Dès 1998, Stefan Zöllig a démontré dans un rapport de base que le bois, en tant que matière première locale, était une alternative économique et écologique pour les ponts destinés à la faune. Plus de 20 ans plus tard, nous construisons de tels ouvrages en bois. Aujourd'hui, le bois est également utilisé avec succès pour les murs antibruit et d'autres ouvrages d'infrastructure. Nous sommes convaincus que le bois sera un jour utilisé de manière standard dans la construction d'infrastructures.
Timbatec s'engage dans des projets de recherche et au niveau politique pour que le bois soit davantage utilisé à l'avenir dans la construction d'infrastructures. Nous croyons que le cadre politique et les nouvelles connaissances issues de la recherche permettront au bois de percer dans le domaine des infrastructures.
Le Conseil des Etats et le Conseil national ont adopté lamotion"Recherche et innovation sur le matériau bois pour la construction d'infrastructures en tant que contribution à la décarbonisation". Le Conseil fédéral est maintenant chargé d'explorer les possibilités de décarbonisation de la construction d'infrastructures en collaboration avec les hautes écoles et les commissions de normalisation concernées. Il s'agit notamment d'examiner ou de viser à compléter ou à remplacer le béton armé par des matériaux stockant le CO₂. La recherche et l'innovation du matériau bois pour une large utilisation dans la construction d'infrastructures sont prioritaires.
Le béton est de loin le matériau de construction le plus utilisé. En Suisse, nous en utilisons environ 40 millions de tonnes par an. Cela a une grande influence sur le climat. Avec des émissions annuelles de CO₂ d'environ 2,5 millions de tonnes, la production de ciment contribue à elle seule à plus de 5 pour cent des émissions nationales de CO₂.
Le bois, quant à lui, est un réservoir de CO₂. Un mètre cube de bois soulage l'atmosphère d'environ une tonne de CO₂, car les arbres, en grandissant, transforment le CO₂ en oxygène et en carbone grâce à la photosynthèse.
Dans chaque mètre cube de bois de construction est ainsi stockée environ une tonne de CO₂. Les constructions en bois deviennent ainsi un réservoir de CO₂ à long terme, car le CO₂ reste stocké dans le bois jusqu'à ce qu'il soit brûlé ou qu'il pourrisse. À ce moment-là, la quantité de CO₂ qui retourne dans l'air est exactement la même que celle qui a été stockée autrefois lors de la croissance du bois. Si le bois est réutilisé, le CO₂ reste stocké pendant un autre cycle de vie.
Timbatec a élaboré une stratégie de recherche et de mise en œuvre en collaboration avec la Haute école spécialisée bernoise. Nous avons identifié neuf domaines dans lesquels le bois pourrait être davantage utilisé à l'avenir. Pour la construction d'infrastructures, dans le bâtiment mais aussi dans d'autres domaines comme le secteur routier, il existe aujourd'hui déjà différentes solutions avec des matériaux qui ne produisent pas de CO₂ lors de leur fabrication, mais qui le stockent, comme le bois par exemple. Des passages à faune, des murs antibruit ou des ponts perpendiculaires à l'axe sont déjà construits en bois.
Pour que le bois soit un jour utilisé dans les projets de construction de tunnels et de ponts pour charges lourdes, différentes questions de recherche doivent encore être résolues. Pour ce faire, nous sommes en contact étroit avec les principales universités.
La stratégie de recherche et de mise en œuvre de la Haute école spécialisée bernoise, sur les domaines possibles où le bois peut être utilisé à l'avenir et ainsi remplacer l'acier et le béton. La quantité de CO₂ ainsi économisée apporte une contribution considérable à la protection du climat.
