Vraag een kind een hoogspanningsmast te tekenen en zonder uitzondering verschijnt er een zogeheten vakwerkmast. Ze zijn onlosmakelijk verbonden met de identiteit van hoogspanning.

Vakwerkmasten (of in het Engels: lattice towers) zijn het soort hoogspanningsmast dat mensen voor ogen hebben als ze aan een hoogspanningslijn denken, zoals kinderen ze tekenen, zoals actiegroepen en filmmakers ze gebruiken en zoals de hele wereld hoogspanning kent. 'Eiffeltorens' met tientallen knoopplaten, honderden metalen latten en duizenden bouten. De consstructie heeft in de meeste gevallen een beetje een figuurvorm. Hoog en slank, vier poten, een toren, armen naar weerszijden en een top. Vakwerkmasten zijn veelzijdig, sterk, licht en goedkoop, ze laten zich goed aanpassen aan maatwerk, ze vangen weinig wind en zijn eenvoudig te fabriceren en te bouwen. 

Vakwerkmasten bij trafostation Hengelo Weideweg (foto Peter Schokkenbroek)

Over de hele wereld, in alle spanningen, klimaten en door de hele geschiedenis van elektriciteitsnetten zijn vakwerkmasten alomtegenwoordig. Daardoor zijn ze het belangrijkste icoon geworden van hoogspanning in het algemeen. Foto met uitzicht vanaf Hengelo Weideweg door Peter Schokkenbroek.

Driehoeken, drukkrachten en trekkrachten

Metalen latten kunnen slecht tegen drukkrachten, maar juist heel goed tegen trekkrachten. Als je de mastconstructie scherp bekijkt kan je zien dat hij een raamwerk van driehoeken is en dat er eigenlijk maar vier latten in de hele mast op drukkrachten worden belast. Dat zijn de vier zogeheten randstaven: de dikke, zware ijzers die de hoeken van de toren vormen en die vanaf het topje helemaal omlaag lopen tot aan de fundatie. Voor alle andere latten in de constructie geldt dat een drukkracht in de lat altijd wordt tegengehouden door een andere lat die op hetzelfde moment een trekkracht te verwerken krijgt. Of je de toren nu wil wokkelen, schuin weg wil duwen, in elkaar wil knijpen of probeert te knikken, elke drukkracht die in het raamwerk ontstaat wordt al snel opgevangen door een andere lat die door dezelfde kracht op trek wordt belast. Op die manier is een vakwerkconstructie veel sterker dan de individuele latten en balken doen vermoeden.

Schuindrukken van een vakwerk

Wanneer je het vakwerk schuin probeert te drukken, zullen de blauwe latten op druk worden belast. In jargon gaan ze dan al snel uitknikken. In de praktijk gebeurt dat niet omdat de groene latten tegelijk door precies dezelfde kracht op trek worden belast. Dat is geen probleem voor ze en de groene latten beschermen de blauwe latten tegen drukkrachten. Het netto resultaat is dat je de gehele constructie wel schuin kan duwen, maar dat hij amper vervormt.

Een vakwerkconstructie is in feite een soort koker: hol van binnen en de wanden omsluiten hem. Bij een metalen buis is dat een continue wand, maar een vakwerkmast is grotendeels open en de latten volgen de hoofdkrachten die in de toren kunnen optreden. Omdat de toren doorgaans breder is dan die van een buismast is de constructie wat stijver. Een hoekmast zal daardoor nauwelijks zijwaarts uitbuigen en de kans op metaalmoeheid in de individuele latten is kleiner dan die in een ronde buis die vol op de wint staat. Verder scheelt het materiaal: je zou het niet zeggen, maar meestal is een vakwerkmast lichter van gewicht dan een buismast van vergelijkbare hoogte of omvang.

Kleine onderdelen, grote constructievrijheid

Een ander voordeel van een vakwerkmast is dat hij uit honderden latten bestaat die per stuk relatief klein zijn. Tegenwoordig zet men dit soort masten met grote kranen (of in berggebieden, met helikopters) in elkaar uit een handvol subgedeelten die op de grond alvast in elkaar worden gesleuteld.

