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

Un arc en réseau d'un blanc éclatant avec une portée de 130 mètres soutient le nouveau pont frontalier près de Küstrin. 88 suspentes en carbone stabilisent la construction délicate 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 (CFK) sont utilisés dans un pont ferroviaire - développés par la spin-off de l'Empa Carbo-Link et testés ainsi qu'évalués à l'Empa. Ce matériau innovant permet non seulement une construction particulièrement efficace en termes de matériaux, mais réduit également considérablement les émissions de CO2 par rapport à une construction en acier conventionnelle. Pour cette construction pionnière, le pont a été récompensé à deux reprises – par le «Bridges International Award» britannique et le prix allemand de la construction de ponts.

Carbone léger au lieu de l'acier lourd Le jury du prix allemand de la construction de ponts considère le pont de l'Oder de Küstrin non seulement comme un chef-d'œuvre technique, mais aussi comme visionnaire en termes d'économie et de durabilité. Les 88 suspentes en carbone réduisent considérablement le poids propre par rapport aux suspentes en acier plates traditionnelles. En effet, le CFK offre une résistance à la traction élevée et une meilleure résistance à la fatigue que l'acier – à un poids nettement inférieur. Cela ouvre de nouvelles libertés de conception, comme le montre de manière impressionnante l'apparence aérienne et transparente du pont de l'Oder. De plus, l'économie de matériaux réduit les coûts de construction et diminue à long terme les coûts d'entretien.

Au total, grâce à l'utilisation des suspentes en CFK, environ 500 tonnes d'acier et 1350 tonnes de béton armé ont pu être économisées dans la structure porteuse globale du pont. Une étude de durabilité menée par Urs Meier, pionnier du CFK et ancien membre de la direction de l'Empa, montre que la variante carbone permet d'économiser environ 20 % des émissions de CO2 par rapport à une construction en acier.

Exigences élevées pour le pont ferroviaire Le pont ferroviaire sur l'Oder est un pont à arc en réseau à deux voies dans une construction composite, équipé de suspentes en CFK précontraintes. Certes, ces câbles en carbone ont déjà été utilisés dans un autre pont, mais c'est ici qu'ils ont été utilisés pour la première fois dans le monde pour le transport de fret ferroviaire lourd. Les trains peuvent désormais traverser la structure à des vitesses allant jusqu'à 120 kilomètres par heure – ce qui a nécessité de nombreux tests et des procédures d'approbation fastidieuses.

Selon Lorenz Haspel, chef de projet chez le bureau d'études schlaich bergermann partner, ce pont en carbone n'aurait pas été réalisable sans l'Empa. Les suspentes innovantes en CFK proviennent de Carbo-Link, une spin-off de l'Empa à Fehraltorf – fondée par Andreas Winistörfer, PDG et ancien doctorant de l'Empa – et ont maintenant été utilisées pour la deuxième fois dans un pont à arc en réseau. «Sur le pont de la ville de Stuttgart, nous avons utilisé pour la première fois ces câbles en carbone comme éléments de traction fortement sollicités dans un arc en réseau», explique Haspel.

Les essais de fatigue pour le pont de l'Oder ont été principalement effectués par une équipe du département «Structural Engineering» de l'Empa dirigée par Robert Widmann et Dimitri Ott dans le hall de construction de l'Empa – et ont ainsi confirmé la résistance à long terme nécessaire du nouveau matériau CFK. Giovanni Terrasi, chef du département «Mechanical Systems Engineering» de l'Empa, a également, en collaboration avec Christian Affolter, rédigé l'expertise technique pour le pont désormais primé. «Nous avons ainsi posé les bases d'une nouvelle génération de ponts à arc en réseau délicats avec des suspentes en carbone comme éléments porteurs», est convaincu Terrasi.

Contact média :
Prof. Dr. Giovanni Terrasi
Mechanical Systems Engineering
Tel. +41 58 765 41 17
giovanni.terrasi@empa.ch