Un grand potentiel d'utilisation du bois dans la construction d'infrastructures se trouve dans le secteur des ponts, en particulier des ponts sur les autoroutes. Le réseau des routes nationales suisses, long de 2255 kilomètres, compte 4270 ponts, soit environ deux ponts par kilomètre de route. La plupart d'entre eux sont construits en acier et en béton. En revanche, le bois n'est actuellement présent que dans trois pour cent environ de la structure porteuse. Pourtant, ce matériau polyvalent présente un grand potentiel, notamment pour la construction de ponts destinés à supporter des charges importantes, comme des camions de 40 tonnes.
Des chercheurs de l'Institut pour la construction en bois, les structures porteuses et l'architecture (IHTA) de la Haute école spécialisée bernoise (HESB) élaborent, en collaboration avec des partenaires de l'économie, une étude de faisabilité sur la manière dont les ponts pour charges lourdes pourront à l'avenir être construits de manière standard en bois. Timbatec s'engage fortement dans ce projet, car nous sommes convaincus que de tels ponts pourront bientôt être réalisés.
Modèle de travail de l'étude de faisabilité
Les éléments de pont présentés sont prévus pour un pont perpendiculaire à l'axe. Cela permet par exemple de réaliser une route cantonale au-dessus d'une autoroute à 6 voies avec un appui central (2 x 22,5 mètres de portée comme poutre à deux travées et 40 tonnes de charge utile).
Les éléments individuels du pont mesurent environ trois mètres de long et sont constitués d'une section de caisson creux en panneaux de bois contreplaqué. La technologie TS3 relie les différents éléments du pont entre eux de manière rigide, ce qui augmente la rigidité à la torsion et permet aux différents panneaux d'interagir efficacement.
Les éléments du pont sont un modèle de travail qui permet d'évaluer plus directement les détails actuels afin de tester de nouvelles solutions dans le cadre du projet de recherche en cours.
Projet WHFF 2021.15
Plus d'informations sur le projetwww.bfh.ch/ahb
Le banc d'essai de longue durée installé dans la cour intérieure de la HESB à Bienne a constitué une étape importante dans le développement de la technologie TS3. Inauguré officiellement en mai 2018, il a été démonté trois ans plus tard, les connaissances nécessaires ayant été acquises. Dans l'esprit de l'économie circulaire, le bois lamellé-croisé du banc d'essai de longue durée a été réutilisé pour la construction des éléments du pont.
Les limites sont dans la tête. Aujourd'hui, le bois peut faire presque tout ce que l'acier et le béton peuvent faire. Les ponts en bois sont particulièrement efficaces pour des portées allant jusqu'à 30 mètres, c'est-à-dire exactement la zone que la plupart des ponts suisses enjambent. Les possibilités d'utilisation du bois dans la construction de ponts vont bien au-delà des portées habituelles.
Timbatec a déjà élaboré en 2005, en collaboration avec Kissling und Zbinden AG, les architectes Bauart et l'université technique de Graz, une variante en bois pour le pont sur l'Inn de Vulpera en Basse-Engadine, long de 240 mètres, dans le cadre d'un concours. Le concept est basé sur quatre arcs en caisson creux juxtaposés.
Un modèle de travail du pont en bois de Vulpera, long de 240 mètres, avec une portée d'arc de 120 mètres et une hauteur de 70 mètres.
Weitsicht ist gefragt
Leider konnte das Projekt die Gunst der Jury nicht gewinnen. Die Planung der Innbrücke hat selbstredend alle Anforderungen erfüllt. Die Jury sah jedoch eine «Überschreitung der Grenzen des materialgerechten Entwurfes» – eine Enttäuschung für das Team. Alle technischen Voraussetzungen für Grossprojekte wie die Innbrücke Vulpera sind heute gegeben. Es fehlt allein an der breiten Akzeptanz und an der Weitsicht der Entscheidungstragenden. Neue Ideen müssen manchmal lange auf ihren Einsatz warten.