In elkaar zetten van een vakwerkmast

Broekstuk in elkaar zetten (Gerard)Tegenwoordig worden vakwerkmasten gewoon met een fikse kraan in elkaar gezet. De mastdelen wegen eenvoudig vijf tot tien ton elk. Met een paar man  en een telscoopkraan zet je in één of twee dagen de hele mast in elkaar. Maar als het nodig is, zou het ook lat voor lat nog kunnen. Foto's door Gerard Nachbar.

Maar vroeger kwam het vaak voor dat je met de kraan niet op de constructieplek kon komen zodat het met een klimkraan of zelfs met een lier op handkracht moest gebeuren. Lat voor lat werd de mast dan langzaam van onder tot boven opgebouwd. Een hele klus, maar de enige manier als je in een zompig moeras tijdens de oorlog een verbinding aan moet leggen.

Oh, wacht even, Utrechtseweg 310 belt. Wat zeg je? Een aftak op het gele circuit? Gaan we regelen.

Nieuwe bizarre aftak op de hoogspanningsmast gezet

Vakwerkmasten zijn buitengewoon gebruiksvriendelijk als er maatwerk moet worden geleverd. Je kan het zo gek niet verzinnen of het kan worden gebouwd, ongeacht of het er nu bij was ontworpen of dat het een later aangebrachte reconstructie is. Foto door Hans Nienhuis.

Metalen latten en knoopplaten staan het eenvoudig toe om maatwerk te leveren. Moet er een extra arm aan worden gezet? Geen probleem, even wat knoopplaten vervangen en je schroeft hem zo vast. Deze flexibiliteit zorgt ervoor dat bijna alle mogelijke overkruisingen, fasewissels en rare aftakken te maken zijn zonder dat er een geheel nieuwe mast moet worden gebouwd. En zelfs als dat al moet, dan kan het ontwerp ervan alsnog weer geconformeerd worden aan de standaard die voor de rest van de lijn geldt. 

Een vakwerkmast laat zich bij dat werk ook betrekkelijk eenvoudig beklimmen. Dat is misschien wat ongewenst bij jongelui met lef en een biertje teveel op, maar het is juist heel handig bij onderhoud: een klimtuig en het wakker schudden van het kind in jezelf is in principe voldoende om dat hele grote klimrek te bedwingen, gewapend met gereedschap, verf of wat je die dag ook maar nodig hebt als onverschrokken line worker

Relatief ongevoelig voor wind

Een vakwerkmast is een open constructie. Het frontaal- of zijoppervlak is voor het grootste deel een open gat. De wind heeft daar weinig vat op en baast er gewoon dwars doorheen. Daardoor kunnen vakwerkmasten onwaarschijnlijk hoge windsnelheden doorstaan zonder dat er direct problemen ontstaan.

Hoogspanningslijn in stormgeweld, foto door Tom Börger

Op 18 januari 2018 zwaaide er wat in hoogspanningsland. België, Nederland, Duitsland en Denemarken hadden last van een zware storm. Een ndrukwekkend (of zeg maar gerust angstaanjagend) gezicht, maar de mastlichamen zelf hebben weinig problemen met de wind die er grotendeels dwars doorheen blaast. Foto door Tom Börger.

Opvallend onopvallend

Hoe verstop je een hoogspanningsmast? Niet? Dat zal je meevallen. Een vakwerkmast is een open constructie waar je grotendeels doorheen kan kijken. Vanaf de grond tegen de lucht blijf je hem wel zien, maar in een berglandschap komt het voor dat je de hoogspanningsmast tegen de achtergrond van een bergwand of bos ziet. Vakwerk toont die achtergrond dwars door het mastlichaam heen. Door de metalen latten in een goede kleur te verven (groen in bossen, grijsbruin in kale bergen) kan je de mast behoorlijk goed laten opgaan of zelfs verdwijnen in het landschap. Met een buismast lukt dat veel slechter.

Zoek de hoogspanningsmast
Zoek de hoogspanningsmast! Foto in de Alpen door Hans Nienhuis.

Nu zit je hier op HoogspanningsNet, gerund door mensen die er helemaal geen problemen mee hebben als een hoogspanningsmast zichtbaar in het landschap staat. Want een van de leukste dingen aan het zien (of het willen zien) van hoogspanningsmasten is de oneindige variatie die je tegenkomt. Het kijken naar de hoogspanningsmasten is iets wat je mee kan nemen op vakantie en voor wie er schik in heeft is er altijd meer te zien of te beleven. Van groot tot klein, van oud tot nieuw, in tientallen configuraties en oneindig veel ontwerpen. Soms is een ontwerp evenwichtig en fraai gelukt, met oog voor esthetiek en balans. Maar het komt ook voor dat zelfs pylon geeks elkaar aankijken en man man man mompelen.

