Algemene projectomschrijving
De stad Kopenhagen is een stad van cultuur, architectuur en fietsers. Een stad die in twee delen wordt gesplitst door de Kobenhavn havn, maar via diverse verbindende bruggen weer één geheel vormt.
Een van deze bruggen is de Lille Langebro, een nieuwe brug voor voetgangers en fietsers gelegen in het centrum van Kopenhagen. De dubbele draaibrug is in totaal 160 meter lang, maar oogt buitengewoon rank door een slim gebruik van 3D-gevormd staalmateriaal. De combinatie van een grote slankheid en een dubbele draaibrug maakte dit werk erg complex.
De opdrachtgever van de brug, Realdania, is een filantropische organisatie die projecten in Denemarken ondersteunt om de leefkwaliteit in bebouwde omgevingen te verbeteren. Vanuit deze doelstelling heeft de organisatie aan de stad Kopenhagen een fietsverbinding geschonken die fietsers, maar ook voetgangers, een veilige en snelle verbinding biedt tussen het centrum aan de ene zijde en Christianshavn aan de andere zijde.
Beschrijving staalconstructie en/of gebruik van staal
De bovenbouw is opgebouwd uit 4 stalen brugdelen. De twee buitenste overspanningen zijn vaste brugdelen; de twee binnenste overspanningen zijn draaibruggen uitgevoerd als gebalanceerde cantilever bruggen. Deze twee draaiende delen garanderen een horizontale doorvaartbreedte van 35 meter voor het drukke scheepvaartverkeer. De brug heeft in gesloten toestand een maximale horizontale vaarruimte van 20 meter en een verticale vaarruimte van 5,4 meter.
De bijzondere belijning van de brug ontstaat door toepassing van een grote hoeveelheid dubbel gebogen staalwerk. Dit 3D-gevormd staalwerk valt met name op zodra de brug opengaat en de twee centrale brugdelen wegdraaien. Als de brugdelen weer sluiten, grijpen de superslanke en asymmetrische delen verfijnd in elkaar en vormen ze een krachtige verbinding.
De specifieke eigenschappen van het materiaal staal worden hier optimaal benut; sterk, stijf en plooibaar. Door de combinatie van deze eigenschappen en de innovatieve ‘Central Moment Connection’ tussen de 2 bewegende delen, was het mogelijk om deze superslanke en elegant vormgegeven brug te realiseren.
De nieuwe iconische brug wordt door Kopenhagen inmiddels al aangeprezen als toeristische attractie, die tevens op overtuigende wijze bijdraagt aan het imago van Kopenhagen als één van de beste fietssteden ter wereld. Inmiddels maken ruim 10.000 inwoners van Kopenhagen nu dagelijks gebruik van de brug om op veilige, rustige én duurzame wijze hun bestemming te bereiken.
Bijzondere aspecten bouwkundig concept / ontwerp
De Lille Langebro is een brug met een zelden geëvenaarde complexiteit. Zij is gebogen in alle richtingen en kent geen enkel symmetrisch deel. Zonder moderne digitale technieken was het een onmogelijke opgave geweest om deze brug te realiseren. De eenvoudig en sierlijk ogende brug laat bij uitstek zien welke mogelijkheden het materiaal staal biedt, om een functioneel object uit te voeren tot een waar kunstwerk binnen een stedelijke omgeving.
De fiets- en voetgangersbrug Lille Langebro versterkt de waterkant van Kopenhagen en draagt bij aan haar reputatie als de beste stad ter wereld om te wandelen en te fietsen. De 160 meter lange horizontale draaibrug over de Christianshavn verbindt het uitzicht over de Vester Voldgade naadloos vanaf het stadhuis naar de haven en vervolgens over het water naar de Christianshavn aan de Langebrogade.
Het ontwerp van de brug wordt gekenmerkt door enkele bijzondere concepten. Ten eerste heeft de brug een elegante vorm die moeiteloos de lijn volgt van de ruimtelijke ringmuren en grachten van de historische wijk Christianshavn naar de tegenovergelegen kade.
Ten tweede is de constructie samengesteld uit driehoekige “vleugels” aan beide zijden van de brug. Deze beginnen benedendeks op de steunpunten en klimmen dan in een sinus-achtige curve geleidelijk op naar de middenoverspanning, alvorens weer neerwaarts af te buigen naar de tegenover gelegen kade. Deze vleugels geven de brug een duidelijke maar subtiele lijn waar licht schaduw elkaar ontmoeten.
Ten slotte biedt het gebogen brugprofiel een verrassend visueel spektakel wanneer de twee draaibare delen opengaan voor het laten passeren van schepen.
