oesterreichischen Ingenieur- un Architecten-Vereins 1873, 197 e.v. De laatse publicatie was de aanleiding voor de discussie binnen het kivi.

102. Schroeder van der Kolk, ‘Bouw spoorwegbruggen’, 94.

103. Van Diesen e.a., ‘Brug te Kuilenburg’, 259.

104. Van Diesen e.a., ‘Brug te Kuilenburg’, 239.

105. Hierbij werd geen rekening gehouden met de extra bogen, de inklemming boven en onder en eveneens niet met de steum van de diagonalen waarmee de verticalen waren verbonden.

106. J. Schroeder van der Kolk, ‘Bouw’, 95.

107. In 1877 werden door de minister van Binnenlandse Zaken de Technische voorschriften voor het opmaken der ontwerpen van de spoorwegen met de kunstwerken en gebouwen vastgesteld. De afmetingen van de onderdelen van de bruggen dienden te worden berekend in overeenstemming met de spanningen en krachten die vijf locomotieven met tenders in de brug teweeg zouden brengen. De asdruk bij de (drie-assige) locomotieven diende respectievelijk 12, 13 en 12 ton te zijn, bij de tenders tweemaal 8 ton en de wagons, die bij lange bruggen als aanvulling werden gebruikt, wogen 18 ton.

[p. 197]

de enkele jaren was het de grootste overspanning ter wereld en de Nederlandse ingenieurs oogstten hiermee ook internationaal veel waardering. Van Diesen kreeg voor deze brug op de Wereldtentoonstelling van 1873 in Wenen de eremedaille.^108.

De afgestompte paraboolligger werd ook in het buitenland veel toegepast, vooral in Duitsland, maar de brug bij Culemborg zou vooral voor de Nederlandse bruggenbouw als het grote voorbeeld dienen.

Tussen 1864 en 1887 werden, naast zeer vele kleine bruggen, een groot aantal grote spoorbruggen in gebruik genomen.^109. Na het succes van de brug bij Culemborg leverden de bruggen in de lijn Utrecht-'s-Hertogenbosch over de Waal bij Zaltbommel en over de Maas bij Hedel geen problemen meer op.

Bij de lijn Rotterdam-Breda lag dit anders. De Oude Maas in Dordrecht werd overbrugd door twee draaibruggen en twee vaste vakwerkliggers van ieder ruim 87 meter. Het ontwerp was gemaakt door Michaëlis, de verantwoordelijke ingenieur voor de aanleg van sectie Rotterdam-Dordrecht. Het grootste obstakel werd gevormd door het Hollands Diep, een zeearm die 2,5 km breed is. De overbrugging hiervan leek onmogelijk en daarom was men oorspronkelijk van plan geweest het Hollands Diep met stoomponten over te steken. Na een onderzoek door een commissie werd een brug ontworpen, die bestond uit veertien overspanningen van elk 104 meter. In 1872 werd deze brug, de langste van Europa, in gebruik genomen.^110.

Vrijwel alle spoorbruggen waren enkel- of meervoudige vakwerkbruggen.^111. De onderrand van de bruggen was altijd recht, de bovenrand was, afhankelijk van de lengte van de overspanning, recht of gebogen. De bruggen met gebogen randen, toegepast bij lengten groter dan zestig meter, hadden bijna allemaal eindverticalen en behoorden dus tot de afgestompte paraboolliggers. Hieronder waren ook alle veertien overspanningen in de Moerdijkbrug.

Liggers over meer dan twee steunpunten kwamen niet meer voor. Er was slechts een drietal uitzonderingen. Bij twee bruggen van Nierstrasz, respectievelijk over de IJssel en over de Maas, bestonden de liggers uit gelijkbenige driehoeken, terwijl bij een brug over de Linge de gebogen bovenrand boven de pijler rechtstreeks met de onderrand verbonden was.^112. Het ontwerp voor alle andere bruggen was rechtstreeks afgeleid van dat voor de bruggen van Zutphen en Culemborg.

