Passerelle Re:Crete

Construction Neuve

  • Type de bâtiment : Autre bâtiment
  • Année de construction : 2022
  • Année de livraison : 2022
  • Adresse : Rte Cantonale / Rte de la Morge 1964 CONTHEY, Suisse
  • Zone climatique : [Cfb] Océanique hiver tempéré, été chaud, pas de saison sèche

  • Surface nette : 12 m2
  • Coût de construction ou de rénovation : 67 000 €
  • Coût/m² : 5583.33 €/m2

Proposé par :

  • Consommation d’énergie primaire :
    kWhep/m2.an
    (Méthode de calcul : )
Consommation énergétique
Bâtiment économeBâtiment
< 50A
A
51 à 90B
B
91 à 150C
C
151 à 230D
D
231 à 330E
E
331 à 450F
F
> 450G
G
Bâtiment énergivore

Ce projet a remporté une mention "Défi technique" pour la catégorie Hors cadre des Trophées Bâtiments Circulaires 2022.

La passerelle Re:Crete, conçue et construite par le Structural Xploration Lab (SXL) de l’EPFL, est une passerelle piétonne faite de blocs de béton sciés dans les murs d’un bâtiment en rénovation et réassemblés en un arc précontraint. Initialement réalisée comme prototype de recherche, cette passerelle démontre pour la première fois la faisabilité du réemploi d’éléments en béton non-préfabriqués dans de nouvelles structures porteuses. Le béton est le matériau de construction le plus utilisé dans le monde et est la source majoritaire des impacts environnementaux de l’industrie de la construction. Son réemploi par sciage d’éléments offre une nouvelle extension de vie au béton obsolète, évitant ainsi son concassage prématuré, tout en promettant un grand potentiel de réduction de gaz à effet de serre, de déchets de démolition et d’extraction de matière premières.

En collaboration avec l’État du Valais, un site a été trouvé pour installer le prototype et le rendre accessible au public. La structure a donc été équipée de garde-corps, également faits de matériaux issus du réemploi, et mise en place pour une durée de 2 ans sur la rivière Morge en Valais (Suisse). Elle sert à la mobilité piétonne pendant la durée des travaux sur le pont de la route cantonale adjacente.

Les blocs de béton sont extraits du mur à l’aide d’une scie circulaire à lame diamantée, puis carottés pour permettre le passage des câbles de précontrainte. Les blocs sont ensuite mis en place sur un cintre en bois en faisant passer les gaines et câbles de précontrainte à travers les carottages. Avant la mise en tension des câbles et le démontage du cintre, les joints sont remplis avec du mortier afin d’assurer un contact entre chaque bloc. Afin de rendre la passerelle permanente et adaptée à un usage extérieur, les aciers d’armature apparents ont été couverts d’une peinture anti-corrosion, une imprégnation hydrophobe a été appliquée sur les faces de béton et les joints ont été couverts de bandes d’étanchéité. Toutefois, la texture caractéristique du béton scié, patchworks d’agrégats et d’espaceurs de ferraillage, est conservée visible sur les faces latérales de l’arc. La matérialité du pont exprime à la fois la source du matériau, avec son histoire propre précédant celle du pont, et la technique utilisée pour le mettre en œuvre. Enfin, les montants et la main courante du garde-corps ont été fabriqués par recomposition d’éléments métalliques réutilisés d’un ancien chapiteau et les treillis sont issus d’anciennes étagères industrielles.

Outre le fait de procurer un nouveau matériau de conception aux architectes et ingénieur-e-s, le réemploi d’éléments en béton est une solution efficace pour réduire la demande de ciment, les émissions de CO2 et les déchets de béton. Une analyse de cycle de vie détaillée montre que la passerelle Re:Crete possède un impact environnemental plus faible que des solutions similaires en béton armé (-63%) ou en acier (-75%) et environ semblable à celui d’une solution en bois neuf (+9%).


Et si c'était à refaire ?