Le bois est déjà utilisé aujourd'hui dans différentes constructions d'infrastructures. Les murs antibruit le long des voies ferrées, des autoroutes et des grandes routes font écran aux bruits gênants. Des ponts pour la faune permettent aux chevreuils et aux cerfs de traverser ces routes. Et les ponts en bois existent déjà depuis plusieurs centaines d'années. Nous présentons des constructions d'infrastructures réussies.
Lorsque les chevreuils traverseront l'autoroute A1 cet été pour s'accoupler, ils ne remarqueront pas qu'ils passent sur le premier pont en bois pour animaux sauvages de Suisse. Pour eux, il est important que leurs territoires situés de l'autre côté de l'autoroute soient à nouveau accessibles. Comme les voies de communication coupent les habitats de la faune sauvage, l'Office fédéral de l'environnement définit des corridors faunistiques d'importance suprarégionale. Les ponts traditionnels pour la faune sont des constructions en béton armé. Ils servent aux animaux, mais sont tout sauf respectueux du climat. Il est tout à fait possible de combiner ces deux aspects environnementaux : Le corridor "AG6" relie la région du Jura au Plateau et passe au-dessus de l'A1 entre Gränichen et Suhr. Ici, la construction en bois de 50 mètres de large permet désormais aux animaux sauvages de traverser l'autoroute en toute sécurité.
Schweizer Holz
Für die Herstellung der 156 Bogenträger verarbeitete die Hüsser Holzleimbau AG in Bremgarten rund 850 Kubikmeter Bauholz. Eine grosse Leimpresse drückte die Fichtenbretter in die gewünschte Form, bis sie nach dem Aushärten des RF-Klebstoffes formstabil waren.
Über 1000 Tonnen CO₂ eingespart
Ein Kubikmeter Holz entlastet die Atmosphäre um rund eine Tonne CO₂, denn Bäume wandeln beim Wachstum dank der Fotosynthese CO₂ in Sauerstoff und Kohlenstoff um. Die Herstellung eines Kubikmeters Stahlbeton hingegen verursacht rund 500 Kilogramm CO₂. Die Ausführung des Wildtierbrückenüberbaus in Beton hätte bei der Herstellung, der Montage und dem Transport einen Ausstoss von 480 Tonnen CO₂ verursacht. Mit der Holzvariante wurden bei der Produktion des Brettschichtholzes und für die Herstellung der Stahlgelenke nur 182 Tonnen CO₂ ausgestossen.
Gleichzeitig speichert das verbaute Holz dank der Fotosynthese 775 Tonnen CO₂. Netto sind 565 Tonnen CO₂ in der Wildtierbrücke Rynetel gespeichert. Die Differenz zwischen der Holz- und der Betonvariante sind somit 1073 Tonnen CO₂. Das entspricht dem Ausstoss von über drei Millionen Autokilometern. Holz hat damit bei der Klimafrage deutlich die Nase vorn. Wenn wir die Pariser Klimaziele erreichen wollen, müssen wir auf Stahl und Beton verzichten. Die Wildtierbrücke mit ihrem Holzüberbau ist ein erster Schritt in diese Richtung.
Vergleich der Treibhausgasemissionen der Holzüberdeckung mit einer Betonüberdeckung. Verglichen wurde das Überführungstragwerk ohne Fundationen und ohne Aufbauten anhand des Vorprojektes. Berechnung gem. KBOB 2009/1:2022, Die Betonüberdeckung wurde gemäss Vorprojekt mit einer Querschnittsfläche von 28.64m² und einer mittleren Länge von 73.19m gerechnet, dicke am Scheitelpunkt 40cm. Das ergibt 2400t Beton und 144t Armierungsstahl. Die Holzüberdeckung wurde wie realisiert berechnet mit 382t Brettschichtholz und 54t Stahlgelenke.