108. Aan Rouppe van der Voort werd de Medaille für Mitarbeiter uitgereikt. Notulen van het kivi (1873-1874), 6 e.v.

109. Maarschalkerwaart, ‘Stalen bruggen’, 16 en Veenendaal, ‘Spoorwegen’, 154-161.

110. Veenendaal, ‘Spoorwegen’, 157-159.

111. Wel begon men na 1875 steeds meer enkelvoudige in plaats van meervoudige vakwerken toe te passen.

112. Maarschalkerwaart, ‘Stalen bruggen’, 16 en Veenendaal, ‘Spoorwegen’, 154-161.

Nationale stijlen in de bruggenbouw

Europa versus Amerika

In 1889 verscheen in de serie handboeken over de Waterbouwkunde in Nederland een boek over de bovenbouw van vaste bruggen. In dit boek werd

Illustratoren deden hun best om de lezers een fraaie prent van de wonderwerken der techniek te bieden, waarbij de werkelijkheid niet op de eerste plaats kwam. De tekenaar van deze in houtsnede uitgevoerde afbeelding van de Moerdijkbrug heeft zoveel mogelijk transportmiddelen tegelijk op een plaat willen verenigen: naast de hondekar en trein zijn op het water een raderstoomboot en een zeilschip te vinden. Het is een typische kunstenaarsimpressie. Het vakwerk lijkt bijvoorbeeld nergens op.

een overzicht gegeven van verschillende gebouwde vakwerkbruggen. ‘Daar de vakwerkbruggen in verschillende landen een zeer onderscheiden karakter hebben - zo schreven Henket en Telders - voor zoover zij zich althans min of meer zelfstandig hebben ontwikkeld, zoo zijn de aangehaalde voorbeelden gerangschikt naar hunne nationale kenmerken’.^113. Vervolgens werden bruggen uit Duitsland, Nederland, Frankrijk, Engeland en de Verenigde Staten behandeld. Duitsland werd het eerst behandeld omdat daar het zwaartepunt van de ontwikkeling van vakwerkbruggen op het continent had gelegen. Bovendien had Duitsland een grote invloed uitgeoefend op de Nederlandse bruggenbouw, ‘welks karakter zich in de meeste opzichten bij het Duitsche aansluit’.^114. Engelse constructies vormden een overgang tussen de Europese en de Amerikaanse. Deze laatste weken zoveel van de Europese af dat ‘als een Europeesch en een Amerikaansch ingenieur voor een zelfde brugontwerp worden gezet, het eigenaardig stempel hunner nationaliteit zich in beider projecten duidelijk zal laten herkennen’.^115.

In de jaren veertig en vijftig waren Europese ingenieurs nog regelmatig naar de Verenigde Staten gereisd om zich van de nieuwste ontwikkelingen op de hoogte te stellen.^116. Hoewel ook na die tijd over en weer bezoeken werden afgelegd, ontwikkelde de bruggenbouw zich langs verschillende trajecten. Dit was zo opvallend, dat in de jaren zeventig en tachtig regelmatig voordrachten en artikelen aan de verschillen in de bruggenbouw werden gewijd.^117. Niet

113. Henket, Waterbouwkunde, dl. 3 (2e gedeelte), 413.

114. Henket, Waterbouwkunde, dl. 3 (2e gedeelte), 414.

115. J.K., ‘Europeesche en Amerikaansche bruggen’, De Ingenieur 4 (1889), 183.

116. Behalve de al genoemde voorbeelden ook Malézieux, ‘Openbare werken der Vereenigde Staten van Amerika in 1870’, Tijdschrift van het kivi (1872-1873), 316-322. Zie verder Henket, Waterbouwkunde, dl. 3 (2e gedeelte), 509.

