De constructie vangt aan bij de onderbouw. Landhoofden en eventuele tussenpijlers vormen de basis; zij rusten op een fundering van palen of staal die de verticale druk naar de dragende ondergrond leidt. De logistiek rondom de aanvoer van de hoofdliggers dicteert vaak het ritme van de bouwplaats. Deze kolossale elementen, vervaardigd uit voorgespannen beton of gewalst staal, arriveren meestal 'just-in-time' op diepladers om direct door zware telescoopkranen op hun definitieve positie te worden gehesen. Precisiewerk is hierbij essentieel.
Oplegblokken van neopreen of staal vormen de noodzakelijke interface tussen de onderbouw en de liggers. Zij vangen bewegingen door krimp, kruip en thermische uitzetting op zonder de structuur te forceren. Zodra de liggers stabiel rusten, volgt de koppeling. Bij betonconstructies gebeurt dit vaak door het storten van een druklaag over de liggers heen, waardoor een monolithisch geheel ontstaat dat de stijfheid van de brug aanzienlijk vergroot. Bij stalen liggerbruggen worden dwarsdragers gemonteerd of wordt een stalen rijdek vastgezet. De overgang tussen de brug en de vaste weg wordt gecompleteerd met voegovergangen; deze vangen de werking van de constructie op en waarborgen een vlakke passage voor het verkeer.
Geen complexe bogen of kabels. De eenvoud van het systeem maakt een snelle montage mogelijk, vooral bij gebruik van prefab elementen die in de fabriek reeds onder geconditioneerde omstandigheden zijn vervaardigd. De bouwplaats fungeert dan hoofdzakelijk als assemblagepunt.
De eenvoudigste verschijningsvorm is de enkelveldsbalkbrug. Deze constructie overspant één opening en rust op twee landhoofden. Eenvoudig te berekenen. De krachtenverdeling is helder: het maximale buigend moment bevindt zich in het midden. Maar bij grotere infrastructurele projecten volstaat dit zelden. Hier domineert de doorgaande liggerbrug. De liggers lopen ononderbroken over meerdere tussenpijlers heen. Dit systeem is statisch onbepaald, wat betekent dat de constructie slanker kan worden uitgevoerd door de gunstige momentenverdeling boven de steunpunten. Het nadeel? Gevoeligheid voor ongelijke zettingen van de pijlers.
Niet elke balk is een massief blok. De vorm bepaalt de efficiëntie. In de praktijk zien we vaak de volgende profielen:
Een bijzondere variant is de Gerberligger. Door het strategisch plaatsen van scharnieren in een doorgaande ligger, wordt de constructie statisch bepaald. Dit type was decennialang populair omdat het zettingen in de ondergrond kan opvangen zonder dat er onvoorspelbare interne krachten ontstaan. Tegenwoordig zien we dit minder vaak door de onderhoudsgevoeligheid van de scharnierpunten.
Staal of beton? De keuze hangt af van de overspanning en het budget. Stalen liggerbruggen zijn lichter en laten grotere overspanningen toe zonder dat de constructie loodzwaar wordt. Beton is echter onderhoudsarmer en biedt een betere demping van trillingen. Bij staal-beton-liggers combineert men het beste van twee werelden: stalen liggers dragen het gewicht van een betonnen rijdek, waarbij beide materialen via deuvels constructief met elkaar verbonden zijn om als één geheel te werken.
Een prefab betonnen plaat landt op twee landhoofden ergens langs een wetering. Geen poespas. Snel gelegd. Het fietspad overbrugt de sloot zonder dat er een steiger in het water aan te pas komt. Dit is de balkbrug in zijn meest basale, functionele vorm. Directe belastingoverdracht van het dek naar de ondergrond via een eenvoudige oplegging.
Kijk onder het rijdek van een gemiddeld viaduct over de A12. Je ziet een reeks parallelle, voorgespannen betonbalken van het type I-ligger. Deze vangen de enorme aslasten van vrachtverkeer op en sturen de druk loodrecht naar beneden naar de tussenpijlers in de middenberm. De opvallende rubberen blokken tussen de ligger en de kolom vangen het uitzetten en krimpen op warme zomerdagen op; zonder die bewegingsruimte zou het beton simpelweg scheuren.
