Middeleeuwse stadskraan

Middeleeuwse stadskraan

Interview reconstructie middeleeuwse stadskraan in Utrecht [1]

Het interview is gehouden met Paul Groen en Liesbeth Bouwhuis. Paul Groen is directeur-eigenaar van het monumentenadviesbureau EAG Monuments met een specialisatie in molens. Liesbeth Bouwhuis is projectleider van de bouw van de Utrechtse stadskraan bij Stichting Stadskraan en Ambachtsschool Vreeswijk.

Een impressie van de gereconstrueerde stadskraan op de beoogde locatie. Bron: Stichting Stadskraan.

    1. Kunnen jullie iets vertellen over de aanleiding voor de reconstructie van een historische stadskraan?

Een aantal mensen in onze projectgroep werkt al jarenlang samen om, binnen een sociale doelstelling van leer/werkproject, bijzondere objecten te bouwen in de openbare ruimte. Zo zijn bijvoorbeeld Het Statenjacht “de Utrecht”, de reconstructie van het Romeinse schip De Meern 1, kunstwerk de Woodchapel in het Máximapark en vele andere projecten tot stand gekomen.

    1. Wat is het doel van de reconstructie van de historische stadskraan?

Zoals net aangehaald, is het doel het opleiden en bieden van werkervaring in de ambachtelijke houtbouw aan mensen die in het ’gewone’ schoolsysteem niet gedijen, mensen die vanwege allerlei redenen moeten omscholen, mensen uit uitkeringssituaties, nieuwkomers, etc.

Door het bieden van een praktische opleiding en werkervaring ontstaan nieuwe (duurzame) mogelijkheden op de arbeidsmarkt. In onze visie is samenwerken aan een project met historische, culturele en/of kunstzinnige waarde belangrijk, omdat mensen van allerlei achtergronden samenwerken om een uniek object in de openbare ruimte te realiseren. Het werk komt zo voorop te staan en er ontstaat een hechte groep leerlingen die op allerlei verschillende niveaus samenwerkt.

    1. Waarom ben je (Paul Groen) bij dit project betrokken? Je kennisdomein ligt toch bij molens? Is er een relatie tussen een molen en een historische havenkraan?

Net als een molen is een houten kraan een middeleeuwse machine en ik ben nu eenmaal goed in oude werktuigbouwkunde.

    1. Wat was er voor onderzoek nodig voor de realisatie van een goede reconstructie van zo’n historische stadskraan? Is bijvoorbeeld bekend hoe de Stadskraan in Utrecht eruit gezien heeft?

Erik Meulenbelt, Jan van Seumeren en Liesbeth Bouwhuis (zij hebben zitting in het bestuur van de Stichting Stadskraan Utrecht of zijn adviseur voor deze stichting) hebben een aantal stadskranen in Duitsland bestudeerd. Verder heeft Erik op basis van oude schilderijen en tekeningen en het oude fundament een zo goed mogelijke reconstructie gemaakt. In die schil heb ik op basis van de constructieprincipes een kraan ontworpen.

Reconstructietekening van de stadskraan die momenteel gebouwd wordt. Bron: Stichting Stadskraan.

    1. Hebben jullie elders in Europa nog bestaande historische kranen bezocht, en zo ja, welke en wat hebben jullie daar van kunnen leren?

De oude stadskranen die zijn bestudeerd, zijn die van Lüneburg en Rostock. Een moderne kraan heeft trekspanningen en drukspanningen in de constructie. Een middeleeuwse kraan alleen drukspanningen, omdat alle houtverbindingen pas stabiel worden als ze door optredende (hijs)krachten worden dichtgedrukt. Dat wisten we natuurlijk al, maar de bestudeerde kranen bevestigen dit ook. Verder is er altijd een tegenstelling in het ontwerp. De tredwielen wil je zo groot mogelijk hebben om maximaal hijskracht te verkrijgen, terwijl de draaikrans zo klein mogelijk moet zijn om de kraan licht te laten zwenken, waarbij de tredwielen en de kap met de mast meezwenken. In Utrecht kon het niet anders dan dat men daarvoor kromme stijlen had toegepast. Vroeger was hout natuurlijk in alle soorten en maten volop verkrijgbaar. Het heeft ons nu heel wat moeite gekost om deze kromme stijlen te vinden.

Links; De stadskraan van Lüneburg. Foto: K. Boeder, en rechts; De stadskraan van Rostock. Foto: Dreamstime.

    1. Hoe functioneerde zo’n middeleeuwse Stadskraan?

De kraan heeft twee tredwielen met een trommel ertussen die met twee brillagers bevestigd zijn aan de mast. Tijdens het hijsen wordt het hijstouw om de trommel opgewonden en bij het laten zakken van de hijslast, wordt het touw weer afgewonden van de trommel. Boven in de kraan zit rond de mast een schijf met centreerwielen die in het boventafelement van de houtconstructie draaien. Deze schijf houdt de mast recht. De giek zit met een korbeel aan de mast vast. Het hijstouw loopt boven over de giek naar de haak. Onder aan de mast zitten twee zwenkbomen waarmee de giek kan zwenken. De hele kraan wordt dus met spierkracht van mensen bediend.

