Boogbrug | brug met landhoofden aan elk uiteinde in de vorm van een gebogen boog

Een boogbrug is een brug met landhoofden aan elk uiteinde in de vorm van een gebogen boog. Boogbruggen werken door het gewicht van de brug en de belastingen gedeeltelijk over te brengen op een horizontale stuwkracht die wordt vastgehouden door de landhoofden aan weerszijden. Een viaduct (een lange brug) kan bestaan uit een reeks bogen. Tegenwoordig worden echter meestal andere, minder dure constructies gebruikt.

Stenen boogbrug over McCormick's Creek in Indiana. Opgenomen in het National Register of Historic Places.

Geschiedenis

De oudste bestaande boogbrug is wellicht de Myceense Arkadikobrug in Griekenland. Deze werd gebouwd in ongeveer 1300 voor Christus. De stenen kraagboogbrug wordt nog steeds gebruikt. De goed bewaarde hellenistische Eleutherna-brug heeft een driehoekige kraagboog. De voetgangersbrug van Rhodos uit de 4e eeuw voor Christus rust op een vroege voussoirboog.

Zowel de Etrusken als de oude Grieken kenden bogen. Maar de Romeinen waren de eersten die bogen gebruikten voor de bouw van bruggen.

Romeinse boogbruggen waren meestal halfrond. Een aantal waren ook segmentboogbruggen (zoals de Alconétarbrug), dat wil zeggen met een gebogen boog die minder dan een halve cirkel is. Zo'n ssegmentale boogbrug liet grote hoeveelheden overstromingswater onder zich door. Dit zou voorkomen dat de brug tijdens overstromingen zou worden weggespoeld. Ook kon de brug zelf lichter zijn. Over het algemeen hadden Romeinse bruggen wigvormige primaire boogstenen (voussoirs genoemd) van dezelfde grootte en vorm. De Romeinen bouwden zowel enkele overspanningen als lange aquaducten met meerdere bogen. Hun bruggen hadden overstromingsopeningen in de pijlers.

In het middeleeuwse Europa verbeterden bruggenbouwers de Romeinse constructies door smallere pijlers te gebruiken. Zij gebruikten dunnere boogvaten en lagere overspanningsverhoudingen op bruggen. Ook werden gotische spitsbogen geïntroduceerd die de zijdelingse druk verminderden. Vooral in de 14e eeuw bereikte de bruggenbouw nieuwe hoogten. Overspanningen tot 40 meter waren voorheen ongekend in de gemetselde boogbouw.

In de 19e eeuw werd staal goedkoper en werden nog langere bruggen mogelijk. Boogbruggen werden gemeengoed omdat ze niet zulke grote, dure funderingen nodig hebben. Sommige werden aan het eind van de 20e eeuw meer dan 500 meter lang.

Eenvoudige drukboogbruggen

Voordelen van eenvoudige materialen

Steen, baksteen en andere soortgelijke materialen zijn sterk in compressie. Ze zijn redelijk sterk in afschuiving. Maar ze zijn niet bestand tegen grote trekkrachten. Daarom worden gemetselde boogbruggen ontworpen om voortdurend onder druk te staan. Elke boog wordt gebouwd over een tijdelijk vals raamwerk, een zogenaamde centrering. Bij de eerste drukboogbruggen droeg een sluitsteen in het midden van de brug het gewicht van de rest van de brug. Hoe meer gewicht er op de brug rustte, hoe sterker de structuur werd. Gemetselde boogbruggen gebruiken vulmateriaal (meestal verdicht puin) boven de boog om dit dode gewicht op de brug te verhogen. Dit voorkomt ook dat er spanning in de boogring ontstaat als de lasten over de brug bewegen. Er werd ook ongewapend beton gebruikt. Wanneer metselwerk (gekapte steen) wordt gebruikt, worden de hoeken van de vlakken gekapt om de dwarskrachten te minimaliseren. Wanneer willekeurig metselwerk (ongeslepen en ongeprepareerde stenen) wordt gebruikt, worden deze aan elkaar gemetseld. De mortel laat men uitharden voordat het metselwerk wordt verwijderd.