Cette expérience pionnière de réemploi d’éléments de béton extrait d’une structure coulée sur place a validé une nouvelle manière de concevoir des structures. Les technologies utilisées (e.g. le sciage du béton et la précontrainte) se sont avérées être appropriée au réemploi de blocs de béton pour concevoir une nouvelle structure. Néanmoins, nous avons identifié différents points permettant d’accroître davantage les bienfaits environnementaux de l’approche: - Minimisation des distances de transport des matériaux de réemploi - Vérification des propriétés des matériaux de réemploi avant leur déconstruction ou leur acquisition - Minimisation des étapes de préparation des éléments de béton à réemployer - Prise en compte des aspects de durabilité du béton de réemploi par des détails constructifs adéquats

Plus de détails sur ce projet

 https://www.epfl.ch/labs/sxl/index-html/research/reuse-of-concrete/

Crédits photo

Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Structural Xploration Lab (SXL)

Maître d'ouvrage

    Etat du Valais

    Jean-Baptiste Luyet (ingénieur Ouvrages d'art et Transports Exceptionnels)

Maître d'œuvre

    Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Laboratoire d'exploration structurale (SXL)

    Corentin Fivet (professeur et responsable du Laboratoire d'exploration structurale (SXL))

Intervenants

    Entreprise

    Diamcoupe SA

    Guillaume Mittnacht (chef de région, Suisse Romande)

    L’entreprise Diamcoupe a fourni et préparé les blocs de béton. Elle a procédé au sciage des blocs dans les murs du bâtiment source et au forage des carottes pour le passage de câbles de précontrainte.


    Entreprise

    Freyssinet SA

    Adrian Motte (directeur d'agence, Suisse)

    L’entreprise Freyssinet a fourni les gaines et les câbles de précontrainte. Elle a procédé à la mise en tension des câbles et à l’injection des gaines.


    Autres

    Bridgology SA

    Alexis Kalogeropoulos (fondateur et directeur)

    L’entreprise Bridgology a réalisé des mesures non destructive sur la structure afin de déterminer l’enrobage des barres d’armature préexistantes et vérifier l’état du béton.


    Entreprise

    Sika Suisse SA

    Cédric Chetelat (ingénieur conseil, Suisse Romande)

    L’entreprise Sika a fourni les produits appliqués sur la passerelle afin de la protéger de l’eau (peinture anti-corrosion, imprégnation hydrophobe, bandes d’étanchéité).


    Entreprise

    Emil Egger Romandie SA

    Frédéric Marilley (chef de projet)

    L’entreprise Emil Egger a procédé au transport de la passerelle depuis son site de fabrication à Fribourg (Suisse) jusqu’à son site d’installation, à Conthey (Suisse). Elle a également procédé au levage pour l’installation de la passerelle sur la rivière.

Systèmes

    • Aucun système de chauffage
    • Aucun système d'eau chaude sanitaire
    • Aucun système de climatisation
    • -----
    • Aucun système de production d'énergies renouvelables

Démarche biodiversité

    Ce projet a initialement été conçu comme un prototype afin de démontrer la faisabilité de réemployer des blocs de béton. La largeur de la rivière Morge au niveau du chantier de la Route Cantonale correspondait à la portée de la passerelle Re:Crete et ce site a donc été l’occasion d’adapter le prototype à une utilisation extérieure. Son implémentation dans les Alpes Suisses permet un dialogue entre la minéralité des tranches de béton coupé apparente et les montagnes avoisinantes. 

Résilience

    • Gel

    La structure de béton est exposée à l’eau de pluie et au gel ce qui peut en accélérer la dégradation.

    Les éléments de béton, ainsi que les parties sensibles de la structure ont été protégés de l’eau par des solutions simples et courantes dans l’industrie. Celles-ci permettent de garantir la durabilité de la structure pour une plus longue période. Les solutions mise en œuvre sont les suivantes :

    • les barres d’armatures coupées, visibles sur les faces coupées des blocs de béton, ont été protégées par de la peinture anti-corrosion ;
    • les faces de béton apparent ont été imprégnées d’un hydrophobe ;
    • les gaines des câbles de précontraintes ont été injectées de mortier ;
    • les joints ont été étanchés à l’aide de bandes en plastique collées.

Coûts de construction & exploitation

  • 67 000
  • 25 900
  • Le projet ayant été réalisé dans le cadre d’activités de recherche d’une université, les coûts d’étude n’ont pas été chiffrés. Les aides financières proviennent d’un financement interne à l’EPFL ainsi que de sponsoring de la part des entreprises.
    Le réemploi a plutôt induit un surcoût d’environ 30% par rapport à une variante conventionnelle dans un autre matériau. Nous estimons cependant que ce surcoût est principalement dû au caractère inédit de l’approche. Une optimisation du processus d’acquisition, d’assemblage et d’entretien devrait fournir une réduction des couts. Il faut également noter que ces coûts sont comparés à une variante conventionnelle dont l’esthétique n’est pas la même. Reproduire une esthétique semblable à la passerelle Re:Crete avec des matériaux conventionnelle augmenterait probablement les coûts.

