Passerelle du Hagelsbrunnenweg

Cahier des charges du maître d'ouvrage

Le pont pour piétons et cyclistes enjambe un tracé de RER à deux voies ainsi que les murs de soutènement et les talus correspondants dans une zone forestière à Stuttgart-Vaihingen. Le pont est une construction neuve de remplacement pour un pont en bois devenu obsolète, dont la réalisation en construction métallique a été souhaitée par le maître d'ouvrage pour des raisons de durabilité. Les contre-appuis en béton existants devaient être utilisés pour la nouvelle construction et adaptés en conséquence. Par rapport aux caténaires existantes de la Deutsche Bahn, il fallait respecter une distance de sécurité prédéfinie, située à environ 30 cm en dessous du niveau supérieur de la culée inférieure, et au-delà de laquelle la superstructure du pont ne devait pas dépasser. En même temps, le gradient du pont devait surmonter une différence de hauteur de 1,60m sur une longueur totale d'environ 27,5m. La largeur utile était de 2,20m et la hauteur des lisses de garde-corps de 1,30m. Selon les directives de sécurité des chemins de fer, une protection contre les contacts accidentels devait être disposée des deux côtés, juste au-dessus de chaque caténaire. Pendant les travaux de construction et le montage, aucune perturbation de l'exploitation ferroviaire n'était autorisée.

Description de la structure porteuse principale

Le système porteur du pont a été conçu comme une poutre à une travée statiquement supportée. La section transversale, construite comme une boîte creuse multicellulaire, se compose d'une dalle de trottoir de 183 mm de haut et de 3000 mm de large, placée en haut, et d'un fuselage de section triangulaire variable, placé en dessous. La largeur et la hauteur du fuselage diminuent dans la même mesure, ce qui a permis de fabriquer les panneaux latéraux inclinés à partir de tôles planes. La coque atteint sa hauteur maximale au milieu du pont et diminue en direction des appuis. La hauteur totale de la section de la coque et du trottoir est de 1240 mm au milieu de la travée et de 450 mm au-dessus des culées. La coque triangulaire débouche des deux côtés, au-dessus des appuis du pont, dans des traverses disposées en dessous, qui transmettent les sollicitations de torsion du caisson creux aux culées du pont via les appuis. Les poutres transversales servent également à l'ancrage de la bande de traction, qui se présente sous la forme d'une tôle d'acier de 50 mm d'épaisseur et s'étend le long du bord inférieur de la coque. Le caisson creux est stabilisé à l'intérieur de la section transversale par des cloisons transversales disposées à intervalles réguliers. Associées à des raidisseurs placés dans le sens longitudinal du pont, elles réduisent les dimensions géométriques des travées de bossage. Le principe de construction de la poutre à caisson creux à géométrie de section variable est exigeant du point de vue de la construction et de la fabrication, mais très performant, car les tôles d'acier de la partie supérieure de la section participent entièrement à la statique.

Choix des matériaux de construction

Pour des raisons de robustesse et de durabilité d'une part, et pour des raisons techniques de fabrication et de montage d'autre part, le maître d'ouvrage a privilégié une réalisation en acier. De cette manière, il a été possible d'exclure toute perturbation de l'exploitation ferroviaire, car le nouveau pont en acier a pu être presque entièrement fabriqué en usine et soulevé en une seule pièce avec le moins de moyens techniques possible. Le garde-corps a également été fabriqué en acier ou en acier inoxydable et a été monté en usine. Conformément à la réglementation de la Deutsche Bahn, la protection contre les contacts accidentels en verre possède un encadrement constitué d'un profilé en acier inoxydable soudé, qui fait office de conducteur de rebond.

Explication de la conception

La conception est dérivée des conditions géométriques limites, des considérations de conception et de fabrication ainsi que du flux des forces. Le pont, d'une longueur de 27,5 m, a une largeur de 3m. La différence de niveau entre les deux extrémités du pont, d'environ 1,6m, est absorbée au niveau du trottoir par une courbure en sens inverse du rayon du pont, afin d'éviter des coudes gênants sur le plan fonctionnel et visuel. Comme les culées existantes devaient être utilisées, la construction du pont en tant que poutre à une travée s'imposait. La structure porteuse a pu être disposée sous le trottoir en tenant compte des déformations de la superstructure et des espaces de sécurité au-dessus des gabarits du RER. La partie est de la superstructure possède une arête inférieure horizontale, la partie ouest une arête inférieure inclinée qui passe à l'horizontale au-dessus des appuis. Ces deux éléments s'associent à l'arête supérieure incurvée de la superstructure pour créer une tension visuelle. Les calottes de bord du trottoir font partie intégrante de la section porteuse. Les tôles inclinées vers l'extérieur des chaperons de bord forment une arête visuelle élancée qui, grâce à la couleur contrastée, souligne l'élégante courbe de la dalle du trottoir et donne un accent dans l'environnement vert. Les éléments nécessaires à l'équipement du pont, comme le parapet et la protection contre les contacts accidentels, sont intégrés dans le concept d'aménagement. Pour respecter l'environnement, la construction du garde-corps a été conçue avec une transparence maximale et un remplissage en filet de câbles précontraints. La protection contre les contacts accidentels au-dessus des voies a été développée en tant qu'élément marquant de la forme, sous forme d'ailes vitrées placées sur le côté, soulignant la forme incurvée du pont.

Performance d'ingénierie particulière

La passerelle est un exemple de la manière dont les contraintes susmentionnées ont été perçues, non pas comme une restriction, mais plutôt comme un stimulus créatif pour la conception d'un pont inhabituel. Basée sur le principe statique simple de la poutre à une travée, une construction de pont élégante a été conçue en tenant compte de toutes les conditions, telles que la réutilisation des culées existantes, la différence de hauteur relativement importante sur une portée relativement réduite, les exigences de sécurité de la part des chemins de fer et, surtout, un budget financier limité. Un soin particulier apporté aux détails et aux couleurs contribue de manière substantielle à la qualité de la forme. Les éléments nécessaires à l'équipement du pont, tels que le parapet et la protection contre les contacts accidentels, sont intégrés avec un maximum de sensibilité dans le concept de conception. La protection contre les contacts accidentels, nécessaire pour des raisons de sécurité, a été délibérément développée en tant qu'élément marquant de la conception. Il en résulte un ouvrage filigrane dans lequel la construction et la conception se fondent de manière optimale en une unité.

Quels sont les effets positifs de cette performance d'ingénierie particulière ?

Le pont du Hagelsbrunnenweg est le résultat d'une réflexion globale qui a su combiner les aspects artistiques et techniques pour en faire un ouvrage d'ingénierie. L'ouvrage a été réalisé dans le cadre du budget prévu, pour un prix brut de 3450 EUR/m².

Rapport explicatif d'Engelsmann Peters Beratende Ingenieure pour la soumission au Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015