De kraan was een echte overslagkraan die bij de waag naast het stadshuis stond. Alle goederen werden gewogen, waarna accijns werd geheven. De maximale hijslast was niet zo hoog. Ca 1,5 tot 2 ton. Een vat wijn of een kist vol graan stond echter wel binnen een minuut op de kade.

    1. Waar spreek je over bij een middeleeuwse Stadskraan? Gaat het om een installatie of om een werktuig? Kun je dat toelichten?

Dat is voer voor etymologen. [2]

    1. Wordt de reconstructie geheel volgens oude traditionele technieken en met historisch gereedschap gemaakt, of worden er ook moderne gereedschappen en verbindingstechnieken ingezet? Als dat laatste het geval is, kunnen jullie uitleggen waar de grens ligt.

We leiden ambachtslieden op, dus er wordt ook modern gereedschap gebruikt. Maar heel veel is handwerk met hamer, beitel, dissel, schaaf en zaag, Alle houtverbindingen zijn traditioneel uitgevoerd. De constructeur wilde nog her en der wat aanvullende verstevigingen en de kraan komt tegenwoordig op heipalen boven het water te staan, terwijl deze vroeger gewoon op de grond stond. Deze voorzieningen worden wel met moderne bevestigingsmiddelen aangebracht.

    1. Welke houtsoorten zijn met de reconstructie toegepast?

De gehele constructie is van eiken. Voor taaie onderdelen, zoals de velgen van de tredwielen, is iepen of essen toegepast. Deze onderdelen moeten taai zijn om trillingen en schokken tijdens het hijsen en draaien op te kunnen vangen. De bekleding wordt van douglas, omdat eiken nogal werkt.

    1. Dat de arm van de kraan ‘overdekt’ is, was dat in het verleden bewust gedaan om het kwetsbare touw te beschermen tegen weer en wind?

Ja, om zowel het kwetsbare touw als het hout van de giek te beschermen tegen weersinvloeden.

    1. Wordt in de gereconstrueerde kraan ook weer traditioneel touw toegepast?

Zo ver zijn we nog niet. We moeten kijken wat in de handel is.

    1. Waren er nog dilemma’s in het komen tot een reconstructie? En zo ja, kunnen jullie daar iets over zeggen?

Los van het zoeken naar de ruimte om de tredwielen erin te passen, waren er weinig dilemma’s. Wel was het behoorlijk puzzelen. Waar laat je bijvoorbeeld de trap om bovenin de constructie te komen?

    1. Wanneer is de reconstructie van de Stadskraan gereed en kunnen we die in Utrecht gaan bezichtigen?

Dit voorjaar is de kraan gereed. Hij staat dan op de Museumwerf in Vreeswijk. We zijn nu met de laatste onderdelen bezig. We komen nog geld tekort om de kraan helemaal af te maken en de nieuwe locatie in te richten, dus we zijn op dit moment druk doende om extra middelen te werven. Volgens plan wordt de kraan medio mei over het water vervoerd naar zijn definitieve plek aan de Monicabrug in Utrecht. Dit valt dan heel mooi samen met het jubileumjaar 900 jaar waterbeheer en 900 jaar Utrecht.

    1. Zijn er nog meer zaken die je (Paul Groen) wilt vertellen over deze bijzondere opdracht?

Het is hartverwarmend om te zien hoe die jonge mensen onder de bezielende leiding van leermeester Dimitri Marangos met hamer en beitel onderdeel voor onderdeel staan te maken. Als ze binnen komen hebben ze heel weinig ervaring en na het project zijn het hele goede timmerlui geworden. Wat ik ook zo leuk vindt, is dat iedereen dat ding een molen noemt, terwijl ik, als enige molenman het over een kraan heb! Verder hebben we een geweldig projectteam.

Links; De kap van de stadskraan in aanbouw. Op de foto is de constructie te zien met links een begin van de gebogen latten waar de douglas-bekleding overheen aangebracht wordt. Bron: Stichting Stads-kraan, en rechts; Eén van de twee tredwielen/ tredraderen in aanbouw. Bron: Stichting Stadskraan.

Er is ook een compacte brochure over de stadskraan, deze is hier te downloaden.

Voorbeeldberekening van een op te hijsen last

F1 = hijslast

S1 = helft diameter trommel = 0,5 x 400mm = 0,2m.

F2 = gewicht personen die in de tredwielen lopen = 2 x 80kg = 1600N.