Réemploi (même usage) / Réutilisation (changement d'usage)

    • Gros Œuvre
    • Serrurerie-Metallerie

    Gros Oeuvre 

    • Blocs de béton : 2.43 m3
    • Sous-tirant : 22 mètres linéaires

    Serrurerie-Metallerie :

    • Poteaux et main courante en acier : 40 mètres linéaires
    • Treillis : 44 m²

    Gros Œuvre :

    • Blocs de béton : sciés dans les murs d’un sous-sol d’hôtel en transformation dans le canton du Vaud, réutilisés comme structure de l’arc. Fourni par l’entreprise de sciage.
    • Sous-tirants : récupérés d’une halle d’essais de structures de l’EPFL, à Lausanne, réemployé.

    Serrurerie-Metallerie : 

    • Poteaux et mains courantes en acier : proviennent d’un ancien chapiteau utilisé pour des festivals. Récupérés dans une ressourcerie (https://www.la-ressourcerie.ch/).
    • Treillis : issus d’anciennes étagères industrielles. Récupérés dans une ressourcerie (https://www.ecocube.ch/).

Eco-conception

    Réemploi des blocs de béton

    La recherche des blocs de béton pour la construction de la passerelle s’est faite en contactant diverses entreprises de de démolition et de sciage. Les dimensions souhaitées pour les blocs avaient été fixées avec une certaine tolérance lors de l’avant-projet, pour permettre des adaptations une fois le bâtiment source trouvé. Les 25 blocs de béton utilisés pour la construction de la passerelle ont finalement été sciés directement à la bonne dimension dans les murs du sous-sol d’un bâtiment en cours de transformation. La faible dimension des blocs, de 1,2 × 0,4 × 0,2 m, en a facilité leur transport jusqu’à l’extérieur du bâtiment, sans machine.

    Les blocs ont ensuite été transportés dans les locaux de l’entreprise Diamcoupe qui a pu procéder au forage des trous qui servent au passage des câbles de précontraintes. Ils sont enfin livrés à l’atelier de fabrication de la passerelle. Ces étapes sont décrites à la figure 1.

    Figure 1 : Déconstruction et fourniture des blocs de béton : (a) Sciage des murs, (b)-(c) forages des ouvertures pour les câbles de précontraintes, (d) transport, et (e) stockage.

    Une fois livrés sur chantier, les blocs ont été assemblés sur un cintre en bois tout en enfilant les câbles de précontrainte. Les joints ont ensuite été comblés avec du mortier afin d’assurer un bon contact entre les blocs. Les tolérances dimensionnelles pour le sciage et le forage des blocs de béton n’ayant pas été précisées à l’entreprise, les tolérances usuelles du secteur ont été appliquées. Les dimensions des blocs livrés, y compris la position des forages pour la précontrainte, variaient donc de ± 27 mm. Le triage des blocs a permis de réduire les différences entre deux blocs adjacents et les joints en mortier ont permis d’absorber les variations restantes. Une fois la prise du mortier terminée, les câbles de précontraintes ont été mis en tension par l’entreprise Freyssinet et le cintre a ensuite pu être démonté.

    La forme de l’arc et l’usage de précontrainte sont particulièrement adaptés au réemploi de béton blocs sciés. En effet, l’arc permet de tirer parti de la meilleure propriété du béton, soit sa résistance en compression. De plus, grâce à la précontrainte, l’arc reste comprimé, peu importe la configuration de la charge utile.

    Ainsi, le projet a permis de dévier 6 tonnes de béton de la décharge en plus de démontrer la faisabilité du réemploi du béton. Certains points pourraient cependant encore être améliorés.

    Figure 2: Assemblage du prototype: (a)-(b) mise en place des blocs, (c) remplissage des joints, (d) mise en précontrainte.
     

    Réemploi pour les garde-corps

    Les garde-corps ont été conçus à partir de matériaux de réemploi locaux, à savoir des tubes et des grillages métalliques, issus d’entreprises de revalorisation et de vente de matériel industriel d’occasion.

    Les montants et la main courante sont des éléments tubulaires réutilisés d’une ancienne structure de chapiteau de cirque. Une fois sciés à la longueur souhaitée, les montants ont été simplement soudés à des plaques d’ancrages, tandis que la main courante a également été cintrée afin de suivre la courbure de l’arc en béton. Les grillages sont issus d’anciennes étagères industrielles et ont été découpés puis pliés afin de leur donner plus de rigidité et d’expressivité. Ils sont liés entre eux par des agrafes issues de la construction navale. Les montants et les grillages sont fixés sur la tranche des blocs de béton à l’aide de connexions vissées par l’intermédiaire de plaques d’ancrage galvanisées. La main courante est vissée aux montants et grillages également par l’intermédiaire d’éléments standards présents dans la majorité des garde-corps. Ainsi, il est facile de démonter, réparer ou réutiliser ces garde-corps sur mesure. Toutes les soudures et surfaces sciées ont été traitées par une peinture galvanisante en spray, pour protéger cet ajout métallique contre la corrosion.