117. Zie naast Henket, Waterbouwkunde bijvoorbeeld, E. Winkler, ‘De bruggenbouw op de Wereldtentoonstelling te Weenen 1873’, Tijdschrift van het kivi (1876-1877), 30-34. In een bijschrift bij dit vertaalde artikel werd ook verwezen naar een artikel in het Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure van Ch. Bender (1873, II.Heft). In het artikel van J.K., ‘Europeesche en Amerikaansche bruggen',’ uit De Ingenieur wordt gebruik gemaakt van een artikel van T. Claxton Fidler over ‘English and American bridges’, dat in november en december 1888 in Engineering was verschenen.

[p. 198]

Spoorbrug over de Rijn bij Arnhem. Deze brug, die naar het voorbeeld van de brug bij Culemborg door J.G. van den Bergh was ontworpen, bestond uit twee grote overspanningen met gebogen bovenrand van elk 90 meter en een vijftal kleinere bruggen. Van den Bergh was een van de ingenieurs die dankzij de aanleg van het spoorwegnet carrière maakte. Hij was in de jaren tachtig onder andere minister van Waterstaat, Handel en Nijverheid.

alleen kon een onderscheid gemaakt worden naar de toegepaste systemen, ook in de onderdelen en het gebruikte materiaal was dit terug te vinden. In de Verenigde Staten kwam een grote verscheidenheid van vakwerkstelsels voor. Naast het Howevakwerk, dat vrijwel uitsluitend in hout werd uitgevoerd, was bijvoorbeeld het Warren-stelsel populair, dat uit gelijkzijdige driehoeken was samengesteld.

Het Warren-stelsel werd vaak, onder de naam van Neville-stelsel, in Engeland gevonden.^118. Op het Europese continent, onder andere in Duitsland en Nederland kwam het niet voor. Eindverticalen, in Europa gebruikelijk, werden in de Verenigde Staten meestal weggelaten. In Europa werden de onderdelen van een brugligger meestal aan elkaar geklonken, terwijl de ingenieurs in de Verenigde Staten de voorkeur gaven aan een scharnierverbinding.^119. In de Verenigde Staten bleef men daarentegen gietijzer gebruiken voor de onderdelen die op druk werden belast. In Europa werd gietijzer na het instorten in 1868 van een gietijzeren brug in Oostenrijk vrijwel niet meer toegepast.

Hoe kunnen dergelijke verschillen verklaard worden? Een belangrijke oorzaak bij het ontstaan van verschillende trajecten is de traditie. Keuzes die werden gemaakt bij de eerste vakwerkbruggen, bleven vaak lang gehandhaafd, omdat deze zich in de praktijk hadden bewezen en er veel ervaring mee was opgedaan. De eerste succesvolle bruggen dienden als voorbeeld voor de volgende bruggen. Ook waren er grote verschillen in geografische en economische omstandigheden waaronder de spoorwegen werden aangelegd. Door de uitgestrektheid en geringe bevolkingsdichtheid was het voor de Amerikaanse spoorwegmaatschappijen noodzakelijk om zo goedkoop mogelijk te bouwen, omdat anders een spoorlijn onbetaalbaar zou worden. Daarom bleef men in afgelegen gebieden vaak hout als bouwmateriaal gebruiken. Dit uitganspunt had natuurlijk vooral gevolgen voor kunstwerken als bruggen en viaducten. Een te grote zuinigheid leidde herhaaldelijk tot het instorten van bruggen. In de jaren tachtig stortten er dan ook gemiddeld zo'n vijfentwintig Amerikaanse spoorwegbruggen per jaar in.^120.