S2 = helft diameter tredwiel = 0,5 x 3560mm = 1,78m. Echter de personen die in het tredwiel lopen, lopen niet exact op de halve diameter, maar minder. S2 = 0,5 x 3,56 x 0,5 = 0,89m.

Momentuitwendig

=

Momentinwendig

F1 x S1

=

F2 x S2

F1 x 0,2

=

1600 x 0,89

F1

=

(1600 x 0,89)/0,2

F1

=

7.120N = 712 kg (wrijving touw niet meegerekend)

Zijn het twee personen van elk 100kg, dan is de te hijsen last ca. 900 kg. Zou de diameter van de trommel worden verkleind, dan zal de op te hijsen last toenemen. Echter de trommeldiameter moet, in verband met inwendige krachten in het touw bij een te kleien diameter, minimaal 20x groter zijn dan de dikte van het touw. Bij deze stadskraan wordt een touw toegepast met een dikte van 20mm. De trommeldiameter moet daarom minimaal 40cm zijn. Het touw bij deze stadskraan loopt over katrollen en kan één keer ingeschoren (door een blok of katrol halen) worden waarmee de op te hijsen last kan worden verdubbeld naar 1424 kg (bij twee personen van elk 80 kg).

Op gegeven moment wordt de maximaal op te hijsen last niet meer bepaald door het aantal tredwielen, de diameter van de tredwielen of het aantal personen dat in de tredwielen loopt, maar de sterkte van het touw.

Aanvulling op het onderdeel touw

Bij het hijsen van lasten in vroege tijden waren touwen onmisbaar bij het vastmaken, het in evenwicht houden en/of het verplaatsen van lasten. Ook was het maken van lange touwen heel lang een probleem. Touwen waren om die reden in de middeleeuwen zeer kostbaar. Touw werd gemaakt van hennep of vlas. Henneptouw is het sterkste touw van natuurlijke vezel. Touw met een doorsnede van slechts 6 mm heeft een breekkracht van ca. 285 kg en bij een doorsnede van 16 mm gaat de breekkracht richting de 2 ton! Een formule om de veilige sterkte van touw te berekenen = (d x π)2 x 10,5. De d is de diameter van het touw en 10,5 een vast getal. Met deze formule wordt een vijfvoudige zekerheid aangehouden! Nat touw verliest 1/3 aan sterkte en henneptouw rot snel. Daarom werd het touw na gebruik zo snel mogelijk droog opgeslagen. Om de inwerking van vocht op touw tegen te gaan, werd touw ook wel geteerd. Hierdoor is het touw stijver en verliest bij nat worden ongeveer 1/5 van haar sterkte in vergelijking met ongeteerd touw. Dat touw kwetsbaar is voor vocht, is ook de reden dat de arm van de kraan ‘overdekt’ was om zowel het hout als het touw te beschermen tegen weersinvloeden.

Om de maximale hijslast te vergroten zou je ook de diameter van de trommel kunnen verkleinen. Bij de reconstructie van de stadskraan in Utrecht wordt een trommel toegepast met een diameter van ca. 40cm. Je zou dus kunnen besluiten om met een diameter van 20cm te werken, waardoor de hijslast aanzienlijk kan toenemen. Het nadeel van kleine diameters is echter, dat er in dat geval meer inwendige krachten op het touw ontstaan, omdat het in een kortere bocht om de trommel wordt gewonden. Een grotere diameter van de trommel heeft een gunstig effect op de levensduur van het touw.

Gebruikte literatuur

Scholten, G.A., Werktuigbouwkunde voor ambachtslieden. D. Mijs, Tiel (1901).

Voetnoten

[1] Dit interview heeft gestaan in nieuwsbrief #02, dd. 11-04-2022.

[2] Mooi antwoord. Het is nog niet zo eenvoudig om te duiden wanneer het gaat om een werktuig, installatie of machine. De bedoeling is in één van de volgende nieuwsbrieven daar uitvoerig bij stil te staan (een etymoloog bestudeert de herkomst van woorden).

Bouwhistorie
Willard van Reenen

KETELHUIS Van Nellefabriek

Vandaag (16/09/2022) de bouwhistorische opname in situ gedaan van het ketelhuis van de Van Nellefabriek. Een mooie en uitdagende opdracht waarbij de focus ligt op

Lees verder »
Artikel
Willard van Reenen

RenovatieTotaal

In het mei-nummer van het bouwblad RenovatieTotaal aandacht voor historische installaties. Het artikel is hier te downloaden.

Lees verder »
Nieuwsbrief
Willard van Reenen

Nieuwsbrief #02

De tweede nieuwsbrief over historische installaties, gereedschappen/ werktuigen en machines is uit.   Inhoudsopgave nieuwsbrief: VOORWOORD ONTWIKKELINGEN OP DE WEBSITE  HISTORISCH GEREEDSCHAP EN WERKTUIGEN –

Lees verder »