Surveillance de la santé structurelle du premier pont en aluminium recyclé de Scandinavie
June 22, 2026
Le Hangar Bridge à Trondheim, en Norvège, est le premier pont piéton scandinave construit entièrement en aluminium recyclé, marquant une étape importante dans le domaine des infrastructures durables. Conçu dans le cadre de l’initiative de recherche FjordX de la Norvège, cette structure légère présente des défis dynamiques et structurels uniques. Pour soutenir la recherche et valider les codes de conception, Dewesoft Monitoring et NTNU ont mis en place un système permanent de surveillance de la santé structurelle (SHM). Ce système garantit des performances à long terme et combine des accéléromètres, des jauges de contrainte et une technologie de chaînage synchronisé.
Introduction
Le Hangar Bridge est un pont en arc piéton présentant une configuration en réseau de câbles. Il est entièrement construit en aluminium recyclé provenant de la plateforme pétrolière désaffectée de Trondheim, en Norvège. Le Hangar Bridge est le premier du genre. Il s’étend sur 55 mètres. C’est un pont piéton commandé par l’Administration publique des routes de Norvège (Statens Vegvesen) pour explorer des solutions d’infrastructure économiques et durables.
COWI, un cabinet de conseil international en ingénierie, architecture, énergie et environnement, a conçu le Hangar Bridge. COWI fait partie du projet de recherche et développement FjordX. Le programme FjordX en Norvège est une initiative majeure de R&D axée sur des solutions innovantes, durables et économiques pour traverser les fjords, en particulier les ponts flottants et autres infrastructures complexes. Le projet inclut des réalisations comme le « Hangar Bridge », qui utilise de l’aluminium recyclé pour une construction plus verte.
Le projet du Hangar Bridge est coordonné avec Bane Nor, responsable des opérations, de la maintenance et de la construction des voies ferrées en Norvège, car il traverse les lignes de chemin de fer. Leirvik AS, fournisseur de grandes structures en aluminium et leader dans la technologie de soudage de l’aluminium, a fabriqué et construit le pont.
Le Hangar Bridge est confronté à des défis dynamiques en raison de sa légèreté, tant au niveau du matériau que de la conception. Le code de conception structurelle principal pour les structures en aluminium en Europe est l’Eurocode 9 (EN 1999), qui s’applique conjointement avec des annexes nationales spécifiques (NA) fournissant des paramètres et règles propres à chaque pays.
Pour comprendre la dynamique du système et calibrer l’annexe du code de conception des structures en aluminium de la Norvège, l’Université norvégienne des sciences et technologies (NTNU) et Dewesoft Monitoring ont conçu un système permanent de surveillance de la santé structurelle combinant des accéléromètres, des jauges de contrainte et la technologie de chaînage de Dewesoft.
Le pont Hangar
Le pont Hangar est un pont en aluminium de 55 mètres de long. C’est le premier du genre, installé à Trondheim, en Norvège. Il a une largeur de 9 mètres et un poids total de 60 tonnes. Le pont Hangar est un pont piéton et cyclable qui enjambe les voies ferrées à la gare de Leangen.
Le pont en arc avec une topologie en réseau pour les suspentes est entièrement construit en aluminium recyclé provenant de la plateforme pétrolière désaffectée Gyda. COWI et Hydro Aker Solutions ont collaboré pour concevoir le pont Hangar.
Le projet est développé par l’Administration publique des routes de Norvège (Statens Vegvesen) dans le cadre du projet de recherche FjordX et assemblé par Leirvik AS en tant qu’entrepreneur principal. La construction du projet a commencé en mai 2024, et il a été pré-assemblé à titre d’essai dans les installations de Leirvik en décembre 2024. Quatre segments de pont ont été expédiés de Stord à Trondheim en mars 2025, et, en utilisant la technologie de soudage de l’aluminium de pointe de Leirvik, ils ont été assemblés sur place avec les tiges de suspension et les garde-corps.
Le Hangar Bridge est un repère pour les ingénieurs en structure, offrant l’opportunité de tester et de développer des solutions structurelles durables, économiques et respectueuses de l’environnement.
Construction du pont Hangar
La construction du Hangar Bridge a inclus :
La construction des culées
La construction des murs de soutènement
L’installation du système d’eau et d’assainissement
L’éclairage public
Le réacheminement des câbles électriques haute tension des stations et de l’alimentation de la ville
Le développement des infrastructures piétonnes adjacentes
Le processus de construction et d’installation du Hangar Bridge comprend les étapes suivantes : les Figures 1 et 2 en montrent certaines :
Levage test préliminaire pour assurer l’équilibre (en utilisant quatre œillets de levage)
Levage et positionnement du pont
Positionnement précis sur les points de levage
Démontage de la grue
Installation et coulée des appuis
Installation des joints de dilatation
Retrait des œillets de levage
Achèvement des murs de soutènement et des routes d’accès
Revêtement en asphalte du pont et des chemins adjacents
Installation des rails de déneigement
Intégration de l’éclairage dans les rails
Le pont Hangar en tant que projet de recherche
Le projet du pont Hangar explore des techniques de construction économiques et des systèmes sûrs et respectueux de l’environnement. Une seule grue peut facilement installer la construction légère. Il ne nécessite aucun support entre les voies ferrées et est sans entretien tout au long de sa durée de vie de 100 ans.