Ook de verhouding tussen opdrachtgever, ontwerper en fabrikant van een brug vertoonde grote verschillen. In Amerika hadden verschillende ingenieurs een octrooi op een bepaald ontwerp verkregen. Vervolgens trachtten zijzelf dit octrooi te exploiteren en zoveel mogelijk bruggen van hun type te (laten) bouwen. Het gevolg was dat de fabrikanten meestal - binnen de grenzen van een aantal algemene specificaties - ook het ontwerp leverden. Door de onderlinge concurrentie was de behoefte om zich te profileren met afwijkende ontwerpen in de vs groter. De concurrentiestrijd maakte spoorwegen gretig om op alle kosten te besparen, zodat een goedkope brugconstructie al gauw als bruikbaar werd geacepteerd. In Europa daarentegen bestond er meestal een strikte scheiding tussen ontwerper en uitvoerder. De ingenieurs op het Europese continent, die vaak in overheidsdienst waren - in tegenstelling tot de vs en Engeland - hielden bij hun ontwerp op de eerste plaats rekening met eisen van sterkte en stabiliteit en waren ook minder bereid om risico's te nemen in ruil voor lage materiaalkosten.^121.

118. Zie hiervoor J.G. James, ‘The origins and worldwide spread of Warren-truss bridges in the mid-nineteenth century. Part 1. Origins and early Examples in the UK.’ History of Technology 12 (1987) 65 e.v. Deel 2 is tot dusver nooit verschenen.

119. Dit is nog te zien bij de bekende Waterloo-bridge in Londen. Winkler, ‘Bruggenbouw Weenen’, 30.

120. J.K., ‘Europeesche en Amerikaansche bruggen’, 184 en De Ingenieur 1888, 394.

121. J.K., ‘Europeesche en Amerikaansche bruggen’, 184.

[p. 199]

Een reden die de ingenieurs vaak zelf aanvoerden, waren verschillen in uitgangspunten. Culmann had zich al laatdunkend uitgelaten over het theoretische niveau van veel Amerikaanse ingenieurs. In Europa was men lange tijd van mening, dat de theoretische onderbouwing van de meeste Amerikaanse bruggen zeer gebrekkig was. De Amerikanen van hun kant lieten zich echter niet onbetuigd. Zij waren ervan overtuigd dat zij de beste bruggen bouwden, niet alleen wat betreft prijs en eenvoud, maar ook wat betreft sterkte en de juiste verhoudingen van de onderdelen.^122.

Een van de eerste boeken waarin geprobeerd werd de krachtenverdeling in een vakwerk te analyseren, was door de Amerikaanse ingenieur S. Whipple in 1847 geschreven, dus enkele jaren voor het werk van Culmann en Schwedler.^123. In latere Europese artikelen van na 1870 werden de oorspronkelijke (voor)oordelen over de Amerikanen gecorrigeerd, omdat de Amerikaanse ingenieurs inmiddels de theorie uitstekend bleken te beheersen. Het gebruik van scharnier-verbindingen was bijvoorbeeld in overeenstemming met de theoretische uitgangspunten. In Europa beschouwde men de vaste verbindingen bij de berekeningen ook als scharnieren. Bij de constructie van de brug werden vervolgens de verschillende onderdelen aan elkaar geklonken.

Men ging er van uit dat de fout die hierdoor werd gemaakt binnen de perken bleef. Hetzelfde gold voor de ‘impact’ van een mobiele belasting op een brug. Een schokkende trein geeft een heel andere belasting dan een rustig over de brug voortbewegende belasting, waar in de berekeningen vanuit wordt gegaan. Daarom verhoogden Amerikaanse ingenieurs de berekende spanning met een factor, die deels theoretisch, deels empirisch werd bepaald en waarbij ook met vermoeiingseffecten rekening werd gehouden. Door rekening te houden met dergelijke factoren, ‘waarin door ons [in Europa] meer schattenderwijs wordt voorzien’, konden Amerikaanse ingenieurs ook een lagere veiligheidsmarge inbouwen dan in Europa. De keuze voor een factor vijf of zes in Europa was, zoals we hebben gezien, ook tamelijk willekeurig of, zoals men zei, ‘gebaseerd op het constructief gevoel’.^124. De Amerikaanse ingenieurs hielden zich in deze gevallen dus strikter aan de theoretische uitgangspunten dan hun Europese collega's.^125. Hoewel de ontwerpen aan beide zijden van de oceaan zoveel mogelijk in overeenstemming met de theorie werden gemaakt, liet de uitvoering in de praktijk voldoende keuzemogelijkheden over, die bijdroegen tot het verschil in de ontwikkeling van bruggen.

