De gerenoveerde basculebrug heeft compleet gewijzigde bewegingswerken en brugvallen, zodat de levensduur van de brug met minimaal 50 jaar is verlengd.
| Locatie | Verbinding tussen de Noordoostpolder (Zwolsehoek) en Oostelijk Flevoland (Kamperhoek), Ketelmeer (A6) |
|---|---|
| Opdracht | Rijkswaterstaat, Utrecht |
| Architectuur | Movares, Utrecht |
| Constructief Ontwerp | Movares, Utrecht |
| Uitvoering | BSB Staalbouw, Bergum |
| Staalconstructie | BSB Staalbouw, Bergum |
Rijkswaterstaat heeft in 2009 besloten om de basculebruggen in de Ketelbrug te renoveren. Deze overbrugging dateert uit 1971 en is gelegen in de A6 over het Ketelmeer. De basculebruggen vertoonden vermoeiingsverschijnselen en het bewegingswerk voldeed niet meer aan de huidige eisen. De bruggen moesten worden gerenoveerd met zo min mogelijk hinder voor de verkeers- en vaarweggebruikers.
De renovatie van de Ketelbrug bestond uit het vervangen van de brugvallen en de bewegingswerken en het vernieuwen van de bruginstallaties en tevens het vernieuwen van alle secundaire constructies, aanpassen van de civiele onderbouw, kelderconstructies en verduurzaming van de betonconstructies via kathodische bescherming.
De nieuwe brugvallen zijn vervaardigd uit staal omdat staal bij uitstek geschikt is voor het construeren van lichte, stijve en duurzame brug(dek)constructies.
Door de vigerende eisen (Eurocode, ROK) zijn de brugvallen zwaarder uitgevoerd dan de bestaande brugvallen. De bestaande contragewichten (ballastkisten) zijn gehandhaafd. Om de zwaardere brugvallen te balanceren, zijn de contragewichten verzwaard (met staal) en op een grotere afstand ten opzichte van de draaias van de bruggen geplaatst.
Ieder brugval heeft zijn eigen bewegingswerk. Het bestaande bewegingswerk, een tandbaan met schelpconstructie, is vervangen door een geheel ander type bewegingswerk. Dankzij de tactische zet van het verplaatsen van de ballastkisten en een uitgekiend ontwerp kon worden gekozen voor een aandrijving volgens het kruk-drijfstangprincipe. Een zogenoemd panamakrukmechanisme is toegepast, waarbij ieder brugval wordt aangedreven door slechts één panamawiel met één trek-duwstang.
De panamawielen zijn als gelaste constructie uitgevoerd. De afmetingen van het panamawiel zijn groot; de diameter van het wiel is ruim 4 m. Ook de trek-duwstangen zijn fors en wegen ieder 9 ton zwaar.
Om de bewegingsmechanismen te kunnen plaatsen, zijn wijzigingen in de basculekelder doorgevoerd.
De bewegingswerken zijn volledig opgebouwd uit staal. Voor de machineonderdelen is een zeer grote variëteit aan staalsoorten toegepast: veredeld staal, gesmeed staal, verenstaal, et cetera. Voor de grote lagerhuizen is gietstaal toegepast.
De oude brugvallen werden aangedreven door een tandbaan-schelpconstructie. Er is voor gekozen om de brug wederom elektromechanisch aan te drijven omdat daarmee een betrouwbaar bewegingswerk kan worden verkregen. In de nieuwe situatie is voor de aandrijving het kruk-drijfstangprincipe toegepast, uitgevoerd als panamakrukmechanisme. Dit type bewegingswerk is robuust en tevens eenvoudiger en minder kritisch ten aanzien van bouwtoleranties dan het oude bewegingswerk.
De bestaande ballastkisten zijn hergebruikt. Dat is een niet onaanzienlijk duurzaamheidsaspect.
Om de zwaardere brugvallen te balanceren, is dankbaar gebruik gemaakt van de mogelijkheid om de bestaande ballastkisten één meter verder van de draaias van de bruggen te plaatsen. Dat was mogelijk omdat de oude aandrijvingen, die op de achterzijde van de ballastkisten waren gemonteerd, vervielen.
Elk brugval heeft zijn eigen aandrijving. Hier is gebruik gemaakt van de ruimte tussen de twee brugvallen. In die ruimte is een (midden)bordes vervaardigd waarop de beide aandrijvingen zijn geplaatst.
Groot voordeel van de aandrijvingen op het nieuwe middenbordes zijn de gemakkelijke en veilige bereikbaar van die aandrijvingen en tevens kunnen bij deze opstelling relatief lange tussenassen voor de aandrijvingen worden toegepast, hetgeen niet nuttig, maar zelfs noodzakelijk is om stijfheid van de aandrijving, en daarmee de belastingen op de onderdelen van de aandrijving, te beperken. Al met al een uitgekiende opstelling van de aandrijvingen.