Bij de middenoverspanning is de constructie hoger dan aan de kades. Dit om de vereiste 5,4 m navigatieruimte voor boten mogelijk te maken. Samen met de gebogen uitlijning en verhoogde 'vleugels' betekent dit, dat uitzichten worden gemoduleerd in een geleidelijke onthulling van de omgeving. Bij deze dubbele draaibrug zijn de bewegingswerken discreet verborgen in de pieren waardoor de brug zijn ononderbroken vloeiende lijnen behoudt. De brug bestaat uit 4 brugdelen die in totaal 5 overspanningen vormen. De aanbruggen van 42 en 44 m aan weerszijden en 2 draaiende delen van in totaal 89 m in het midden. De Lille Langebro heeft een minimale vrije breedte van 7 m, die ruimte biedt aan 2 rijstroken, te weten een voetpad van 3 meter en een fietspad van 4 meter.
De hoofddraagconstructie is uitgevoerd in uniform gebroken wit, waarbij de gebogen vorm wordt benadrukt en het veranderende licht, weerkaatst door het water, wordt opgevangen. De pierarmen hebben een contrasterende donkergrijze kleur om hun visuele impact te minimaliseren en de vloeiende lijnen van de brug verder te versterken. Het leuningwerk is gemaakt van geborsteld roestvrij staal, met een lichtgewicht roestvrijstalen mesh-vulling voor transparantie. Het leuningwerk volgt ook volledig de dubbelgekromde curve van de brug. Verborgen LED-verlichting in de leuningen verlicht zowel het dek als de vleugels; 's nachts verschijnt de brug als een lint van kronkelend licht tussen de landhoofden.
Bijzondere constructieve slimmigheden / detailleringen
De elegante vorm van de nieuwe draaibrug verbergt op geraffineerde wijze de functionele elementen van de brug, te weten de draaibare delen en de aandrijving. De aandrijfmotoren en de zwenklagers zijn weggewerkt in de holle brugpijlers, waarbij de hydraulisch aangedreven installaties geplaatst zijn in de holle ruimten van de buitenste brugdekken.
Naast de fraai weggewerkte aandrijving is de bovenbouw van de Lille Langebro zeer slank ontworpen, doordat de koppeling in het midden van de hoofdoverspanning tussen de twee draaiende delen niet op een traditionele, scharnierende, wijze zijn gekoppeld. Deze twee draaiende delen zijn in gesloten toestand aan elkaar gekoppeld middels een hydraulische momentverbinding. Deze innovatieve verbinding wordt de “Central Moment Connection” genoemd en zorgt voor een gunstiger momentverdeling in hoofdliggers van de brug.
Deze momentvaste verbinding wordt bereikt door het plaatsen van 2 hydraulische cilinders aan de binnenzijde van de kokerbalken van het brugdek. Het bovenste mechanisme wekt drukweerstand op terwijl het onderste mechanisme trekkracht opwekt. Het drukmechanisme zorgt er ook voor dat de bewegende brugdelen altijd in de juiste schuine of verticale stand komen op het draaipunt. Zodra de brug uitzet of krimpt door warmte, passen de hydraulische cilinders zich automatisch aan door uit te zetten of in te drukken, waarmee het evenwicht gehandhaafd blijft en de constructiehoogte minimaal kon worden ontworpen.
Naast een slankere constructie resulteert deze oplossing bijgevolg ook in een lichtere constructie. Hierdoor kan het bewegingswerk worden vereenvoudigd en wordt de belasting op de onderbouw gereduceerd. Daarmee draagt deze oplossing bij aan de duurzaamheid van de brug.
De ontwikkeling van een betrouwbare momentvaste verbinding (Central Moment Connection) is de sleutel tot de innovatie op het gebied van beweegbare bruggen. Het maakt op een innovatieve manier gebruik van reeds bestaande en beproefde technieken en levert hiermee significante voordelen ten opzichte van de meer traditionele systemen met pinvergrendeling.
Bijzondere aspecten uitvoering
De stalen bovenbouw van de brug is geheel in elkaar gelast in Krimpen aan den IJssel, in een speciaal vervaardigde mal die exact de verlopende vorm van de brug beschrijft. Deze methode is gekozen om de complexe, getoogde, vorm met buigingen in alle richtingen spanningsloos te kunnen bouwen. De driehoekvormige koker heeft namelijk een voortdurend veranderende geometrie en is samengesteld uit gezette platen die steeds in vorm verlopen.