In een drukke stad telt elke centimeter verticale ruimte. Bij een spoorwegviaduct over een ringweg kom je daarom vaak een trogbrug tegen. De trein rijdt niet bovenop de balken, maar het spoor ligt verdiept tussen de twee hoofdliggers in. Hierdoor blijft de doorrijhoogte voor vrachtwagens eronder gewaarborgd zonder dat de spoorbaan meters omhoog hoeft te klimmen op een steil talud.
Bij een groot knooppunt buigt een verbindingsboog hoog boven het landschap. Vanwege de wringing in de bocht is hier gekozen voor een kokerligger. De gesloten, holle doorsnede van deze specifieke balkbrug is extreem stijf. Waar een gewone ligger zou torderen onder de excentrische belasting van een zware truck in de buitenbocht, houdt de koker de constructie stabiel en strak.
Eurocodes vormen het onwrikbare fundament voor het berekenen van balkbruggen. Alles draait om veiligheid. NEN-EN 1991-2 specificeert de verkeersbelastingen op bruggen. De modellen voor aslasten en gelijkmatig verdeelde belastingen. Onverbiddelijk. Voor de feitelijke dimensionering van de liggers zijn NEN-EN 1992 (voor beton), NEN-EN 1993 (voor staal) of NEN-EN 1994 (voor staal-betonverbindingen) de leidraad. Het Besluit bouwen leefomgeving (BBL) stelt de overkoepelende prestatie-eisen. Veiligheid, gezondheid en duurzaamheid in één wettelijk kader gevangen.
Rijkswaterstaat hanteert daarnaast de Richtlijnen Ontwerp Kunstwerken (ROK). Specifieke eisen voor de nationale infrastructuur. Deze gaan vaak verder dan de standaard normering. Ze focussen op een levensduur van honderd jaar. Ook de Europese Verordening Bouwproducten (CPR) is relevant voor de praktijk. Prefab liggers moeten voorzien zijn van een CE-markering. Een verklaring van de fabrikant dat het product voldoet aan de geharmoniseerde Europese normen. Geen CE-markering betekent simpelweg geen toegang tot de bouwplaats. Voor bestaande balkbruggen biedt de NEN 8700-serie uitkomst bij de beoordeling van de constructieve veiligheid. Herberekenen is essentieel bij veranderend gebruik of zwaarder transport.
De boomstam over de beek als archetype. De mensheid begon met de simpelste vorm van overbruggen: een horizontale ligger die rust op twee oevers. Romeinse ingenieurs verfijnden dit concept met houten jukbruggen, maar de technische evolutie stagneerde eeuwenlang door de beperkingen van natuursteen en hout. Tot de industriële revolutie de boel openbrak. Smeedijzer en later staal boden treksterkte die steen miste. In de negentiende eeuw verschenen de eerste volwaardige ijzeren liggerbruggen, essentieel voor de opkomst van het spoor. Welijzeren liggers, vaak geklonken, vormden de eerste grote infrastructurele sprong voorwaarts. De krachtenverdeling werd voor het eerst wiskundig benaderd.
De echte omslag kwam rond 1900. Gewapend beton deed zijn intrede. Ineens was de vormvrijheid groter, maar de massa bleef een probleem. Eugène Freyssinet doorbrak dit in de jaren 30 met de uitvinding van voorgespannen beton. Door staalkabels in het beton onder trekspanning te zetten, werd de ligger actief belast tegen de toekomstige verkeersdruk in. Slanker bouwen werd eindelijk mogelijk. Na de Tweede Wereldoorlog explodeerde de behoefte aan snelle infrastructuur. Nederland koos massaal voor prefabricage. Het landschap vulde zich met gestandaardiseerde betonnen liggers, geproduceerd in geconditioneerde hallen. Snelheid boven alles. De evolutie verschoof van de zoektocht naar materiaal naar de optimalisatie van logistiek en montage-efficiëntie. Van handwerk naar een industrieel proces.