NTNU a utilisé le Hangar Bridge comme laboratoire de recherche sur site pour développer des mémoires de master et des projets de recherche doctorale. À cette fin, NTNU dispose d’un système de surveillance de la santé structurelle pour étudier le comportement dynamique et l’intégrité structurelle du système.
Le système de surveillance de la santé structurelle fournira des données et des informations précieuses pour contribuer au développement des normes de conception des futurs ponts en aluminium, mettant en avant les principaux avantages de l’aluminium en tant que matériau de construction, tels que :
Résistant à la corrosion, nécessitant un entretien minimal
Design flexible, permettant une installation plus rapide
Entièrement recyclable, avec une faible empreinte carbone
Environ 75 % de tout l’aluminium jamais produit est encore en usage aujourd’hui
Système de surveillance et plan d’instrumentation
Le système de mesure comprend 20 accéléromètres triaxiaux, une station météo et des enregistreurs de données.
Le système de mesure permet de connecter plusieurs capteurs au même câble, rendant l’installation aussi simple que possible avec la technologie de chaînage de Dewesoft.
Le système de surveillance de la santé structurelle proposé par Dewesoft offre ces caractéristiques clés :
Nœuds capteurs numériques (tout-en-un) pour les accéléromètres 3D qui réduisent le coût des accéléromètres de surveillance structurelle conventionnels + canaux d’acquisition de données externes.
Dispositifs d’acquisition de données à un canal, configurables par logiciel (quart, demi, pont complet), pour les mesures de contrainte le long du pont. Les dispositifs peuvent être très proches du capteur, réduisant considérablement la longueur des câbles analogiques et le risque de captage de bruit (c’est-à-dire, interférences électromagnétiques).
Les nœuds capteurs et les dispositifs frontaux de l’unité d’acquisition de données (DAU) sont connectés via EtherCAT dans toute la structure, réduisant le nombre total de DAU et diminuant la quantité de câblage de plusieurs unités (coût d’installation et temps d’installation).
Les ingénieurs civils peuvent accéder aux données via le logiciel client Dewesoft (Dewesoft Historian) ou le tableau de bord open-source Grafana.
Les composants disponibles de Dewesoft Historian sont :
DewesoftX MQTT client – Un plugin qui permet de publier des canaux dans DewesoftX vers un courtier MQTT. Le plugin peut également agir comme abonné MQTT, diffusant des canaux depuis un courtier.
Dewesoft HISTORIAN - Fournit la communication de données entre les unités de mesure, la base de données et les clients. Inclut un courtier MQTT, une base de données et le client web open-source Grafana. Les plugins client MQTT sur les unités de mesure sont requis.
DewesoftX view client - Permet l’accès aux données de la base de données et des unités de mesure depuis une instance Dewesoft. Le plugin client MQTT fournit un flux de données en temps réel en mode Mesure. Le plugin Historian Importer permet l’importation de données historiques en mode Analyse. Inclut un dongle.
La Figure 3 montre l’architecture de la plateforme Dewesoft Historian.
La communication EtherCAT entre les dispositifs garantit une synchronisation échantillon par échantillon tout au long de la chaîne. La distance entre les dispositifs n’affecte pas la précision de la synchronisation. Le système de mesure permet aux ingénieurs civils de connecter plusieurs capteurs à un seul câble, rendant l’installation aussi simple que possible. La proposition générale de NTNU suit la topologie représentée dans la Figure 4.
Les côtés ouest et est du plan d’instrumentation sont représentés dans les Figures 5 et 6, respectivement.
La station météo et les jauges de contrainte sous le tablier en aluminium sont montrées dans les Figures 7 et 8, respectivement.
La solution Dewesoft - montage permanent en extérieur avec boîtier étanche IP67
Les dispositifs d’acquisition de données IOLITE sont disponibles dans un boîtier en aluminium étanche avec des presse-étoupes. Le boîtier est conçu pour un montage en extérieur et est entièrement étanche. Il est conforme à la norme environnementale IP67.
Les câbles sont insérés à travers les presse-étoupes à l’emplacement de l’installation et sertis aux connecteurs RJ45 mâles. Les connecteurs RJ45 femelles de l’IOLITE 3xMEMS-ACC sont à l’intérieur du boîtier étanche.