De hoofdliggers zijn samengesteld uit verschillende plaatdelen, die afzonderlijk vervormd zijn. Elke plaatdeel kreeg een afzonderlijke mal, bepaald uit het 3D model van de brug, om zo de maatvoering te kunnen controleren. Uiteindelijk kwam het vervormen en persen van de vorm aan op het vakmanschap.
Nadat de plaatelementen op hun positie in de mal waren gebracht, werden deze met grote omzichtigheid aan elkaar gelast, om te voorkomen dat er alsnog spanningen in de constructie zouden ontstaan. Daarna werden de verstijvingen erin gelast. In de mal was ook een bouwzeeg opgenomen. Dat is de blijvende kromming die de brug beschrijft, vermeerderd met de doorbuigingen die ontstaan door het eigengewicht van de liggers en de panelen.
Nadat de brugdelen uit de mal kwamen, is de uiteindelijke vorm van de delen 3D ingemeten en vergeleken met de theorie. De uiteinden van de driehoekige hoofdliggers van de verschillende draaiende delen moeten uiteindelijk naadloos op elkaar aansluiten als de brug gesloten is. Afwijkingen als gevolg van restspanningen en fysische eigenschappen moesten hiervoor worden gecorrigeerd. Kleine vervormingen aan de uiteinden werden gecorrigeerd door lokaal warmstoken van het staal. Nadat de draaiende delen gereed waren, is er een proefpassing gedaan ter plaatse van de hydraulische momentconnectie. Tevens zijn in deze proefpassing, na inmeting van de onderbouw met zwenklager, de voet van de pierarmen exact op hoogte gemachineerd, zodat deze op locatie in Denemarken perfect zou passen en sluiten.
Aansluitend op de proefpassing is de roestvrijstalen leuning gemonteerd op de vier brugsecties. In deze leuning, die de kromming van de brug naadloos volgt, zijn tevens de led armaturen opgenomen ter verlichting op de brug. Gelijktijdig is de hydraulische cilinder met de trek- en drukcilinders van de ‘Central Moment Connection’ in de twee bewegende delen geïnstalleerd.
Zowel de haven als het omliggende gebied waar de nieuwe brug is gebouwd, betreft een drukke binnenstedelijke omgeving, die bovendien niet zondermeer toegankelijk is voor bouwverkeer. De bouwcombinatie heeft derhalve een uitgekiend plan ontwikkeld om de hinder voor het centrum van Kopenhagen, waar bovendien veel historische gebouwen staan, tot een minimum te beperken. De 4 stalen brugdelen, variërend in gewicht van 120 tot 180 ton, zijn allen in het geheel in de werkplaatsen van Hollandia vervaardigd en per ponton naar de bouwplaats in Kopenhagen gebracht. Gedurende de realisatie van de brug is de haven van Kopenhagen hierdoor ongehinderd open geweest voor het scheepvaartverkeer, met uitzondering van een tweedaagse sluiting van de vaargeul voor het plaatsen en monteren van de brugdelen. Het testen en inregelen van de brugbediening, vond tussen de scheepvaart door plaats.
Bijzondere functionele aspecten van het bouwwerk
Door het uitgekiende ontwerp is de Lille Langebro een lage, elegante brug geworden, die moeiteloos opgaat in het landschap, en ook een waar kunstwerk dat het stadsaanzicht van Kopenhagen verrijkt. De meer dan 10.000 fietsers en voetgangers die nu dagelijks gebruikmaken van deze veilige en snellere route, in plaats van de drukke verkeersbrug Langebro even verderop, kunnen dit beamen.
Met het ontwikkelen van de ‘Central Moment Connection’ heeft het bouwteam een grote stap gezet in de ontwikkeling van beweegbare bruggen. Deze innovatie biedt architecten en bouwers meer vrijheid om nóg mooiere bruggen te ontwerpen en te bouwen. Daarnaast is het horizontale draaimechanisme zo ontworpen en gebouwd dat het energieverbruik, in vergelijking met andere wijzen van openen, aanzienlijk is gereduceerd omdat er geen zwaartekracht overwonnen behoeft te worden.
Door gebruik te maken van LED lampjes in de lengte van de gehele brug ontstaat een mooi en smaakvol lint van verlichting tussen de beide landhoofden, die een goede bereikbaarheid in het donker garanderen en bovendien slechts een beperkte CO2 uitstoot geven.
Duurzaamheid
“Duurzaamheid nu en duurzaamheid voor de toekomst”; Met dit idee is de Lille Langebro ontworpen en gebouwd. Dit is onder meer terug te vinden in de hieronder genoemde aspecten:
- Minder milieubelasting in de toekomst; De nieuwe separate, en dus veiliger, fiets- en voetgangersbrug ontlast de bestaande gecombineerde verkeersbrug Langebro en zal hiermee fietsers en voetgangers eerder aanmoedigen deze milieuvriendelijke vormen van transport te kiezen boven een rit met de auto.