    La solution choisie permet d’obtenir une sécurité de l’usager tout en préservant une transparence et un jeu de moirage, mettant également en valeur la tranche sciée des blocs de béton. De surcroit à l’expressivité tectonique, cette solution répond aux normes de sécurité requises pour des garde-corps de passerelle, de par la manipulation des caractéristiques intrinsèques des matériaux de réemploi et de la résistance de chaque élément existant.

    Figure 3: Construction des garde-corps: (a)-(b) stock de matériaux de réemploi, (c)-(d)-(e)-(f) préparation des éléments, (g)-(h)-(i) assemblage des éléments constituant les garde-corps.

    Comme l’a démontré son installation sur site, la passerelle peut facilement être transportée en entier vers un autre site pour une utilisation subséquente, Par ailleurs, son site actuel est provisoire et une installation permanente sur un autre site est déjà en cours de planification.

    Les garde-corps ont été conçus de façon à être facilement démontables étant donné que toutes les pièces sont vissées ou boulonnées. Celui-ci pourrait donc être facilement démonté si besoin, pour un entretien, une adaptation ou une installation sur un autre ouvrage.

Bilan environnemental

    Catégories

    CO2 évité (kg)  Consommation Eau évité (m3) Déchets évités (kg)
    Aménagements extérieurs 0 0 0
    Aménagements extérieurs / Serrurerie - Métallerie 0 0 0
    Charpente 0 0 0
    Cloisons 0 0 0
    Couverture 0 0 0
    Couverture / Aménagements extérieurs 0 0 0
    Eclairages 0 0 0
    Eclairages sécurité 0 0 0
    Equipements de génie climatique 0 0 0
    Equipements électriques 0 0 0
    Façades 0 0 0
    Faux plafonds 0 0 0
    Faux planchers 0 0 0
    Faux-plafonds 0 0 0
    Gros-œuvre 701,22 2,87508 6044,408482
    Installations sanitaires 0 0 0
    Isolation 0 0 0
    Menuiserie ext 0 0 0
    Menuiseries intérieures 0 0 0
    Mobilier 0 0 0
    Peinture 0 0 0
    Plomberie 0 0 0
    Revêtements de sols 0 0 0
    Revêtements de sols ou muraux 0 0 0
    Revêtements muraux 0 0 0
    Sécurité du bâtiment 0 0 0
    Serrurerie - métallerie 2147,315271 14,66308341 1308,691612
    VRD 0 0 0
           
      CO2 évité (kg)  Consommation Eau évité (m3) Déchets évités (kg)
    TOTAL 2848,535271 17,53816341 7353,100094
           
      Km en petite voiture Nb de Baignoires rectangulaires nb d'années de déchets ménagers d'un français
    Equivalent  22788 117 15
           
    Equivalent trajet Paris- Nice 26,0    

    L'opération de réemploi a économisé l'équivalent de 22788 kilomètres parcourus par une petite voiture, soit 26 trajets Paris-Nice, 117 baignoires rectangulaires remplies d'eau et 15 années de déchets ménagers d'un français.

    Afin de calculer les impacts évités, le matériaux « parpaing – avec remplissage béton » a été utilisé comme équivalence aux blocs de béton. Pour compenser les masses volumiques différentes et les hypothèses sur à l’avenir des matériaux, la quantité de béton a été augmentée proportionnellement. Il est donc supposé ici que l’entière quantité des blocs de béton auraient été éliminé s’ils n’avaient pas été réemployés.

Réplicabilité et Innovation

    Le réemploi a été intégré dès la genèse du projet de la passerelle Re:Crete qui sert de démonstrateur des possibilités du réemploi pour les structures et en particulier du réemploi du béton. Le projet a tiré parti de technologies bien connues de l’industrie de la construction, tel que le sciage, le forage du béton et la mise en précontrainte. Une telle passerelle pourrait donc facilement être reproduite pour un autre site. L’innovation provient de l’idée de remployer du béton initialement coulé et des méthodes de conception intégrant le réemploi. Concevoir des structures avec des matériaux de réemploi présente plusieurs contraintes qui modifient les phases de projets par rapport à un projet classique. Pour un projet de réemploi, la conception doit être résiliente aux inconnues du stock de matériaux (disponibilité, quantité, performance mécanique, variabilité géométrique et de texture), comme ce fut le cas pour le projet de la passerelle.