Daarnaast werden zowel in Europa als in Amerika de verschillende berekeningsmethoden verder ontwikkeld, waarbij met name ook factoren die voorheen buiten beschouwing waren gebleven, bij de berekening van de sterkte van de brug werden meegenomen.

Beproeving van de spoorwegbrug over het Merwedekanaal bij Vleuten (1891). De lengte van de overspanning was 61.3 meter. De brug, die was ingericht voor dubbel spoor, bestond uit twee hoofdliggers van getrokken ijzer met gebogen bovenrand. Na 1875 werden de meervoudige vakwerken steeds meer door een enkelvoudig vakwerk vervangen, zoals ook bij deze brug het geval was. Elk van de beide sporen werd belast door een combinatie van vier sneltreinlocomotieven (elk ruim 70 ton) en een tenderlocomotief (38.4 ton).

Tegelijkertijd werd de analytische methode steeds meer vervangen door grafische methoden. Het gebruik van grafische methoden voor de oplossing van technische problemen was al oud en met name in Frankrijk door Lamé - op stenen bogen - en Clapeyron en Poncelet toegepast. Culmann echter was een van de eersten, die het gebruik van grafische methoden introduceerde voor de analyse van een groot aantal verschillende constructies. Hij ontwikkelde deze op het Polytechnicum in Zürich, waar hij inmiddels hoogleraar was geworden, en publiceerde in 1866 een zeer invloedrijk boek over dit onderwerp onder de titel Die Graphische Statik.^126. In de volgende tien jaar ontwikkelde dit gebied, dat in Nederland bekend zou worden als de grafostatica, zich snel. O. Mohr ontwikkelde bijvoorbeeld een methode om ook statisch onbepaalde liggers te analyseren.^127. Het probleem van de onbepaalde vakwerken werd al in 1864 door de bekende Engelse fysicus J.C. Maxwell opgelost, maar zijn werk was door zijn ontoegankelijkheid in die tijd niet bekend onder de ingenieurs.^128. De grafostatica werd vooral populair omdat het de vaak zeer ingewikkelde en uitgebreide berekeningen, die noodzakelijk waren om de analytische vergelijkingen op te lossen, overbodig maakte. Als de grafische methode zorgvuldig werd toegepast, kon de grootte van de spanningen rechtstreeks uit de diagrammen worden opgemeten.^129. Het maken van deze diagrammen werd - ook in Nederland - al snel een standaard onderdeel van de opleiding van civiel- en bouwkundige ingenieurs.^130.

122. Winkler, ‘Bruggenbouw Weenen’, 34.

123. S. Whipple, An essay on bridge building (Utica, N.Y. 1847).

124. J.K., ‘Europeesche en Amerikaansche bruggen’, 184-185.

125. J.K., ‘Europeesche en Amerikaansche bruggen’, 183.

126. K. Culmann, Die Grafische Statik (Zürich 1866).

127. Zeitschrift des Architekten- und Ingenieur- Vereins Hannover 1868. Mohr was hoogleraar in de bruggenbouw en spoorwegtechniek in Dresden. Andere belangrijke bijdragen werden o.a. geleverd door E. Winkler en M. Levy, die in 1875 in Frankrijk La Statique Grafique (Paris 1875) publiceerde.

128. Timoshenko, History of Strength, 202-208.

129. ‘De uitkomsten, die uit de figuur worden opgemeten, zijn weliswaar minder nauwkeurig dan die, welke door berekening worden gevonden, maar de fout blijft in de regel, indien men met voldoende zorg tekent en over goed tekengereedschap beschikt, beneden de in de praktijk toelaatbare fout’, Ludolph en Potma, Grafostatica, 5.