Konstruktion
und Montage
Die 850 Kubikmeter Bauholz für die Wildtierüberführung in Suhr wuchsen im Schweizer Wald, unter Berücksichtigung der Holzart und des Verschnitts, innerhalb von 3 Stunden und 26 Minuten. Daraus wurden 156 Brettschichtholzbogen vorgefertigt und formstabil verklebt.
Die jeweils zwei Tonnen schweren Träger haben eine Spannweite von 17.4 Meter, einen Querschnitt von 24 mal 76 Zentimetern und sind mit Stahlgelenken auf den Ortbetonwänden montiert.
Im Scheitelbereich wird so die Konstruktion mit 70 Zentimeter Erdreich und Sickerkies überdeckt, bei den Aussenmauern und dem Mittelauflage (rechts im Bild) sind ist die Erdschicht über 4 Meter hoch!
Ein zwei Meter hoher Blendschutz grenzt die Brücke ab. Seitlich der Brücke wird der Blendschutz mit dem Wildschutzzaun zusammengeschlossen, so dass keine Tiere auf die Autobahn gelangen. Der Blendschutz ist ein wichtiges Element, welcher vor Scheinwerferlicht schützt, damit die Tiere möglichst ungestört die Brücke queren können.
Le montage des poutres a été effectué exclusivement de nuit. Pendant 24 nuits, de 21h30 à 5h du matin, la circulation a été réduite à une voie dans chaque sens et regroupée sur une seule voie. Les travaux ont ainsi pu être effectués au-dessus de l'autre voie. Une fermeture totale de l'autoroute a été exclue dès le début.
Holz ist die bessere Lösung
In der Vorprojektphase der Wildtierbrücke Rynetel stellte die Bauherrschaft zusammen mit dem Planungsteam die Ausführungen in Beton und Holz einander gegenüber. Nebst der Wirtschaftlichkeit sollte die Konstruktion wartungsarm und beständig sein und 100 Jahre lang halten. Ein späterer Ausbau der Autobahn von zwei auf drei Spuren muss möglich sein, und der Verkehrsfluss auf der Autobahn muss auch während der Bauzeit jederzeit gewährleistet werden können. Diese Anforderungen sind kein Problem für Holz.
Baudaten
- Spannweiten: 2 x 17.4 Meter
- Länge: 35.6 Meter (quer zur Fahrbahn)
- Breite: 54 Meter (längs zur Fahrbahn)
- Brückenfläche: 1'922 m²
- Bauholz: 850 m³ Fichte
- Herkunft Schweiz
Baukosten
- 13.9 Mio. Franken
Leistungen Timbatec
- SIA Phase 31 Vorprojekt
- SIA Phase 32 Bauprojekt
- SIA Phase 41 Ausschreibung und Offertenvergleich
- SIA Phase 51 Ausführungsprojekt
- SIA Phase 52 Ausführung
- SIA Phase 53 Inbetriebnahme
- Fachplanung Brandschutz
Bauherrschaft
Bundesamt für Strassen ASTRA
4800 Zofingen
Holzbau
Häring AG
5074 Eiken
Fotografie
NILS SANDMEIER
2501 Biel/Bienne
Planung
Ingenieurgemeinschaft WUEF;
Bänziger Partner AG, 5400 Baden und
Timbatec Holzbauingenieure
Baumeister
Aravia Bau AG
5303 Würenlingen
Lieferant Brettschichtholz
Hüsser Leimbau AG
5620 Bremgarten
In Neuenkirch baute das Bundesamt für Strassen ASTRA nach der Wildtierüberführung Rynetel die zweite Wildtierüberführung mit einer Holzüberdeckung. Wie beim Bauwerk in Rynetel mussten auch in Neuenkirch die Montagearbeiten in der Nacht durchgeführt werden. Während zehn Nächten montierten Zimmerleute die 17.5 Meter langen, 1.24 Meter hohen und 8 Tonnen schweren Holzträger.