    La contribution des entreprises est également une des clés du succès de ce projet. La recherche de blocs de béton de réemploi a été faite de manière non-systématique en contactant plusieurs entreprises de démolition et de sciage du béton peu habituées à ce genre de demande, la recherche n’a pas été simple. Les blocs ont finalement été fournis par l’entreprise Diamcoupe qui a compris les besoins du projet et a pu identifier un chantier de rénovation qui pouvait servir de source au projet de passerelle. Le réemploi du béton crée une nouvelle chaine de valeurs où les scieurs de béton ne sont plus à la fin de vie du matériau, mais deviennent fournisseurs.

    La passerelle Re:Crete a attiré une attention considérable dans le médias en Suisse et à l’étranger depuis l’inauguration du prototype en octobre 2021. En voici un résumé (état au 17 mai 2022 et disponible sur https://actu.epfl.ch/news/the-recrete-footbridge-in-the-news/ )  :
     

    Sur LinkedIn

    • Notre post du 23 octobre 2021 sur la construction du prototype a reçu plus de 1460 likes et a été partagé à 164 reprises. La vidéo fut visionnée plus de 50'000 fois.
    • Notre post du 5 mai 2022 sur l’installation de la passerelle Re:Crete dans les alpes suisse a reçu plus de 370 likes et a été partagé à 12 reprises.

     

    Médias Suisse

    En Suisse, en plus des médias principaux de l’EPFL, la passerelle Re:Crete a été publiée dans les journaux locaux généraux : La liberté, Heidi News, La Gruyère, le Nouvelliste et La Côte. Ainsi que dans des médias spécialisés : Espazium/Tracés, Baublatt, Batimag. Les membres du Laboratoire d’eXploration Structural (SXL) ont été invité à deux occasions à la Radio Nationale Suisse : RTS CQFD, RTS Forum. Des vidéos pour les chaînes de télévisions ont également été réalisé pour RTS nouvo sur les chaîne RTS 2 et TV5 monde, et pout Canal 9.

     

    Médias étrangers

    A l’étranger la passerelle Re:Crete a été publiée aux Etats-Unis pour Popular Science et SlashGear, en Angleterre pour RIBA journal, en France pour Le Moniteur et Usine Nouvelle, en Allemagne et en Autriche pour PresseText, en Inde pour TimesNowNews, et en Chine.

Bilan économique

  • 19 200
  • 29 %

Emissions de GES

  • Le calcul est fait selon la méthode ACV et la base de données suisse KBOB. Le système considère toutes les procédures liées à la déconstruction, préparation des éléments, production de nouveaux matériaux, transport et travaux de construction.

  • 25,00 KgCO2 /m2
  • 15,00 année(s)
  • 25,00 KgCO2 /m2
  • Seule la structure de la passerelle a été évaluée. Les émissions CO2 liées à la construction des garde-corps ne sont pas incluses dans ce chiffre.

Analyse du Cycle de Vie :

Raisons de la candidature au(x) concours

La passerelle Re:Crete est un projet inédit qui intègre pour la première fois le réemploi structural d’éléments de béton issus d’un bâtiment existant en béton coulé sur place. Elle démontre la faisabilité technique tout en utilisant des technologies connues par l’industrie de la construction tels que le sciage du béton et la précontrainte. Pour garantir la durabilité à long-terme d’éléments réemployés en béton, la structure a été adaptée, par des méthodes simples, à une utilisation extérieure. Les garde-corps sont également conçus avec des matériaux de réemploi.

Confirmant que le béton scié est un nouveau matériau structural de réemploi, ce projet étend l’application des principes de l’économie circulaire dans l’industrie de la construction. Un nouveau champ d’activité est créé, avec à la clé le réemploi d’éléments en béton scié pour la construction de bâtiments traditionnels. En outre, ce premier prototype démontre de manière convaincante que l’approche permet de réduire drastiquement émissions de gaz à effet de serre, déchets de chantiers et extraction de matières premières. Sa généralisation offre de nouvelles perspectives pour rapidement contribuer à l’atténuation du réchauffement climatique et augmenter la durabilité de l’industrie de la construction.  

Batiment candidat dans la catégorie

Prix hors-cadre

Prix hors-cadre

Trophées Bâtiments Circulaires 2022

 Trophées Bâtiments Circulaires 2022
 matériaux et solutions
 bâtiment
 économie circulaire
 réemploi
 déchet
 recyclage

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