Innovation de l'Empa dans la construction de ponts : un excellent pont ferroviaire grâce aux câbles en carbone suisses

Une arche en réseau d'un blanc éclatant et d'une portée de 130 mètres supporte le nouveau pont frontalier près de Küstrin. 88 suspensions en carbone stabilisent la construction filigrane au-dessus de l'Oder. C'est la première fois au monde que de tels éléments de traction en plastique renforcé de fibres de carbone (PRFC) sont utilisés pour un pont ferroviaire - développés par la spin-off de l'Empa Carbo-Link et testés et expertisés à l'Empa. Ce nouveau matériau permet non seulement une construction particulièrement efficace en termes de matériaux, mais réduit aussi considérablement les émissions de CO₂ par rapport à une construction métallique traditionnelle. Pour cette construction pionnière, le pont a été doublement récompensé - par le prix britannique "Bridges International Award" et par le prix allemand de la construction de ponts.

Du carbone léger plutôt que des tonnes d'acier

Selon le jury du Prix allemand de la construction de ponts, le pont sur l'Oder de Küstrin n'est pas seulement considéré comme un chef-d'œuvre d'ingénierie, mais aussi comme une solution d'avenir sur le plan économique et de la durabilité. Les 88 suspensions en carbone réduisent considérablement le poids propre par rapport aux suspensions traditionnelles en acier plat. En effet, le PRFC offre une grande résistance à la traction et une meilleure résistance à la fatigue que l'acier - tout en étant nettement plus léger. Cela ouvre de nouvelles libertés de conception, comme le montre de manière impressionnante l'aspect aérien et transparent du pont sur l'Oder. De plus, l'économie de matériau réduit les coûts de construction et diminue à long terme les frais d'entretien.

Au total, l'utilisation des suspensions en PRFC a permis d'économiser environ 500 tonnes d'acier et 1350 tonnes de béton armé dans l'ensemble de la structure porteuse du pont. Une étude de durabilité menée par Urs Meier, pionnier des CFK et ancien membre de la direction de l'Empa, montre que la construction d'un pont en carbone a permis de réduire les émissions de gaz à effet de serre : La variante en carbone permet d'économiser environ 20 pour cent des émissions de CO₂ par rapport à une construction en acier.

Des exigences élevées pour le pont ferroviaire

Le pont ferroviaire sur l'Oder est un pont à deux voies en arc de réseau en construction composite, équipé de suspensions précontraintes en PRFC. Certes, de tels câbles en carbone ont déjà été utilisés sur un autre pont, mais c'est la première fois au monde qu'ils sont utilisés pour le transport ferroviaire lourd de marchandises. Les trains peuvent désormais franchir l'ouvrage à une vitesse allant jusqu'à 120 kilomètres par heure - ce qui a nécessité des tests approfondis et des procédures d'autorisation complexes.

Selon Lorenz Haspel, le chef de projet responsable au bureau d'ingénieurs schlaich bergermann partner, ce pont en carbone n'aurait pas été réalisable sans l'Empa. Les nouvelles suspensions en PRFC proviennent de la spin-off de l'Empa Carbo-Link à Fehraltorf - fondée par Andreas Winistörfer, CEO et ancien doctorant de l'Empa - et c'est déjà la deuxième fois qu'elles sont utilisées pour un pont en arc de réseau. "Pour le pont du métro de Stuttgart, nous avons utilisé pour la première fois de tels câbles en carbone comme éléments de traction fortement sollicités dans une arche en réseau", explique Haspel.

Les essais de fatigue pour le pont sur l'Oder ont été réalisés en grande partie par une équipe du département "Structural Engineering" de l'Empa autour de Robert Widmann et Dimitri Ott dans la halle de construction de l'Empa - et ils ont confirmé la résistance à la fatigue nécessaire du nouveau matériau CFK. Giovanni Terrasi, directeur du département "Mechanical Systems Engineering" de l'Empa, a en outre établi avec Christian Affolter l'expertise technique pour le pont qui vient d'être récompensé. "Nous avons ainsi créé la base d'une nouvelle génération de ponts en réseau filigrane avec des suspensions en carbone comme éléments porteurs", affirme Terrasi avec conviction.

Source : Empa