Het bijzondere ontwerp van de nieuwe Prins Clausbrug in Dordrecht

​Het architectonische ontwerp is van een hoge ambitie. Zo heeft de brug een bijzondere vormgeving en wordt een uniek bewegingsconcept toegepast. Gemeente Dordrecht gunde het constructieve ontwerp en de uitvoering van de Prins Clausbrug aan bouwcombinatie Dura Vermeer en Hillebrand. Iv-Infra werkte in opdracht van deze bouwcombinatie het referentieontwerp uit tot een integraal definitief ontwerp en uitvoeringsontwerp.

De Prins Clausbrug gaat het centrum van Dordrecht verbinden met de nieuwe wijk Stadswerven en wordt een architectonische eyecatcher voor Dordrecht. Het unieke bewegingsconcept en de ambitieuze vormgeving van het referentieontwerp, opgesteld door architect René van Zuuk, vormden de belangrijkste uitdaging in de uitwerking van het architectonische ontwerp. Bij de uitwerking naar een realiseerbaar, onderhoudbaar en betrouwbaar functionerend technisch ontwerp, moesten alle onderdelen intensief op elkaar worden afgestemd om aan de hoge vormgevingseisen te kunnen voldoen.

De brug wordt hydraulisch aangedreven en het val wordt daarbij om de draaias in evenwicht gehouden door een uniek systeem, bestaande uit een rechtop staande, scharnierende ballastmast die met een pendelstaaf overeind wordt gehouden. Bij het openen en sluiten maakt de brug een bijzondere beweging, waarbij de imposante ballastmast eerst vooroverbuigt en daarna weer terugkomt.

De stalen aanbruggen zijn vloeiend en slank vormgegeven. Aanbrug oost krult met twee brugdelen rondom de kelderpijler samen tot één dek aan het uiteinde van de brug. Fietsers en voetgangers die de brug passeren worden aan weerszijden om de ballastmast en pendelstaaf heen geleid en hebben zicht op het indrukwekkende mechanisme van de brug. Omdat de kelder geen ballastkist hoeft te bergen, is deze als een uitwaaierende ronde sokkel uitgevoerd; slank oprijzend uit het water. 

De balans van het val toont een sterke gelijkenis met een val met scharnierende ballastkist. Er is één belangrijk punt waarop dit systeem afwijkt van een val met scharnierende ballastkist: de ballastmast steunt ook in horizontale richting op het draaipunt. De balans van het val wordt dus sterk beïnvloed door de verticale en horizontale steunpuntreactie ter plaatse van het draaipunt van de ballastmast, die weer afhankelijk is van de stand van het aanpendelende systeem. De balans van de Prins Clausbrug is daarom minder eenvoudig te bepalen dan bij ‘traditionele’ basculebruggen en ophaalbruggen.

Bij het openen van de brug neemt het sluitend moment om de draaias vrijwel niet af tot circa 45 graden openingshoek, maar neemt deze iets toe. Vanaf 45 graden gaat het sluitend moment in een vloeiende beweging omlaag. Dit verloop is karakteristiek voor het mechanisme van de brug en in belangrijke mate bepalend voor de krachten op de aandrijfcilinders van de brug. Ook voor het bepalen van windbelastingen op de brug is de beweging van de ballastmast complicerend. Deze invloeden zijn daarom in een ANSYS workbench-model bepaald en verwerkt in de berekeningen van de hydraulische aandrijving.

De brug kruist de vaarweg schuin waardoor het val schuine voegovergangen heeft en aanzienlijk langer is dan de 23 m brede doorvaart. Het beheersen van de verticale en horizontale vervormingen van het val ter plaatse van de schuine voegovergangen in interactie met de aanbruggen vormde een belangrijke uitdaging, die tot inventieve oplossingen heeft geleid.

De schuine voeg van de achterhar van het val zit zo ver voor het hoofddraaipunt dat de verticale verschilvervormingen bij een open voeg te groot worden. Om de vervormingen binnen de toelaatbare waarden te houden, is gekozen voor een extra steunpunt onder de dekplaat ter hoogte van de schuine voeg. Door de dekplaat van het val los te laten van de hoofdligger ontstaat een flexibele opgespannen voeg. 

De twee vooropleggingen van het val rusten op de staalconstructie van aanbrug west, die uitkraagt voorbij de pijler. In plaats van een starre ondergrond, wordt de brug ter plaatse van de voorhar dus opgelegd op een flexibele uitkraging met vanwege de schuine voeg verschillende (maar gekoppelde) verticale veerstijfheid. Om te zorgen voor een gelijke verdeling van oplegkrachten vanuit de onbalans van het val is ervoor gekozen om een van de twee steunpunten in onbelaste stand door middel van een zeeg iets hoger te plaatsen.

De brug wordt aangedreven door een elektrohydraulische aandrijving die bestaat uit twee hydraulische cilinders en een elektrohydraulisch pompaggregaat. De cilinders zijn aan het val en de kelderbodem gekoppeld met twee scharnierpunten die zijn uitgevoerd met vezelversterkte kunststof bolscharnierlagers. De cilinders zijn daartoe uitgevoerd met een bodemoog en stangoog, waarin de lagers zijn opgenomen. Het stangoog is door middel van een scharnierpen gekoppeld aan twee wangplaten, verbonden met de koppelbuis tussen de hoofdliggers van het val. Het bodemoog is scharnierend verbonden met de twee wangplaten van de gelaste cilinderonderstoel die aan de keldervloer is verbonden met voorgespannen ankers. Om de krachten in normaal brugbedrijf zo goed mogelijk te verdelen over beide cilinders, zijn deze zowel aan bodem- als aan stangzijde hydraulisch gekoppeld. Hierdoor bewegen ze als het ware als één cilinder. 

Na een intensief ontwerpproces is de bouw van de Prins Clausbrug inmiddels in volle gang. Het ontwerp van de brug maakt het een complex en uitdagend project, maar de bouwcombinatie gaat ervoor om de brug halverwege 2021 op te leveren.