Constructievolgorde

Waar de bogen in een waterloopbedding worden geplaatst (op pieren of oevers) wordt het water omgeleid. Zo kan eerst het grind worden afgegraven en vervangen door een goede fundering (van sterk materiaal). Hiervan worden de funderingspijlers opgetrokken of verhoogd tot de hoogte van de beoogde basis van de bogen. Dit is een punt dat bekend staat als de vering.
Het centreerwerk (in het Engels: arch frame) wordt gebouwd, meestal van timmerhout. Elke boog van een brug met meerdere bogen zal een druk uitoefenen op de bogen ernaast. Daarom moeten ofwel alle bogen van de brug tegelijkertijd worden verhoogd, ofwel zeer brede pijlers worden gebruikt. De stuwkracht van de eindbogen wordt in de aarde opgenomen door stevige (verticale) funderingen aan de kloofwanden.
De verschillende bogen worden (of een enkele boog wordt) geconstrueerd over de centrering. Zodra elke basisboog is geconstrueerd. De bogen worden gestabiliseerd met opgevuld metselwerk. Deze kunnen in horizontale banen (lagen) worden gelegd. Zij kunnen twee buitenmuren vormen, de zogenaamde borstweringen, die vervolgens worden opgevuld met geschikt los materiaal en puin.
De weg is geasfalteerd en borstweringen leiden het verkeer naar de brug.

Boogbruggen zijn een van de oudste soorten bruggen en bestaan al duizenden jaren. Boogbruggen hebben een grote natuurlijke sterkte.

Ze werden oorspronkelijk gebouwd van steen of baksteen, maar tegenwoordig van gewapend beton of staal. Door de invoering van deze nieuwe materialen kunnen boogbruggen langer zijn en kleinere overspanningen hebben.

In plaats van recht naar beneden te duwen, wordt de belasting van een boogbrug langs de boog naar buiten gedragen, naar de steunen aan elk uiteinde. Het gewicht wordt overgebracht naar de steunen aan beide uiteinden.

Deze steunen, de landhoofden genoemd, dragen de belasting en voorkomen dat de uiteinden van de brug uit elkaar vallen.

Werkproces aan de Romeinse brug in Limyra: het vals werk werd verplaatst naar een andere opening zodra de onderste boogrib voltooid was.

Galerie

· Pointed arch of the Puente del Diablo in Spain

Puntige boog van de Puente del Diablo in Spanje

· Ponte Vecchio, a medieval shop bridge

Ponte Vecchio, een middeleeuwse winkelbrug

· Late medieval Krämerbrücke supporting two rows of houses

Laatmiddeleeuwse Krämerbrücke die twee rijen huizen ondersteunt

· Ponte Santa Trinita. First bridge with elliptic arches

Ponte Santa Trinita. Eerste brug met elliptische bogen

· A masonry Chinese moon bridge showing the buttressing approach ramps that take the horizontal thrust of the arch

Een gemetselde Chinese maanbrug met de steunberen die de horizontale druk van de boog opvangen.

· Fredrikstad bridge in Fredrikstad, Norway

Fredrikstad brug in Fredrikstad, Noorwegen

· The Main Street Bridge in Columbus, OH is the only inclined-arch suspension bridge in North America.

De Main Street Bridge in Columbus, OH is de enige hangbrug met schuine boog in Noord-Amerika.

· The Chaotianmen Bridge in Chongqing, China, is the world's longest arch bridge.

De Chaotianmen-brug in Chongqing, China, is de langste boogbrug ter wereld.

· Bridge of Arta in Arta, Greece

Brug van Arta in Arta, Griekenland

· By US legal standards[7] this Italian culvert is an arch bridge

Volgens Amerikaanse wettelijke normen is deze Italiaanse duiker een boogbrug

· The Garabit Viaduct is a wrought iron truss arch bridge.

Het Garabitviaduct is een smeedijzeren vakwerkboogbrug.

Vragen en antwoorden

V: Wat is een boogbrug?

A: Een boogbrug is een type brug met landhoofden aan elk uiteinde in de vorm van een gebogen boog.

V: Hoe werken boogbruggen?

A: Boogbruggen werken door het gewicht van de brug en de belastingen gedeeltelijk over te brengen op een horizontale stuwkracht die door de landhoofden aan weerszijden wordt vastgehouden.

V: Kunnen viaducten van bogen worden gemaakt?

A: Ja, viaducten (lange bruggen) kunnen worden gemaakt van een reeks bogen.

V: Worden er tegenwoordig ook andere constructies voor viaducten gebruikt?

A: Ja, voor viaducten worden tegenwoordig meestal andere, minder dure constructies gebruikt in plaats van bogen.