130. Een bepaald type diagram dat veel werd toegepast waren de Cremona-diagrammen, genoemd naar de Italiaanse hoogleraar L. Cremona. Cremona introduceerde deze wijze van werken in zijn bekende boek, Le figure reciproche nella statica grafica (Milaan 1872). Dit werk werd in 1890 in het Engels vertaald en in Henket, Waterbouwkunde (1896) in Nederland geïntroduceerd.

[p. 200]

Het opzetten van de spanten van de vaste spoorbrug over het Amsterdam-Rijnkanaal bij Maarssen in 1891. De bouw van deze brug was noodzakelijk in verband met de omlegging van het kanaal.

De Nederlandse ingenieurs

Was er nu ook sprake van een Nederlandse stijl van bruggenbouw? De Nederlandse ingenieurs zagen zelf een grote verwantschap met de Duitse bruggen. ‘Bij dien bruggebouw hebben zich hare oud-leerlingen (van de Polytechnische School) geen slaafsche navolgers getoond van het buitenland, hoewel zij daar in vele opzichten, vooral op theoretisch gebied, in de leer moesten gaan als gevolg van de omstandigheid dat de wetenschappelijke beoefening der techniek daar, eer dan bij ons, krachtig was ter hand genomen. Toch traden zij weldra, in menig opzicht, als voorgangers op.’^131. Hierbij werd vooral de brug bij Culemborg bedoeld. Bij deze brug pasten Nederlandse spoorwegingenieurs voor het eerst de afgestompte paraboolligger toe. Bovendien hadden deze ingenieurs voldoende zelfvertrouwen om de op dat moment grootste vakwerkbrug te bouwen. De brug bij Culemborg zou decennialang hét voorbeeld voor de Nederlandse spoorbruggen zijn en vormde het begin van een Nederlands technisch traject. Dat dit sterk op het Duitse voorbeeld leek, was gezien de wijze waarop de vakwerkbruggen zowel theoretisch als praktisch in Nederland werden geïntroduceerd, niet verwonderlijk.

Toch vertoonde op onderdelen de bruggenbouw in Nederland verschillen met die in Duitsland. De variatie in brugtypen was in Nederland bijzonder gering. Op een enkele brug na waren alle bruggen afgeleid van de spoorbruggen bij Zutphen en Culemborg.^132. Een ander punt betrof de materiaaleisen. Niet alleen bij het ontwerpen, maar vooral ook bij de uitvoering, zoals bij de controle op het materiaal, werd de hoogste prioriteit gegeven aan maatregelen ‘die het publiek een gevoel van rust en veiligheid verzekeren bij het kruisen van onze rivieren en zeearmen’.^133. In Nederland werden dan ook hogere eisen aan het materiaal gesteld dan elders. De ‘Holländische Bedingungen’, met name voor het nieuwe Bessemerstaal, waren bij de fabrikanten in Duitsland berucht.^134. Het gevolg hiervan was dat de Nederlandse spoorbruggen over het algemeen zeer degelijk waren. Met als absoluut hoogtepunt de brug bij Culemborg die pas in 1982 door een nieuwe werd vervangen en in dit opzicht de kroon spande.

