Wat kan beter zijn?Pexels Sinds de Golden Gate Bridge op 27 mei 1937 voor het verkeer werd geopend, is het een iconisch symbool in het Amerikaanse landschap.
Tegen 1870 hadden mensen de noodzaak ingezien van het bouwen van een brug over de Golden Gate Strait om de stad San Francisco met Marin County te verbinden. Het duurde echter nog een halve eeuw voordat bouwkundig ingenieur Joseph Strauss zijn brugvoorstel indiende. De plannen evolueerden en het uiteindelijke project werd goedgekeurd als een hangbrug die uiteindelijk duurde meer dan vier jaar om te bouwen .
Toen de Golden Gate Bridge omhoog ging, was het de langste hangbrugoverspanning ter wereld - kabels houden de rijbaan tussen twee torens vast, zonder tussenliggende steunen. En de setting had een aantal inherente uitdagingen. Het kostte ongeveer US$37 miljoen op dat moment; het bouwen van dezelfde structuur zou vandaag ongeveer een miljard dollar kosten. Dus hoe heeft het ontwerp de afgelopen 80 jaar standgehouden - en zouden we het anders doen als we vandaag helemaal opnieuw zouden beginnen? 
Schema van een hangbrug. De rode draagkabels dragen krachten over van de zwarte ophangkabels naar de blauwe torens en ankers.Gesprek
Langste hangbrug ter wereld
De Golden Gate Bridge is een hangbrug, wat betekent dat hij vertrouwt op kabels en bretels die onder spanning staan, samen met torens onder druk om een lange afstand over te steken zonder tussenliggende steunen. Het rijbaandek hangt aan verticale bretels die aansluiten op de twee hoofdkabels die tussen de torens en de ankers aan het uiteinde lopen. De bretels brengen voertuigkrachten en eigen gewicht over op de ondersteunende kabels die zijn verankerd aan torens en op vaste grond. 
Een eenvoudige geweven hangbrug.Rutahsa-avonturen
De eerste bruggen van dit type waarschijnlijk verbonden twee kliffen met flexibele touwen om een vallei of een rivier over te steken. Honderden jaren geleden werden deze touwen gemaakt van plantaardige vezels; ijzeren kettingen kwamen later. De Brooklyn Bridge in New York City, geopend in 1883, was de eerste die staalkabels gebruikte, die toen standaard werden.
De torens zijn waarschijnlijk begonnen als een eenvoudige rots aan weerszijden van een vallei; uiteindelijk gebruikten ingenieurs massieve stenen of stalen pieren. De Golden Gate Bridge wordt bijvoorbeeld ondersteund door een landhoofd aan elk uiteinde en de twee torens, die over funderingen zijn geplaatst die in de zeebodem zijn ingebed.
De twee ondersteunende kabels van de Golden Gate Bridge zijn ongeveer het enige dat niet is veranderd sinds de brug in 1937 voor het verkeer werd opengesteld. Elke hoofdkabel wordt gevormd door 27.572 staaldraden met de dikte van ongeveer een potlood. Bouwploegen hingen bijna op 80.000 mijl aan draadkabels van de ene kant van de brug naar de andere.
Het is bijna onmogelijk om een lange, dikke kabel uit één stuk te maken zonder gebreken om dit werk te doen. En cruciaal, als een enkele grote kabel de brug overeind hield en er iets mee zou gebeuren, zou er een catastrofale storing zijn. Vertrouwen op kleinere draden betekent dat elke storing langzamer gaat, waardoor er tijd overblijft om een ramp af te wenden.
Sinds mensen voor het eerst begonnen na te denken over een brug in de baai van San Francisco, was er grote bezorgdheid over het vermogen van de constructie om de sterke wind, turbulente wateren en mogelijke aardbevingskrachten van de locatie te weerstaan. San Francisco ligt op de kruising van twee actieve tektonische platen – uiteraard wilde niemand zien dat een aardbeving de brug zou neerhalen, die momenteel rondloopt 112.000 voertuigen per dag .
Om dit probleem te voorkomen, hebben de bouwers ook schokdempers aan elk uiteinde van de brug geplaatst om de energie van wind of seismische krachten te absorberen. Deze speciaal ontworpen trillingsdempers zijn cilinders met een diameter van een meter gemaakt van een loden kern bedekt met rubber. Geplaatst op strategische locaties, absorberen ze energie die anders de brug zou kunnen doen instorten.
In goede conditie houden
Conventionele wijsheid zou suggereren dat een infrastructuurproject kort na de inhuldiging wordt voltooid. Maar om de Golden Gate Bridge in topvorm te houden, is voortdurend streng onderhoud nodig. Al 80 jaar, toegewijde onderhoudsploegen de brug hebben onderhouden, opnieuw geverfd en waar nodig de gecorrodeerde of kapotte onderdelen vervangen.
Dit werk moet volgens strenge normen worden uitgevoerd. Wanneer bijvoorbeeld een van de duizenden bouten die alle verschillende onderdelen van de brug met elkaar verbinden, moet worden vervangen, worden er niet meer dan twee tegelijk uitgenomen om de brug te beschermen tegen harde wind of aardbevingen.