De achilleshiel: verf en ijzel

Zijn er dan helemaal geen nadelen aan vakwerkmasten? Toch wel. Vakwerkconstructies zijn van alle tijden, maar om een of andere reden wordt het door de meeste mensen geassocieerd met iets van vroeger. Buismasten vindt men moderner en beter in het landschap passen. Hoewel…

Protest tegen wintracks in Zeeland

De paradox met het beter inpassen van een buismast die eigenlijk probeert te zeggen doe maar alsof ik er niet ben is al decennialang voer voor bijna religieuze discussies in hoogspanningsland. En niet alleen voor pylon geeks, want ook landschapsarchitecten zoals Jhon van Veelen (die van het onvolprezen boekje De schoonheid van hoogspanningslijnen in het Hollandse landschap) beschreven deze opmerkelijke paradox al decennia geleden.

In elk geval zijn vakwerkmasten goed in het verdragen van allerlei soorten vervelend weer, maar tegen één ding kunnen ze bijzonder slecht: ijzel.

Bij ijzel kan zich ijs afzetten op de draden, die daardoor steeds zwaarder worden. Dat is voor een buismast al afzien, maar vakwerkmasten hebben het bijkomende probleem dat hun eigen constructie ook gevoelig is voor ijsafzetting door het grote totaaloppervlak van alle latten. Elk jaar bezwijken er op de wereld wel een paar vakwerkverbindingen onder het gewicht van een laag ijzel of plaksneeuw die normaal gesproken zeldzaam is, maar over de hele wereld gezien altijd wel weer ergens de kop op steekt. Dat hoeft niet altijd in Quebéc of Siberië te zijn, want in 1966, 1987 en 2005 hebben we ook schades door ijzel en plaksneeuw in ons eigen gebied meegemaakt. Met name 1987 springt eruit omdat de ijzelsituatie van toen grote schade aan bomen en infrastructuur veroorzaakte en de boeken in ging als De IJzelramp. Op diezelfde dag bezweken ook een handvol hoogspanningslijnen in Drenthe en Groningen, zie deze infographic (poster) van Tom Börger voor meer informatie. 

IJzelramp van 1987, foto via Wikipedia

De IJzelramp uit 1987 in Drenthe en Groningen toonde aan dat ook in Nederland voldoende ijzel kan vallen om de draden en de masten zo zwaar te maken dat ze bezwijken onder het gewicht. De EGD was not amused en de overheid ook niet: sindsdien gelden er extra strenge NEN-normen voor het te verdragen ijsgewicht waaraan hoogspanningsmasten in Drenthe en Groningen moeten voldoen. Foto via Wikipedia.

Hetzelfde probleem met het grote oppervlak van alle latten zien we ook bij het schilderen van vakwerkmasten. Om ze tegen roest te beschermen moeten ze zo nu en dan van een verse laag verf worden voorzien.
En als er één eh.. takkewerk is, dan is het wel het schilderen van een hoogspanningsmast. Er lijkt maar geen einde te komen aan al die latten, waarvan er geen eentje mag worden overgeslagen en die allemaal aan alle zijdes in de verf moeten zitten. En als ie dan eindelijk klaar is, dan mag je er nog 227 andere mastposities doen… Buismasten hebben daar veel minder last van, hoewel ook daar weer een probleem is dat niet onderschat mag worden: hoe beklim je een buismast, hoe hou je je vast en hoe inspecteer je de binnenkant?

In Nederland worden eigenlijk geen nieuwe vakwerkmasten meer gebouwd. In België slechts nog mondjesmaat. Denemarken is zelfs bezig met het actief ondergronds stoppen van alle verbindingen van 150 en 132 kV volgens een landelijk nedtagningsplan. Maar in andere landen zoals Frankrijk en Duitsland, in gebieden met bergen, plekken met minder mensen en niet te vergeten plaatsen waar functie voor de vorm gaat (zoals oostelijk Europa, delen van Amerika en Azië) zijn vakwerkmasten nog steeds de populairste constructie. En het ziet er niet naar uit dat dit de komende decennia verandert.