De schroefdraadverbinding van de stangkop aan de stang van de trek-duwstang is uitgevoerd als voorgespannen verbinding. Deze oplossing is bedacht om te kunnen voldoen aan de strenge eisen die aan schroefdraadverbindingen worden gesteld die aan vermoeiingsbelasting onderhevig zijn. Een unieke constructie is ontwikkeld waarbij de voorspanning van de schroefdraadverbinding wordt verkregen door het opdrijven van wiggen, simpelweg door het aandraaien van een bout.
Het deel van het gewicht van de trek-duwstang dat op de kruk van het panamawiel afsteunt, evenals het panamawiel zelf, is volledig gebalanceerd. De reden daarvan is dat een brugval dan, bij welke storing dan ook, niet kan opwippen door het eigen gewicht van het panamawiel en de trek-duwstang. De brug is daardoor intrinsiek veilig.
De eindstand van het panamawiel bij opzetten is zodanig gekozen dat bij onbedoeld lichten van de rem, de brug opgezet – en dus dicht – blijft, hetgeen een absoluut belangrijke vereiste is voor de veiligheid van de weggebruikers.
De aandrijving is voorzien van een centrifugaalrem om de kans op schade of hoge snelheid van het brugval te beperken bij onverhoopt in vrije val komen van het brugval.
De breedte van de panamawielen is 540 mm en is zo gekozen dat de panamawielen tijdens de bouw door de priemsleuven in het dek van de basculekelder in de kelder konden worden neergelaten. Omdat de panamawielen tijdens de levensduur van de brug niet eenvoudig vervangen kunnen worden, zijn de panamawielen en de daarmee direct verbonden onderdelen berekend voor een levensduur van (tenminste) 100 jaar.
Door een zorgvuldige voorbereiding van de uitvoering is het gelukt om in één nacht per brug, zowel het oude brugdek te verwijderen, als ook direct aansluitend het nieuwe brugdek in te hijsen. De hinder voor de weggebruikers tijdens de ombouw is daarmee minimaal geweest.
De beweegbare bruggen zijn in maart voor de scheepvaart in dienst genomen.
Een belangrijke eis was dat de gerenoveerde brug betrouwbaar en storingsongevoelig moest zijn. Het gehele ontwerp is hierop gebaseerd, onder andere door de keuze van het type aandrijfwerk, maar ook door het gebruik van uitsluitend A-componenten in de hard- en software van de bruginstallatie. De gerenoveerde Ketelbrug mag hiermee nu tot een van de meest veilige, betrouwbare en bedrijfszekere bruggen van Nederland worden gerekend.
In de kelder zijn diverse hoogwaardige aanpassingen gedaan op het gebied van bereikbaarheid en ARBO-veiligheid. Alle trappen en leuningen zijn vervangen, nieuwe stalen bordessen zijn vervaardigd, de oplegpijler en het inspectiepad zijn bereikbaar gemaakt en vluchtwegen zijn gecreëerd, zodanig dat het gehele object veilig en doelmatig, zonder hulpmiddelen onderhouden en beheerd kan worden.
Qua vermoeiingsaspecten zijn de brugvallen ontworpen voor een levensduur van 100 jaar.
De bewegingswerken zijn ontworpen voor 50 jaar, uitgezonderd de panamawielen; die zijn berekend op een levensduur van 100 jaar.
Een onderhoudsplan is opgesteld waarmee de genoemde levensduren kunnen worden bereikt.
Door de renovatie is de levensduurverlenging van de gehele basculebrug, dus inclusief de hergebruikte basculekelder en de vooroplegpijler, minimaal 50 jaar. De twee zware bestaande ballastkisten, respectievelijk 285 en 225 ton zwaar, zijn tevens volledig hergebruikt. Door het vele hergebruik is het aanspreken van een grote hoeveelheid nieuwe grondstoffen voorkomen.
In het ontwerptraject is studie verricht naar besparingsmogelijkheden voor energieverbruik tijdens gebruik. Uit deze studie blijkt dat bij een beweegbare brug voor de aandrijving van de brug geen spectaculaire besparingen mogelijk zijn. De reden hiervoor is dat het energieverbruik al laag is, doordat de brugvallen nagenoeg zijn gebalanceerd.
In de basculekelder zijn nieuwe bewegingswerken geplaatst, waarvoor de basculekelder van oorsprong niet is ontworpen. Het kan als innovatief worden gezien, dat met geringe aanpassingen de basculekelder volledig is hergebruikt en dat een modern, robuuster en storingsongevoelig bewegingswerk is ingepast.