Rund 2500 Kubikmeter, grösstenteils Fichtenholz aus dem Entlebuch, wurden dafür verbaut. Dass das Holz in den umliegenden Wäldern geschlagen und in regionalen Betrieben weiterverarbeitet wurde, ist ein Gewinn für die hiesige Wirtschaft. Auch die Umwelt freuts. Denn: Lokales Holz ist aus ökologischer Sicht deutlich vorteilhafter als Holz aus dem Ausland.
Konstruktion und Montage
Auch in Neuenkirch wurde die Brücke zur Sicherstellung des Autobahnbetriebs komplett in Nachtarbeit aufgerichtet. Während 21 Nächten leitete die Polizei den Verkehr auf die Gegenfahrbahn um, damit die Fahrbahnen unterhalb der Überführung für die Montagearbeiten genutzt werden konnte.
Im Vergleich zu der Überführung Rynetel konnten die aufwändigen Stahlbauteile stark reduziert werden. Auf den Widerlagern und der Mittelmauer in Ortbeton liegen Eichenschwellen (gelb) und horizontale Kontakthölzer, ebenfalls aus Eichenholz, zur Lagerung der 17 Meter langen und rund 8 Tonnen schweren Fichtenträger.
Les poutres en bois lamellé-collé GL24k sont conçues comme des poutres à travée unique avec une surélévation de 10 centimètres. Elles présentent des dimensions de 720 x 1240 millimètres et sont disposées à une distance de saut d'environ 1,15 mètre. La structure porteuse secondaire est composée de panneaux en contreplaqué de 100 millimètres d'épaisseur, fixés directement sur les longerons et servant de support à l'étanchéité multicouche.
Auch beim Bauwerk in Neuenkirch überdecken mehrere Schichten für die Dichtigkeit und den Wurzelschutz das Holztragwerk. Anders als bei der Überführung Rynetel konnten die Portale ohne Böschung ausgeführt werden. Der Blendschutz wurde direkt in die Portalgestaltung miteinbezogen und an der Brüstung montiert.
Wer heute auf der A2 zwischen Sursee und Luzern unterwegs ist, passiert die Wildtierbrücke unmittelbar nach der Autobahnrastätte Neuenkirch – oft ganz ohne zu merken, mit welchen Materialien die Brücke konstruiert ist.
Baudaten
- Breite 50 Meter
- Länge 36 Meter
- Lichte Höhe 4.80 Meter
- 2500 m³ Fichtenholz aus der Region
Baukosten
- BKP 1-9: 10.7 Millionen Franken
- BKP 214: ca. 2.7 Millionen Franken
- Planungshonorar: 198'000 Franken (als Subplaner des Bauingenieurs)
Leistungen Timbatec
- SIA Phase 31 Vorprojekt
- SIA Phase 32 Bauprojekt
- SIA Phase 41 Ausschreibung und Offertenvergleich
- SIA Phase 51 Ausführungsprojekt
- SIA Phase 52 Ausführung
- SIA Phase 53 Inbetriebnahme
- Statik und Konstruktion
- Kostenschätzung
- Fachbauleitung und Baustellenkontrollen
Bauherrschaft
Bundesamt für Strassen ASTRA
4800 Zofingen
Holzbauingenieur
Timbatec Holzbauingenieure (Schweiz) AG Bern
3012 Bern
Holzbau
HUSNER AG Holzbau
5070 Frick
Bauingenieur
IG 2B Ingenieurgemeinschaft
3000 Bern 15
GU/TU
Anliker AG
6021 Emmenbrücke
Wir sind überzeugt, dass der Werkstoff Holz im Infrastrukturbau Einzug hält, weil er die umweltfreundlichste Variante ist. Darum entwickeln wir mit unseren Partnern laufend neue Konstruktionslösungen, berechnen die Statik und stellen den Brandschutz von Infrastrukturbauten sicher. Wer heute einen Beitrag zum Klimaschutz leisten will, der baut heute mit Holz – auch im Infrastrukturbereich.