Birskopfsteg

Le 5 mars 2012, la nouvelle passerelle Birskopfsteg a été inaugurée à Bâle, à l'embouchure de la Birse dans le Rhin. La passerelle impressionne par sa construction extrêmement fine. Afin d'éviter les vibrations problématiques qui peuvent survenir avec ce type de construction, les ingénieurs ZPF ont optimisé le système statique jusqu'à ce que les fréquences propres ne soient plus critiques.

Concept

La situation

La nouvelle passerelle est située à l'embouchure de la Birse, entre l'espace vert «Birskopf» ; du côté bâlois et le parc rhénan «Birsfelder Rheinpark» ;. La zone dans laquelle se trouve le pont est un lieu de détente de proximité de la ville de Bâle et est très fréquentée en été.

La fine passerelle traverse le fleuve en décrivant une courbe douce. Afin de relier les deux rives par une ligne aussi claire et fine que possible, la structure porteuse devait être placée sous le revêtement. En raison de la pente admissible du pont et de la cote d'eau maximale, qui se trouve presque au niveau du terrain, les ingénieurs ont exclu une construction en arc de compression et un pont en bande tendue. La différence entre la cote d'eau maximale et les chemins existants a permis d'obtenir une hauteur de construction autorisée de seulement 70 cm environ. En outre, l'équipe de concepteurs visait à continuer à utiliser la fondation principale sous le pylône d'origine afin de réduire les coûts (concours TU). C'est pourquoi le nouveau pont ne devait pas être plus lourd que son prédécesseur, bien que la largeur utile de la chaussée de 4,5 m soit presque deux fois plus importante que les 2,7 m de l'ancien pont. L'équipe de conception a choisi comme système statique une poutre à deux travées avec des portées de 50,5 m et 25,0 m.

Construction : poutre-caisson fermée en acier

Le pont de 75,5 m de long a une hauteur de construction de seulement 68 cm, de sorte que la portée correspond à 72 fois la hauteur de construction. Cette finesse a été rendue possible grâce au tablier orthotrope en acier, à la fois léger et rigide &ndash ; une construction aux propriétés élastiques directionnelles, que l'on peut imaginer comme une structure à caissons, dont les chambres rectangulaires sont reliées en haut et en bas par une plaque d'acier.

La section du pont est constituée d'une structure polygonale en caisson d'acier de 4,90 m de large et 0,68 m de haut. Le caisson est fermé hermétiquement, ce qui présente deux avantages : Il ne doit pas être accessible pour les travaux d'entretien et peut donc être construit de manière très mince ; de plus, la réalisation est peu coûteuse, car il a été possible de renoncer à la protection contre la corrosion d'une surface de 980m² sur la face intérieure du caisson (économie de coûts). Pour répondre aux exigences élevées en matière de soudage, les éléments du pont ont été préfabriqués en usine.

Extrême finesse et vibrations

Dès la phase de conception, l'objectif était de déplacer les fréquences propres du pont hors de la zone critique en faisant varier d'une part les portées, respectivement les rigidités des sections du pont.

La courte portée de 25 m a finalement été choisie de manière à ce que la première fréquence propre soit inférieure à 1 Hz &ndash ; c'est-à-dire qu'elle se situe en dehors de la zone critique de 1 à 4 Hz qui peut être excitée par des personnes. La deuxième fréquence propre est toutefois critique avec 2,87 Hz. Les oscillations sont limitées au moyen d'amortisseurs. Les amortisseurs de vibrations (Tilger) se trouvent aux quarts de point de la plus grande portée.

Les fondations

Le nouveau pont étant beaucoup plus large que l'ancien, les deux culées ont dû être reconstruites. Elles se composent chacune d'une barre en béton armé fondée sur six micropieux. Il n'a pas été nécessaire de creuser de nouvelles fosses de fondation. L'appui du côté de Bâle est fixe et celui du côté de Birsfelden est mobile. Dans le sens transversal, le pont est maintenu par ces appuis.

La colonne centrale en acier massif de 10 cm d'épaisseur, qui se rétrécit vers le bas, est posée sur la fondation existante du pylône (fig. D). Il est perpendiculaire à la face inférieure inclinée du pont et est relié au tablier de manière monolithique. Un appui entre le tablier du pont et le pylône n'est pas nécessaire, car le pylône est suffisamment souple pour absorber les mouvements du tablier par déformation élastique. Les nouvelles charges permanentes sont plus faibles que les précédentes, de sorte que les tassements ont été minimes pendant la construction.

L'approche consistant à réaliser une structure porteuse qui, en raison de son système statique optimisé, ne présente qu'une faible fréquence propre critique et fonctionne donc avec le moins d'amortisseurs de vibrations possible, a permis d'obtenir cette structure porteuse extrêmement mince et pourtant efficace.

Rapport explicatif de ZPF Ingenieure AG pour la soumission au Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015