Une fois les connecteurs accouplés, le couvercle supérieur peut être fixé au boîtier à l’aide d’un joint torique et de quatre boulons. Le boîtier extérieur évacue automatiquement l’air pour égaliser la pression à l’intérieur du boîtier avec la pression de l’air extérieur, tout en empêchant l’eau de pénétrer. Cette égalisation prolonge la durée de vie du joint et augmente la durabilité du boîtier.
Capteur accéléromètre triaxial
Pour toutes les positions, nous avons proposé le IOLITEiw-3xMEMS-ACC. Les dispositifs intègrent un accéléromètre MEMS triaxial. Il s’agit d’un dispositif capteur-DAQ intégré qui utilise le protocole EtherCAT, permettant un chaînage simple de plusieurs dispositifs montés sur la structure.
Nous avons utilisé un câble Ethernet CAT6 pour les données, l’alimentation et la synchronisation entre les dispositifs en chaîne. Notamment, le coût du capteur inclut le coût total de la mesure d’accélération, car aucun dispositif DAQ supplémentaire n’est nécessaire pour l’acquisition des données. Un boîtier étanche spécial abrite le dispositif.
Jauges de contrainte
Le système inclut des jauges de contrainte KCW (montage étanche par soudage) et des jauges de contrainte en quart et pont complet. Nous connectons les jauges de contrainte à des modules d’acquisition de données IOLITEw-1xSTG à un canal. Tous les canaux de contrainte peuvent être convertis du mode quart de pont au mode pont complet via une interface utilisateur graphique, permettant la modification du système de surveillance.
Station météo
Pour surveiller la vitesse et la direction du vent, nous utilisons une station météo METSense500. La plage de température de fonctionnement du dispositif est de -40 °C à +70 °C. La plage de mesure de la vitesse du vent est de 0,01 à 60 m/s, et la plage de mesure de la direction du vent est de 0° à 359°.
Système d’acquisition de données (DAQ)
Le système DAQ se compose d’un PC industriel (processeur i7 et 4 To d’espace disque) exécutant une instance locale du logiciel DewesoftX et de dispositifs d’acquisition de données externes (DAQ). Nous connectons les dispositifs DAQ au PC via le port Ethernet (sauf la station météo, qui utilise Modbus TCP/IP pour communiquer avec notre DAQ). Cette configuration permet la distribution des dispositifs DAQ dans toute la structure, réduisant le nombre de systèmes DAU globalement et la quantité de câblage. L’alimentation électrique se trouve à l’intérieur de l’armoire de surveillance du système.
En résumé, les dispositifs sont les suivants :
Dispositif DAQ triaxial MEMS IOLITEiw-3xMEMS-ACC
Système DAQ de jauge de contrainte à un canal IOLITEw-1xSTG
Station météo METSense500 pour la vitesse et la direction du vent, Modbus TCP/IP
La Figure 9 montre un exemple de la configuration.
La technologie en chaîne permet aux utilisateurs de continuer à ajouter des capteurs à la chaîne de mesure pour de futures campagnes d’instrumentation. Si nous ajoutons un autre injecteur de puissance, une nouvelle chaîne de mesure complète est possible, avec alimentation, signal et synchronisation dans un seul câble, comme le montre la Figure 10 pour les lignes de mesure en chaîne et une configuration en étoile, respectivement.
Pour s’adapter davantage à toute configuration de système, nous pouvons utiliser un commutateur EtherCAT pour déployer plusieurs chaînes de mesure sur la structure, comme le montre la Figure 11.
Enfin, une combinaison de différents capteurs dans la même ligne de mesure est également possible et adaptée au projet, réduisant le temps d’installation en chaînant les capteurs, comme le montre la Figure 12.
La Figure 13 montre le plan final d’instrumentation
Conclusion
Le Hangar Bridge est une référence en matière de matériau, de technique de construction, de technologie de soudage et de conception de pont, et l’installation du système Dewesoft a entraîné de nombreux avantages, tels que :
Réduction du câblage (moins de coûts).
Réduction du temps d’installation (moins de coûts pour l’intégrateur système, moins de problèmes pour le propriétaire de l’infrastructure).
Réduction des temps d’arrêt du trafic (moins de coûts pour le propriétaire et l’exploitant de l’infrastructure).
Immunité électromagnétique (signaux de haute qualité même lorsque des lignes électriques sont à proximité, comme dans les ponts ferroviaires).
Grande extensibilité du système.
Synchronisation à la microseconde.
Intégration de n’importe quel capteur.
Capacités cloud pour le stockage des données sur des serveurs et des tableaux de bord.
Systèmes d’alarme et de déclenchement pour des alertes précoces, un stockage de données optimisé et des canaux mathématiques.
Niveau élevé de fiabilité, intégrant et synchronisant plus de 100 capteurs en même temps en temps réel.
Références
Dewesoft. (n.d.): Surveillance de la santé structurelle des ponts.
Statens Vegvesen. (6 janvier 2025)Vellykket prøvemontering av Hangarbrua.
Leirvik AS. (s.d.): Hangar Bridge.