- Lange levensduur; door de samenwerking tussen architect, constructeurs en bouwers is een brugontwerp ontstaan, dat een levensduur voor de brug van 100 jaar garandeert.
- Onderhoudsvriendelijk ontwerp; door een uitgekiende keuze van hoogwaardige materialen en onderdelen kunnen de onderhoudskosten over de gehele levensduur van de brug sterk worden gereduceerd.
Gedurende alle fases van ontwerpen en bouwen van de brug hebben omgeving, duurzaamheid en maatschappelijk belang voorop gestaan. Deze aanpak heeft geleid tot een brug met een ontwerplevensduur van 100 jaar die bovenal voor zowel de opdrachtgever als de inwoners van Kopenhagen een duurzame en goed passende infrastructurele constructie oplevert met zeer hoge materiaalkwaliteit.
Materiaalgebruik (efficiëntie)
- De vorm van de brug is zodanig ontworpen en ontwikkeld dat de variërende diepten voldoen aan de constructie-eisen voor de brug als geheel en tegelijkertijd zorgden voor een zo efficiënt mogelijk materiaalgebruik.
- Toepassing van de “Central moment connection” (de momentvaste-verbinding):
Dit innovatieve vergrendelingsmechanisme maakt een slanker en met name lichter, brugontwerp mogelijk, waardoor er aanzienlijk op materiaal is bespaard. Dit in tegenstelling tot de traditionele borgpennen.
Energiegebruik en verbruik tijdens bouw en gebruik
- Toepassing van het “Counter-balanced swing mechanism”; dit resulteert in een relatief lager energieverbruik voor het openen en sluiten van de brugdelen.
- Door toepassing van de momentvaste-verbinding konden de draaiende brugdelen lichter worden geconstrueerd waardoor ook een lichter bewegingswerk volstaat. Dit levert een aanzienlijke energiebesparing op tijdens het openen en sluiten van de brug.
- Door gebruik te maken van LED lampjes in de lengte van de gehele brug ontstaat een mooi en smaakvol lint van verlichting tussen de beide landhoofden, die toch slechts een beperkte CO2 uitstoot geven.
Mate van overlast (bouwwerkzaamheden) voor mens en dier
- Fabricage in de fabriek. De brugdelen zijn geheel vervaardigd in de werkplaatsen van Hollandia Infra onder gecontroleerde omstandigheden, waardoor de brug in zeer korte tijd op de bouwlocatie kon worden gemonteerd. Hierdoor is de milieu-impact op de bouwplaats en de omgeving tot een minimum teruggebracht.
- Recyclebaar; de brug is zo ontworpen en gemonteerd, dat deze eenvoudigweg kan worden gedemonteerd door een eveneens korte “omgekeerde montage methode”, hetgeen weinig milieubelasting oplevert in de toekomst.
- De brug is stiller in gebruik door toepassing van bovengenoemde technieken, waardoor de geluidshinder, voor de toch al drukke stadsomgeving, aanzienlijk wordt gereduceerd.
- Aparte rijbanen voor fietsers en voor voetgangers garanderen een hogere verkeersveiligheid voor de gebruikers.
Innovaties op product-, concept- en bouwniveau
Milieu, duurzaamheid en innovatie speelden binnen het ontwerp en de bouw van deze brug een cruciale rol. Deze aanpak heeft ervoor gezorgd dat er een brug met een levensduur van 100 jaar is gecreëerd.
Het toepassen van de innovatieve “Central Moment Connection' is fundamenteel geweest voor de architect om het huidige duurzame ontwerp te kunnen realiseren. Door deze innovatieve momentvaste verbinding was het mogelijk een slanker en lichter brugprofiel te bouwen. Dit heeft geleid tot een vermindering van het gebruik van grondstoffen en materialen bij de realisatie. Zonder toepassing van dit mechanisme zou er veel meer materiaal, energie en helling benodigd zijn geweest dan nu het geval is. Tevens zorgt de Central Moment Connection voor een verbetering ten aanzien van betrouwbaarheid en benodigd onderhoud van en aan de brug, waardoor het een goede uitkomst is en er meer architectonische vrijheid ontstaat.
Daarnaast ontstaat een reductie in energieverbruik door de toepassing van het “counter-balanced swing mechanism”, hetgeen ook een verbetering is t.o.v. de traditionele borgpennen.