Dit waren echter geen opzienbarende verschillen. Het herhaaldelijk benadrukken van de grote verdiensten van de Nederlandse spoorwegingenieurs door anderen maar zeker door hen zelf, laat zien dat er ook iets anders aan de hand was. In hetzelfde proces waarin de ingenieurs zich de benodigde kennis voor de bouw van de bruggen eigen maakten, verdrongen zij stap voor stap buitenstaanders van dit nieuwe domein, totdat zij de volledige controle over de bruggenbouw hadden verworven. Eerst werden de buitenlandse ingenieurs buitengesloten en vervolgens de fabrikanten aan hen ondergeschikt gemaakt. De laatste stap was het overtuigen en buitensluiten van de Nederlandse ingenieurs die niet direkt bij de spoorwegen waren betrokken. Dit waren de docenten aan de technische scholen, de toezichthouders en de adviseurs. Na dit proces van monopolisering was een tamelijk homogene groep van ingenieurs overgebleven, die de spoorwegaanleg ging beheersen. Dit verklaart in elk geval de uniformiteit van de bruggen. In de beginfase speelden genie-officieren nog een vooraanstaande rol.

De Bordes, Fijnje, Kalff, Klerck, Kool, Nierstrasz en Waldorp zijn hiervan voorbeelden. Al spoedig echter werden nieuwe ingenieurs voor de spoorwegaanleg alleen nog in Delft gerecruteerd. Daarmee was ook de opleiding en de achtergrond gemeenschappelijk. Omgekeerd werd in de opleiding voor civiel- ingenieur in Delft zoals we in hoofdstuk 5 hebben gezien, de wegen- en bruggenbouw het belangrijkste onderwerp in de waterbouwkunde.

De spoorwegingenieurs verloochenden hun afkomst niet. In de waterbouwkunde, traditioneel het belangrijkste technische domein in Nederland, speelden ervaring en zekerheid een belangrijke rol. Uit oogpunt van veiligheid bleef men ondanks alle theorie het liefst bij constructies die in de praktijk hadden bewezen voldoende betrouwbaar te zijn. Omdat fouten ernstige consequenties konden hebben, nam men bij de bepaling van de afmetingen van bouwwerken zo min mogelijk risico. Met deze traditie werd ook bij de bruggenbouw niet gebroken.

Deze praktische oriëntatie bleek ook in de toepassing van de theorie bij het ontwerpen van de bruggen. De ingenieurs hadden een scherp inzicht in de

131. Roelof Heyrmans, Gedenkschrift KA en PS, bijlage iii, 11.

132. Vanaf omstreeks 1875 zien we in Nederland, evenals in het buitenland voor de grotere bruggen een omslag naar enkelvoudige vakwerken. Dit werd mogelijk door het toepassen van een grotere overspanning van de langsdragers en het toepassen van knoopplaten. Hierdoor werd het mogelijk bij een wat steilere helling de diagonalen aan de randen te verbinden. (Van Maarschalkerwaart).

133. Roelofs Heyrmans, Gedenkschrijft KA en PS, bijlage iii, 11.

134. Zie o.a. Veenendaal, ‘Spoorwegen’, 159; bij de eerste toepassing van het Bessemerstaal was men vanzelfsprekend zeer terughoudend. Nadat zich omstreeks 1875 problemen met het staal begonnen voor te doen en de stalen onderdelen veelal vervangen moesten worden, raakte het Bessemerstaal voor de bruggenbouw, in Nederland en daarna ook in het buitenland, in onbruik (Van Maarschalkerwaart).

[p. 201]

gevaren die een constructie bedreigden en - ondanks het telkens herhalen dat de theorie ‘juist’ en ‘strikt’ werd toegepast - eveneens in de beperkingen van de theorie. Problemen waarvoor de theorie tekort schoot, werden op grond van de ervaring of het ‘constructief gevoel’ opgelost. De theorie was geen doel, maar middel en toen er goede grafische methoden beschikbaar kwamen, werd bij het ontwerpen van bruggen door de ingenieurs de voorkeur gegeven aan methoden die ‘over het geheel tot een snellere en gemakkelijkere te overziene oplossing voeren’.^135. Tijdens de opleiding in Delft moesten de aanstaande ingenieurs zowel de grafische als de analytische benadering leren. Het benadrukken van het wetenschappelijke karakter van de opleiding was dan ook meer voor de buitenwereld bedoeld.

