Pour son projet de Master, Joseph Desruelle a conçu un plan pour réutiliser les barres d'acier des pylônes électriques démantelés pour faire un nouveau toit pour la gare de Lausanne. Cette approche est encore théorique, mais cette réutilisation des matériaux pourrait un jour devenir monnaie courante.

Pour son projet de Master en génie civil, Joseph Desruelle a imaginé un projet de dénombrement et de classement de milliers de barres d'acier issues de pylônes électriques démontés, et d'utiliser leurs propriétés mécaniques pour concevoir un nouveau toit de gare. Le projet de Desruelle a été supervisé par Corentin Fivet au Structural Xploration Lab (SXL) de l'EPFL – basé au smart living lab à Fribourg – et Aurelio Muttoni au Structural Concrete Laboratory de l'EPFL (iBeton), et sa défense orale a eu lieu le 22 mars.

L'approche suivie par Desruelle s'inscrit dans une nouvelle voie de recherche en génie civil :la réutilisation d'éléments de structure à l'état brut (barres et systèmes d'acier, poutres en bois, etc.) en fin de vie, au lieu de les recycler ou de les mettre au rebut. Cette réutilisation des matériaux permet de réduire l'empreinte carbone intrinsèque des nouveaux bâtiments, puisque 71 % de leurs émissions de gaz à effet de serre résultent de l'extraction et de la production de matériaux et de la phase de construction. L'approche permet également de réduire la quantité de déchets produits par le secteur de la construction, qui représente environ un tiers de tous les déchets produits en Europe. Dernièrement, la réutilisation des matériaux a l'avantage de préserver des ressources naturelles limitées.

Malgré tous ces avantages, peu de recherches ont été faites dans ce domaine, et il y a eu peu d'applications pratiques pour démontrer sa valeur. C'est pourquoi Desruelle a commencé son étude par une analyse théorique qui vise à faciliter cette approche. Il a développé un algorithme d'optimisation permettant de concevoir une structure - comme un pont ou un bâtiment - à partir de tout type d'éléments structurels réutilisés. L'ingénieur saisit le nombre d'éléments pouvant être réutilisés et leur taille, Masse, géométrie et propriétés mécaniques, et l'algorithme propose une conception optimale qui minimise la quantité de matériaux requis, sans créer de déchets supplémentaires mais en laissant place à la créativité. Dans son étude théorique, Desruelle s'est inspiré des travaux de Jan Brütting, un doctorant à SXL.

Étude de cas

Dans la deuxième partie de son projet, Desruelle a testé son procédé dans une étude de cas inspirée du démantèlement de six lignes à haute tension dans le canton du Valais. Cela créera potentiellement 18, 000 barres d'acier par ligne, dont un peu plus de 80 % seront réutilisables. En prenant ces composants, Desruelle a utilisé son algorithme pour redessiner une structure de toit de 200 mètres de long couvrant les voies et les quais de la gare de Lausanne. Il s'est imposé deux contraintes principales :il devait éviter de couper des barres d'acier et il devait réutiliser les connexions existantes.

En optant pour une conception modulaire, Desruelle a également pu faire en sorte que sa toiture réutilise les modules des pylônes, sans les démonter. « Cette façon de réutiliser les matériaux a l'avantage d'économiser du travail, car les composants doivent simplement être transportés d'un endroit à un autre, " dit-il. En fin de compte, le projet n'utiliserait que 20 % des matériaux des lignes à haute tension, et réduirait le carbone incorporé de 80 % par rapport à la construction d'un toit identique en utilisant de tout nouveaux matériaux.

Il se trouve que les Chemins de fer fédéraux suisses envisagent d'apporter des modifications à la verrière historique de la gare de Lausanne dans le cadre du projet d'agrandissement de la gare. Cependant, Desruelle précise que, puisque le toit est classé, il n'est pas prévu de le remplacer ou de le convertir. D'après les dessins qu'il a reçus des Chemins de fer fédéraux suisses, la verrière sera simplement étendue pour couvrir les plates-formes plus longues. Cependant, Le projet de Desruelle pourrait être utilisé dans d'autres applications, comme pour une usine de fabrication, un centre sportif ou même un pont.

Réalité alternative

"Nous sommes toujours dans le domaine de la réalité alternative, " dit Corentin Fivet, qui a co-encadré le projet de maîtrise de Desruelle. « Il y a plusieurs problèmes économiques et de responsabilité civile à résoudre. Cependant, d'un point de vue technique, nous voulions montrer que, à l'aide de nos outils, il sera bientôt possible de réutiliser des éléments structurels de manière très efficace pour construire de nouvelles structures. L'Union européenne investit beaucoup d'argent dans ce domaine de recherche, qu'il considère comme un moyen de créer des emplois et de stimuler les économies locales. Je suis optimiste sur le fait que cette approche deviendra bientôt le choix évident."

Desruelle ajoute :« Tout l'enjeu est de changer notre façon de penser le génie civil – là où le paradigme actuel pourrait se résumer à le construire, l'a utilisé, abattez-le et jetez-le - et avancez vers une approche d'économie circulaire. » Cela signifie-t-il que les architectes devront prendre en compte les matériaux disponibles au stade de la conception ? Fivet, qui est lui-même architecte et ingénieur, est convaincu qu'ils le feront, et il y voit un nouveau défi :« Les architectes utiliseront leur créativité pour trouver les meilleurs matériaux réutilisables comme base de la structure, puis imagineront comment les utiliser le plus efficacement possible. Cette méthode aurait pu intéresser Jean Tinguely, qui est né à Fribourg et dont le musée est situé à quelques kilomètres du laboratoire où se sont déroulées ces recherches.