Viaduc de la Stöbnitz

La mission du maître d'ouvrage

Dans le cadre de la nouvelle ligne ferroviaire entre Erfurt et Leipzig/Halle, la DB AG a réalisé pour la première fois des projets d'ouvrages d'un nouveau genre, s'écartant de la planification cadre des ponts de vallée en vigueur. L'objectif était d'améliorer la conception des ouvrages en respectant les conditions cadres techniques, économiques et de planification tout en améliorant la durabilité et en réduisant les frais d'entretien, conformément au nouveau guide „Gestalten von Eisenbahnbrücken&ldquo ;

Pour le pont de la vallée de Stöbnitz, l'appel d'offres et l'adjudication ont été réalisés sur la base d'un projet conforme à la planification cadre des ponts de vallée de la DB AG, sous forme de poutre continue avec une poutre plate en tant que section de superstructure en construction massive.

Le projet sur lequel se basait l'appel d'offres s'inspirait de la planification cadre des ponts de vallée de la DB AG. Afin d'éviter l'extraction des rails, le pont a été divisé en une chaîne de poutres continues composée de deux poutres continues à 2 travées dans les zones périphériques et de deux poutres continues à 5 travées dans les zones centrales. L'appui des superstructures devait se faire sur des appuis à calottes. Pour supporter les forces horizontales, les superstructures étaient maintenues sur des appuis fixes longitudinaux au niveau des culées et des poteaux doubles. Dans tous les autres axes, des appuis mobiles étaient prévus. La superstructure était conçue comme une poutre en plaques précontrainte longitudinalement. Les fûts des poteaux avaient une section circulaire. Les poteaux doubles sous les poutres continues centrales devaient être reliés par une barre en béton armé dans le sens longitudinal du pont pour former un cadre et ainsi constituer des chevalets de freinage pour absorber les forces horizontales. Pour recevoir les appuis et les presses, des têtes de piles en forme de chapiteau ont été prévues sur les piles rondes, ce qui est coûteux à la fabrication et insatisfaisant du point de vue de la conception. Les culées en forme de caisson étaient prévues, selon la planification générale des ponts de vallée, comme des constructions massives non praticables avec une banquette d'appui et un joint de transition étanche à l'eau entre la paroi de la chambre et la superstructure. En raison de la situation du sol de fondation, celui-ci se caractérise par d'épaisses couches non portantes sur une roche argileuse bien portante. Une fondation profonde sur de gros pieux forés d'une longueur allant jusqu'à 25 m a été nécessaire.

Description de la construction

Au cours de la planification de l'exécution, une proposition spéciale a été élaborée sous la forme d'un viaduc ferroviaire intégral sans appui.

L'idée de base du nouveau projet alternatif était la suppression des appuis fixes et la quasi suppression des autres appuis et joints, tout en respectant les portées et la position des piles comme dans le projet officiel, car cela correspondait aux directives de l'approbation des plans. Comme les constructions d'appuis et de joints sont non seulement plus coûteuses à réaliser, mais qu'elles entraînent également des coûts plus élevés d'entretien et de maintenance lors de leur utilisation ultérieure, des avantages économiques globaux ont ainsi pu être obtenus par rapport au projet initial.

Les doubles piliers prévus pour la dérivation des charges de freinage ont été reliés de manière monolithique à la superstructure. Ainsi, la formation initiale de points fixes pour éviter l'arrachement des rails a pu être facilement réalisée. Comme effet secondaire positif, il a été possible de faire l'économie des joints de chaussée au niveau des culées et de réduire considérablement les angles de tangente d'extrémité dans les travées de rive. La réduction des torsions de la superstructure a en outre des effets positifs sur la tension des rails et le confort de conduite. Grâce à la liaison monolithique des poteaux doubles avec la superstructure, il a été possible de continuer à renoncer aux traverses de raidissement entre les poteaux ronds. La suppression des raidisseurs permet non seulement de simplifier la fabrication, mais aussi d'améliorer considérablement la conception. Les éléments de contreventement ont souvent un effet perturbateur sur le rythme harmonieux des piliers et sont incompréhensibles pour l'observateur.

En outre, les appuis longitudinaux des piliers voisins des points fixes ont été remplacés par des liaisons également monolithiques. Afin de réduire les forces de compression dues à la dilatation thermique, au fluage et au retrait ainsi qu'aux forces de freinage et de démarrage, les fondations sous ces piliers ont été conçues comme une rangée de pieux. Ainsi, la portée du pilier encastré quasiment des deux côtés se prolonge largement dans les pieux. L'armature de précontrainte ainsi déterminée entre le pilier et la superstructure a ainsi pu être réalisée sans problème.

En conséquence, les appuis sur les piliers de séparation ont également été supprimés. Suivant le principe de la réduction de la rigidité horizontale, le pilier de séparation a été „découpé en son milieu&ldquo ;. Les deux sections semi-circulaires ainsi obtenues sont chacune reliées de manière monolithique à la superstructure. D'un point de vue statique, le pilier a la forme d'un diapason.

Dans la vue de l'ouvrage, la pile de séparation ne se distingue pas des piles normales, ce qui contribue à la qualité de conception de l'ouvrage. La suppression des appuis ainsi que des chapiteaux des piles et des éléments de contreventement permet d'obtenir une conception d'ouvrage relativement simple pour un pont ferroviaire, tout en étant mince et transparent.

Choix des matériaux de construction

La superstructure est réalisée en béton C40/50 armé avec des fers à béton BSt 500 S à haute ductilité. Elle est précontrainte dans le sens longitudinal avec de l'acier de précontrainte St 1680/1880.

Les soubassements sont réalisés, selon les sollicitations, en béton C20/25 à C35/45 armé avec de l'acier à béton BSt 500 S.

Une prestation d'ingénierie particulière

La réduction de l'ouvrage à la superstructure en poutres-dalles et aux poteaux ronds a permis de mettre en œuvre avec succès un concept d'aménagement très clair et simple. Tous les éléments gênants pour le contreventement ou pour le montage et le remplacement des appuis ont pu être supprimés. Il en résulte un aspect très transparent pour un pont ferroviaire.

En outre, il a été possible de renoncer aux dispositifs d'extraction des rails, ce qui exige une grande rigidité longitudinale et une division de l'ouvrage par tronçons.

En raison de la méthode de construction intégrale, l'Office fédéral des chemins de fer (EBA) a exigé, au cours de la planification de l'exécution, une autorisation au cas par cas (ZiE), étant donné que l'expérience acquise jusqu'alors pour ce type de ponts ferroviaires avait été abandonnée. La base de la ZiE était une demande préalable d'autorisation interne à l'entreprise (UIG) de la part de la DB Netz AG.

De nombreuses preuves ont permis de démontrer que le projet alternatif répondait de manière fiable aux exigences des rapports techniques DIN 101 et 102 ainsi que de la directive 804 et qu'il était donc équivalent aux méthodes de construction conventionnelles.

Rapport explicatif de Leonhardt, Andrä und Partner Beratende Ingenieure VBI AG pour la soumission au Ulrich Finsterwalder Ingenieurbaupreis 2015.