Toch zouden naast de waterstaat vooral de successen op het gebied van de spoorwegen bijdragen tot het verhogen van het maatschappelijk aanzien van de ingenieurs. Dit gold niet alleen voor de ingenieursgemeenschap in haar geheel, maar ook voor de hoofdrolspelers. Twee spoorwegingenieurs brachten het tot minister, namelijk Van den Bergh en Klerck. Van Diesen ging in de jaren zeventig terug naar de rijkswaterstaat, waar hij het tot hoofdinspecteur bracht. Hij werd evenals Michaëlis ook president van het kivi. Fijnje, die eerst hoofdingenieur en later directeur werd bij de Maatschappij tot Exploitatie van Staatsspoorwegen, werd in 1870 benoemd tot Voorzitter van de Raad van Toezicht op de Spoorwegdiensen en bekleedde later een hoge ambtelijk functie op het Ministerie van Waterstaat, Handel en Nijverheid. Michaëlis werd de speciale adviseur van de minister voor de aanleg van de Staatsspoorwegen en bovendien lid van de Koninklijke Nederlandse Academie van Wetenschappen.

Nierstrasz en Kalff ten slotte maakten carrière bij respectievelijk de hijsm en de Maatschappij tot Exploitatie van Staatsspoorwegen.^136.

De voorbeelden van de grondmechanica en de bruggenbouw laten zien dat de Nederlandse civielingenieurs op de eerste plaats praktisch ingestelde ingenieurs waren. Het zoeken naar goede oplossingen - in termen van betrouwbaarheid en veiligheid - kwam op de eerste plaats. Al vrijwel vanaf de oprichting was het kivi de plaats waar de discussies binnen de gemeenschap van civiel-ingenieurs werden gevoerd. De docenten, de propagandisten bij uitstek van een wetenschappelijke benadering van de technische problemen, voerden de boventoon in deze discussies.

Toch waren er enkele opvallende verschillen tussen de grondmechanica en de bruggenbouw. Terwijl het bij de grondmechanica vooral de Delftse docenten waren die zich met de theoretische ontwikkelingen bezighielden, nam bij de bruggenbouw een heel nieuwe groep ingenieurs het voortouw. Hoewel zij allemaal leerlingen van Delprat, Storm Buysingh enz. waren, werd de autoriteit van met name Delprat omstreeks 1860 danig in twijfel getrokken.

De jonge generatie ging zich zelf in het buitenland oriënteren en paste de kennis naar eigen inzichten toe. De relatie met de opleiding lag in dit geval ook anders. De opleiding aan de Koninklijke Akademie of de kma gaf weliswaar een goede algemene voorbereiding, maar de nieuwe ontwikkelingen in de constructietechniek kwamen nog niet aan bod. Geleidelijk werd het programma in dit opzicht aangepast, maar een leidende rol speelde Delft in dit opzicht zeker niet. Ook bij de toepassing van de theorie waren er opvallende verschillen tussen de grondmechanica en de bruggenbouw. Waar in de grondmechanica - en dit gold voor de meeste gebieden van de waterbouwkunde - de bijdrage van de theorie uiterst beperkt was, lag dit bij de constructieleer duidelijk anders. Theoretische overwegingen speelden een zeer wezenlijke rol, maar niet in die zin dat het ontwerpen van bruggen gereduceerd werd tot het eenvoudig toepassen van theoretische principes. Integendeel, de interactie tussen theorie en ontwerp lag veel gecompliceerder én subtieler. Hiermee diende zich een belangrijke verandering aan in de verhouding tussen formele opleiding en beroepskwalificaties, tussen theorie en praktijk.

g.p.j. verbong en n.j. cuperus

135. Roelofs Heyrmans, Gedenkschrift, bijlage iii, 11.

136. A.J. Veenendaal jr, ‘Kennisoverdracht’ 54-82. Zie voor de biografische gegevens vooral de appendix bij dit artikel.