Genbrug af elektriske pyloner til at designe taget på en togstation

Til sit kandidatprojekt, Joseph Desruelle udtænkte en plan for at genbruge stålstænger fra demonterede elmaster til at lave et nyt tag til Lausanne-togstationen. Denne tilgang er stadig teoretisk, men genbrug af materialer på denne måde kunne en dag blive almindeligt.

For sit kandidatprojekt i civilingeniør, Joseph Desruelle kom op med et projekt for at tælle og klassificere tusindvis af stålstænger fra demonterede elektriske pyloner, og at bruge deres mekaniske egenskaber til at designe et nyt togstationstag. Desruelles projekt blev overvåget af Corentin Fivet ved EPFLs Structural Xploration Lab (SXL) – baseret på smart living lab i Fribourg – og Aurelio Muttoni ved EPFLs Structural Concrete Laboratory (iBeton), og hans mundtlige forsvar fandt sted den 22. marts.

Den tilgang, Desruelle brugte, er en del af en ny del af forskning inden for anlægsteknik:genbrug af strukturelle elementer i deres rå form (stålstænger og systemer, træbjælker osv.) ved slutningen af ​​deres levetid, i stedet for at genbruge dem eller skrotte dem. Genbrug af materialer på denne måde reducerer det indbyggede CO2-fodaftryk fra nye bygninger, da 71 % af deres drivhusgasemissioner stammer fra udvinding og produktion af materialer og byggefasen. Tilgangen reducerer også mængden af ​​affald, der produceres af byggesektoren, som tegner sig for omkring en tredjedel af alt affald, der produceres i Europa. Til sidst, genbrug af materialer har den fordel at bevare begrænsede naturressourcer.

På trods af alle disse fordele, der er lavet lidt forskning på dette område, og der har været få praktiske anvendelser til at demonstrere dens værdi. Derfor startede Desruelle sit studie med en teoretisk analyse, der har til formål at lette denne tilgang. Han udviklede en optimeringsalgoritme, der gør det muligt at designe en struktur – såsom en bro eller bygning – ved hjælp af enhver form for genbrugte strukturelle elementer. Ingeniøren indtaster antallet af elementer, der er tilgængelige til genbrug, og deres størrelse, masse, geometri og mekaniske egenskaber, og algoritmen foreslår et optimalt design, der minimerer mængden af ​​nødvendige materialer, uden at skabe yderligere spild, men efterlade plads til kreativitet. I sin teoretiske undersøgelse, Desruelle trak på arbejde udført af Jan Brütting, en doktorand på SXL.

Casestudie

I anden del af sit projekt, Desruelle testede sin proces i et casestudie inspireret af demonteringen af ​​seks højspændingsledninger i kantonen Valais. Dette vil potentielt skabe 18, 000 stålstænger pr. linje, hvoraf godt 80 % vil kunne genbruges. Ved at tage disse komponenter, Desruelle brugte sin algoritme til at redesigne en 200 meter lang tagkonstruktion, der dækkede sporene og perronerne på Lausanne-togstationen. Han satte sig selv to hovedbegrænsninger:han skulle undgå at skære stålstænger over, og han måtte genbruge eksisterende forbindelser.

Ved at vælge et modulært design, Desruelle var også i stand til at sikre, at hans tag genbrugte moduler af pylonerne, uden at skille dem ad. "Denne måde at genbruge materialer på har den fordel at spare arbejdskraft, da komponenterne blot skal transporteres fra et sted til et andet, " sagde han. Til sidst, projektet ville kun bruge 20 % af materialerne fra højspændingsledningerne, og ville reducere indbygget kulstof med 80 % sammenlignet med at bygge et identisk tag ved hjælp af helt nye materialer.

Det forholder sig sådan, at de schweiziske forbundsjernbaner planlægger at foretage ændringer i Lausanne-togstationens historiske baldakin som en del af projektet med at udvide stationen. Imidlertid, Desruelle gør det klart, at da taget er fredet, der er ingen planer om at erstatte eller konvertere det. Ifølge de tegninger, han har modtaget fra de schweiziske føderale jernbaner, baldakinen vil simpelthen blive udvidet til at dække de længere platforme. Imidlertid, Desruelles projekt kunne bruges i andre applikationer, som for en produktionsfabrik, et sportscenter eller endda en bro.

Alternativ virkelighed

"Vi er stadig i den alternative virkelighed, " siger Corentin Fivet, som i fællesskab vejledte Desruelles kandidatprojekt. "Der er flere økonomiske og civilretlige spørgsmål, der skal løses. fra et ingeniørmæssigt synspunkt, det ville vi gerne vise, ved at bruge vores værktøjer, det vil snart være muligt at genbruge strukturelle elementer på en yderst effektiv måde til at bygge nye strukturer. Den Europæiske Union investerer mange penge i dette forskningsfelt, som den ser som en måde at skabe arbejdspladser og fremme lokale økonomier på. Jeg er optimistisk over, at denne tilgang snart vil blive det oplagte valg."

Desruelle tilføjer:"Hele pointen er at ændre den måde, vi tænker på civilingeniør - hvor det nuværende paradigme kan opsummeres som at bygge det, brugte det, riv det ned og smid det væk – og gå i retning af en cirkulær økonomi." Betyder det, at arkitekter skal tage højde for tilgængelige materialer på designstadiet? Fivet, som selv er arkitekt og ingeniør, er overbevist om, at de vil og han ser en ny udfordring heri:"Arkitekter vil bruge deres kreativitet til at finde de bedste genanvendelige materialer som grundlag for strukturen og derefter udtænke, hvordan de bruger dem mest effektivt." Denne metode kunne have været interessant for Jean Tinguely, som er født i Fribourg, og hvis museum ligger kun få kilometer væk fra laboratoriet, hvor denne forskning blev udført.