Er zijn ook structurele onderhoudsproblemen. Door het verstrijken van de tijd en de voortdurende temperatuurschommelingen worden de kabels en bretels langer of krimpen ze, en moeten ze periodiek worden gecontroleerd en opnieuw worden gespannen. Dit type aanpassing wordt tuning genoemd en is vergelijkbaar met hoe een muzikant een snaarinstrument op zijn best laat klinken.
Wat zou er veranderen als we het vandaag zouden bouwen?
Vanwege enorme onderhoudskosten , hebben sommige mensen voorgesteld om de Golden Gate Bridge te reconstrueren op een manier die de lopende onderhouds- en exploitatierekeningen zou beperken. Afgezien van de politieke haalbaarheid, hoe zouden ingenieurs de brug ontwerpen als ze hem vandaag helemaal opnieuw zouden bouwen?
In de loop van de tijd hebben onderzoekers lichtere materialen ontwikkeld. Het gebruik van vezelversterkte polymeren (FRP's) in plaats van staal of beton is een manier om het gewicht van een constructie van deze omvang te verminderen. Dit eigen gewicht is doorgaans verantwoordelijk voor het gebruik van 70 tot 80 procent van zijn weerstand - dat is de maximale belasting die het kan dragen voordat het faalt. Door het te verminderen, zou de structuur van de brug minder sterkte nodig hebben, waardoor goedkopere en gemakkelijkere opties mogelijk zijn.
Ontwerpers zijn bijvoorbeeld begonnen met het gebruik van Fiber Reinforced Composite (FRP) materialen in bruggen zoals de Market Street Bridge in West Virginia. FRP gebruikt een kunststofhars om glas- of koolstofvezels aan elkaar te binden, die het materiaal stevigheid geven. Omdat ze vier keer lichter zijn dan beton, zijn de FRP's vijf tot zes keer sterker.
Waarschijnlijk zou het eerste doel van een ontwerper voor verandering in een vervangende Golden Gate Bridge de samenstelling van de kabels zijn. Het staal dat momenteel wordt gebruikt, is corrosief, vier keer zwaarder dan nieuwere materialen en kan bezwijken in ruwe vocht- en temperatuuromgevingen - net zoals het op deze locatie tegenkomt. Koolstofkabels zijn inert en worden al over de hele wereld gebruikt. 
Bij een tuibrug gaan de kabels rechtstreeks van het dek naar de torens.Gesprek
Deze materialen die lichter zijn dan staal kunnen ook worden gebruikt in andere elementen van de brug, zoals de verkeersweg. Het gebruik van kunststof composiet terrasplanken zou het eigengewicht van het dek van de Golden Gate Bridge met een factor vijf kunnen verlagen. Dat zou ingenieurs in staat stellen om een tuibrug te ontwerpen en te bouwen in plaats van een hangbrug. Het voordeel zou de mogelijkheid zijn om de bretels weg te doen; in een tuibrug worden de krachten door de kabels rechtstreeks van het dek naar de torens overgebracht. De eerste tuibrug op de snelweg met CFRP-kabels is de Storkbrug in Zwitserland, geopend in 1996.
Een tuibrug kan een langere overspanning hebben dan een hangbrug, dus de constructie tussen de steunen en de wal zou eenvoudiger kunnen. Ook het bouwen van de torens dichter bij de kust, waar het waterbed ondieper is, zou een van de grootste problemen helpen verlichten toen de Golden Gate Bridge voor het eerst werd gebouwd: het is erg moeilijk en duur om in diep water aan de torenfunderingen te werken met sterke stromingen.
Ook het dempingssysteem zou met een nieuw design aangepakt kunnen worden. De op loden kern gebaseerde dempers die werden gebruikt bij de constructie van de Golden Gate zouden kunnen worden vervangen door nieuwere technologieën die beter bestand zijn tegen wind, verkeer en seismische krachten. Deze verbetering zou ervoor zorgen dat een storing zoals bij de Tacoma Narrows Bridge – als de wind de brug zijwaarts blies, draaide en instortte – zou worden voorkomen.
Dat gezegd hebbende, doet de Golden Gate Bridge het nog steeds prima. Zelfs met andere haalbare en goedkopere opties, is niemand realistisch bezig om het Art Deco-pictogram en zijn wereldberoemde internationale oranje verfbeurt te vervangen. De Golden Gate Bridge wordt nauwlettend in de gaten gehouden om ervoor te zorgen dat deze de stresslimieten als gevolg van verkeer, wind en seismische belastingen niet overschrijdt. We kunnen uitkijken naar nog minstens 80 jaar van dit technische meesterwerk.
Hota GangaRao is hoogleraar civiele techniek en milieutechniek aan de Universiteit van West Virginia en Maria Martinez de Lahidalga de Lorenzo is een Graduate Research Assistant bij Universiteit van West Virginia . Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op Het gesprek . Lees de origineel artikel .
