Algemene projectomschrijving
De nieuwe IJsselbrug maakt deel uit van de Hanzelijn, een 50 km lange nieuwe spoorverbinding tussen Lelystad en Zwolle. Het ontwerp moest voldoen aan vier functionele eisen:
- maak een dubbele spoorverbinding en een fiets-/voetgangerspad over de gehele breedte van het stroomgebied van de IJssel;
- zorg in het kader van 'Ruimte voor de rivier' voor een vrij stroomgebied van winterdijk tot winterdijk (de oude brug met grondlichamen is verwijderd);
- vergroot de vrije doorvaarhoogte voor schepen, zodat er geen hefdeel (zoals in de oude brug) nodig is;
- zorg voor vrije onderdoorgangen voor lokaal verkeer ter plaatse van de Schellerdijk en de Geldersedijk.
De brug is het winnende ontwerp van een Design and Build-competitie tussen vijf voorgeselecteerde consortia. Bij het beoordelen van de aanbieding telde het ontwerp voor 60% en de prijs voor 40% mee. De spoorbrug over de IJssel is vooral een opgave van landschappelijke inpassing. Aan de spoorbrug is via consoles een lichte fietsbrug bevestigd, waardoor de autonomie van de spoorbrug zichtbaar blijft. Licht en lucht kunnen vrij tussen beiden vloeien. Met de kleur rood wordt de eenheid van de brugvorm onderstreept.
De brug is te lezen als een lijn over het landschap met enkel een verdikking ter plaatse van de hoofdoverspanning. In relatie met de beide autoverkeersbruggen die op zichtafstand liggen – namelijk de betonnen uitbouwbrug voor de A28 en de Katerveerbrug als booghangbrug – krijgt de nieuwe spoorbrug door zijn afwijkende constructie een eigen identiteit.
Vanuit veiligheidsoverweging zijn de looproute en de fietsbrug afgeschermd van de spoorbrug met een hekwerk dat doorloopt over de gehele brug zonder visuele onderbreking. Om het uitzicht vanuit het benedenniveau van een dubbeldeks-trein niet te belemmeren is het hekwerk uitgevoerd met dun gaas in roestvast staal. Tussen de consoles, die de fietsbrug met de hoofdbrug verbindt, dient eenzelfde soort gaaswerk als doorvalbeveiliging en vandaalbestendig scherm.
Op en aan de brugconstructie zijn andere elementen toegevoegd die nodig zijn voor het spoor, zoals spoorrails, masten met bovenleidingen, hekwerken en kabelgoten. Om de verschillende systemen uit elkaar te houden en leesbaar te maken hebben de elementen van het spoor een andere kleur (grijs) dan die van het staalwerk van de brug. Ook zijn deze elementen fysiek zoveel mogelijk los gehouden van de brug. Dit betekent dat de bovenleidingen vast zitten aan de masten en portalen en niet via een hulpconstructie aan de vakwerkliggers van de brug.
Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
Om de brug als één vloeiende beweging uit te voeren lopen de aanbruggen en de hoofdoverspanning naadloos in elkaar overlopen en vormen één geheel. De aanbruggen hebben stalen randliggers aan de buitenzijde van het brugdek en deze sluiten vloeiend aan op de vakwerkliggers van de hoofdoverspanning. De hoogte van de vakwerkliggers is zo laag mogelijk gehouden om voor wat betreft de schaal in verhouding komen met de randliggers. Om te benadrukken dat het stroomgebied van de rivier zich niet meer beperkt tot de hoofdstroom, reiken de vakwerkliggers tot over de zomerdijken heen met overspanningen van 75 m.
De pijlers waarop de brug ligt zijn als het ware uit het zand omhoog getrokken. De vormgeving is terughoudend en bevindt zich zoveel mogelijk verscholen in de schaduw van het brugdek. Het aantal pijlers is beperkt gehouden door te kiezen voor grote overspanningen van 40, 75 en 150 m. Op het maaiveld- en rivierniveau tot net onder de hoogste waterstand bestaan de pijlers uit ovale betonnen volumes die dwars staan op de lengterichting van de brug, in de richting van het stromende rivierwater. De rondingen aan de kopkanten zorgen voor een soepele doorstroming en voorkomen vuilophopingen. Direct onder het brugdek zijn in de pijlers uitsparingen gehouden om zoveel mogelijk licht, lucht en doorzicht onder het dek te krijgen, óók in de lengterichting van de brug. Door deze uitsparingen ontstaan er gesplitste pijlers waarvan de twee delen de randbalken aan weerszijden van het brugdek ondersteunen.
De spoorbrug is totaal 920 m lang, waarbij de grootste overspanning, ter plaatse van de rivier, 150 m bedraagt. Aan weerszijden van de rivier is een overspanning van 75 m en de overige velden zijn 40 m lang.
De onderbouw bestaat uit betonnen pijlers en landhoofden op prefab betonpalen. De bovenbouw bestaat uit twee stalen hoofdliggers met stalen dwarsdragers met een hart-op-hart afstand van 3,5 m, en een betondek.
De over de gehele bruglengte doorlopende hoofdliggers bestaan uit rechthoekige, 2,6 m hoge kokers die in de 75 m grote velden naast de rivieroverspanning vloeiend overgaan in uit gelaste kokers samengestelde vakwerkliggers. Deze vakwerkliggers zijn maximaal slechts 14,5 m hoog ter plaatse van de 150 m grote rivieroverspanning. Bijzonder is dat de bovenranden ervan niet zijn gekoppeld met elkaar. De horizontale stabiliteit van de licht schuin staande vakwerkliggers is verkregen door torsiestijfheid van de onderranden, in combinatie met een momentvaste onderlinge koppeling van de dwarsdragers.
De detaillering van de staalconstructie is sterk bepaald door vermoeiingsaspecten. Dit blijkt niet alleen uit de vloeiende hoofdvorm, maar ook uit de vormgeving van de vele lasverbindingen.
De 920 m lange brug ondergaat door temperatuurwisselingen lengteveranderingen tot maximaal 800 mm. De dilataties die in eerste instantie bij beide brugeinden waren bedacht, zorgen aan de Hattem-zijde voor problemen: vanwege wissels op de brug kruisten twee sporen de dilatatie niet haaks. De compensatie-inrichtingen voor het spoor zouden dermate gecompliceerd worden dat er is gekozen voor een alternatief met één vast punt van de brug ter plaatse van het landhoofd aan de Hattem-zijde en één grote dilatatie ter plaatse van het landhoofd aan de Zwolle-zijde. Het voordeel van deze oplossing is dat bij het landhoofd Hattem-zijde geen opleggingen en geen compensatie-inrichtingen nodig zijn. Wel betekent dit dat de horizontale krachten in langsrichting zich concentreren in het landhoofd Hattem-zijde en dat de compensatie-inrichtingen aan de Zwolle-zijde de gehele lengteverandering van de brug moeten opnemen. Alle opleggingen zijn gedimensioneerd op de optredende krachten en verschuivingen en uitgevoerd in de vorm van bolkop-opleggingen. Deze opleggingen laten rotaties en verschuivingen toe, met een relatief zeer lage weerstand.
De fietsbrug is een trogligger en de vorm ervan is afgestemd op die van de spoorbrug. De fietsbrug is met consoles uitkragend bevestigd de spoorbrug. Dit betekende een complicatie in de analyse van de krachtswerking, doordat de fietsbrug ook onderhevig is aan de vermoeiingsbelastingen van het spoorverkeer.
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
Bijzondere aspecten uitvoering
Bijzondere functionele aspecten van het bouwwerk
