Pont ferroviaire de Lustenau

Définition de la tâche

Les chemins de fer fédéraux autrichiens (ÖBB) ont demandé la planification statique et structurelle de la construction d'un nouveau pont ferroviaire transfrontalier à voie unique sur le Rhin près de Lustenau. Le pont ferroviaire relie le canton suisse de Saint-Gall au Land autrichien du Vorarlberg et se trouve sur le tronçon de ligne St. Margrethen (CH) &ndash ; Lauterach (A), qui fait partie de la ligne ferroviaire internationale Zurich &ndash ; Bregenz &ndash ; Munich.

La planification du nouveau pont comprend les phases de projet de soumission (bilatérale, Autriche et Suisse), d'appel d'offres et d'exécution.

L'amélioration de la protection contre les inondations et la réduction du temps de parcours sur le tronçon ferroviaire autrichien ont été imposées comme conditions limites pour la planification du nouveau pont ferroviaire. Pour la mise en œuvre des directives de la régulation internationale du Rhin (IRR) concernant la protection contre les crues du Rhin avec une future capacité d'écoulement de 4.300 m³/s, le bord inférieur du pont a dû être surélevé de deux mètres par rapport à l'existant et conçu de manière lisse pour éviter les obstructions. En raison des contraintes d'exploitation ferroviaire sur la voie ferrée existante et pour atteindre la réduction du temps de parcours prescrite, le nouveau tracé a dû être déplacé d'environ 12 m vers le sud. Ceci a permis de faire passer la vitesse de la ligne de 60 km/h à 100 km/h. Grâce à une collaboration intensive avec la Régulation Internationale du Rhin (IRR), le Land du Vorarlberg, les autorités suisses, mais aussi avec les services spécialisés des ÖBB, le conseiller en construction métallique, le métallurgiste, le technologue en béton ainsi que l'architecte, toutes les conditions marginales ont pu être bien mises en œuvre dans la planification de cet ouvrage esthétique.

Description de la construction

Le nouveau pont ferroviaire sur le Rhin se compose au total de sept structures porteuses à une seule travée et à voie unique sur des fondations profondes. La longueur totale de la chaîne de ponts est de 276,50 m. L'élément central est un pont en arc avec une construction composite innovante qui enjambe le chenal d'écoulement principal du Rhin. La portée du pont en arc est de 102 m, l'arc est de 19,95 m. Des deux côtés du pont en arc se raccordent des structures porteuses de ponts en avant-pays sous forme d'arcs en béton armé. Le tablier du pont en arc est composé de deux poutres principales en acier parallèles à la voie, de poutres transversales d'extrémité en acier et d'un tablier en béton coulé sur place, résistant à la flexion et raccordé aux poutres principales. L'arc posé en béton armé est encastré dans les pieds d'arc en acier des deux poutres principales, ce qui permet de transmettre directement la poussée horizontale de la construction en arc à la construction en poutrelles déployées. Les axes des arcs se trouvent chacun dans un plan et sont inclinés l'un par rapport à l'autre dans le sens de la longueur du pont. Les styles de béton sortant des pieds d'arc en acier se fondent vers le sommet de l'arc. La forme des tôles d'âme extérieures courbes des poutres principales découle de la projection des pieds d'arc inclinés les uns par rapport aux autres dans le plan. Grâce au type de construction choisi, ces tôles reposent sur une enveloppe conique et peuvent être déroulées. Dans le sens longitudinal du pont, ce principe de construction permet d'obtenir une largeur variable des poutres principales en acier soudées et étanches à l'air. Entre l'arc et la poutre d'étirage sont disposées 24 suspentes de 100 mm de diamètre (profilés pleins en acier S355NL), inclinées dans l'espace, forgées par refoulement et ne pouvant pas être retendues. Ces suspentes forgées par refoulement ont été utilisées pour la première fois sur un pont ferroviaire.

Le choix des matériaux de construction

Au cours de la conception, une grande importance a été accordée au choix des matériaux de construction de manière à ce qu'ils soient utilisés de manière économique, durable et en fonction de leurs propriétés matérielles favorables. C'est pourquoi les poutres principales du pont en arc, principalement sollicitées en traction, ont été réalisées en acier, et l'arc, principalement sollicité en compression, en béton. Le raccordement des suspentes forgées par refoulement à la poutre principale sollicite la tôle de la membrure supérieure dans le sens de l'épaisseur et a fait l'objet d'une étude détaillée en raison du risque de rupture de la terrasse qui en résulte. Des exigences plus élevées ont été posées à la valeur Z et à la composition chimique de la tôle d'acier, les séquences de soudage ont été choisies de manière favorable et les soudures ont été rectifiées. Pour choisir correctement les propriétés de la tôle (S355ML + Z35 avec soufre &le ; 12 ppm), un métallurgiste a également été consulté pendant la phase de planification.

Une prestation d'ingénierie particulière

Le nouveau pont en arc sur le Rhin près de Lustenau a été conçu selon une méthode de construction composite innovante. La combinaison utilisée des différents éléments de construction, à savoir les poutres transversales principales et d'extrémité en acier, le tablier en béton et l'arc en béton rapporté, fait de l'ouvrage une pièce unique et, en outre, facile à inspecter et à entretenir. Le raccord de suspension forgé par refoulement est un système entièrement nouveau pour les ponts ferroviaires et a été utilisé ici pour la première fois. Le grand avantage réside surtout dans le fait que le raccord de suspension est réalisé avec une transition continue et sans entaille sur la tôle de raccordement de la poutre du pont et qu'il est fabriqué très simplement avec un seul cordon de soudure horizontal. La soudure est facile à retravailler, simple à contrôler et peu sensible à la fatigue.

Rapport explicatif de Bernard ZT GmbH pour la soumission au Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015