Modernisation de ponts dans des espaces confinés

Solution CraneKit personnalisée de STAHL CraneSystems avec une hauteur de levage de plus de 100 m pour le barrage le plus haut d'Allemagne

Le fabricant de câbles Voigt Seil- und Hebetechnik, situé à Bad Düben (Allemagne), est un partenaire de service certifié de STAHL CraneSystems. Il a entièrement remplacé le système de pont permettant d'ouvrir la vanne de fond du barrage de Rappbode. Pour ce faire, il a utilisé un concept sophistiqué issu du système modulaire CraneKit. La conception spéciale devait passer par une trappe étroite dans le barrage et être installée dans l'espace confiné à l'intérieur du mur du barrage.

Les CraneKits de STAHL CraneSystems contiennent tous les composants nécessaires à la construction d'un système de pont : palans à câble, treuils, palans à chaîne, composants de commande et de surveillance, convertisseurs de fréquence pour palans, entraînements de translation, poutres de tête de pont, accessoires et nombreuses options, telles que des télécommandes radio. Une solution spéciale a maintenant été développée à partir de ce système modulaire, qui a été mise en service en octobre 2025 au barrage de Rappbode.

Le plus grand barrage dans un cadre naturel impressionnant

La région du Harz se caractérise par de vastes forêts, des vallées profondes, des rivières sauvages et des cascades – une grande zone protégée où la gestion de l'eau, la conservation de la nature et le tourisme doivent être conciliés. Le parc naturel du Harz/Saxe-Anhalt est un exemple de la manière dont cela peut être réalisé. Il abrite l'un des deux plus grands barrages d'eau potable d'Allemagne.

La Rappbode, tout comme son affluent, la Hassel, est endiguée par le barrage de Rappbode, long de 415 mètres. Le réservoir couvre une superficie de près de quatre kilomètres carrés. Avec un volume d'environ 110 millions de mètres cubes d'eau, c'est le plus grand réservoir des montagnes du Harz. Avec ses 106 mètres, ce barrage est le plus haut d'Allemagne et, avec environ 47 millions de mètres cubes d'eau brute par an, il constitue la plus grande réserve d'eau potable du pays.

Un barrage gigantesque doté d'une technologie moderne

Construit en 1959, le barrage se compose de 30 sections de paroi d'une largeur maximale de 16 mètres, les joints de champ offrant une certaine flexibilité et protégeant autant que possible la très grande structure rigide contre les fissures. La salle des vannes et des treuils, ainsi que les équipements d'exploitation, sont situés à l'extrémité sud-est du barrage. En raison de ses caractéristiques structurelles particulières et de son caractère unique, ce géant architectural a été désigné « monument historique du génie civil en Allemagne » par la Chambre fédérale des ingénieurs en 2022.

Les systèmes de barrages sont désormais devenus un système complexe de gestion de l'eau. La surveillance, l'entretien et la maintenance des structures constituent un défi majeur. L'exploitant des 36 barrages est la société Talsperrenbetrieb Sachsen-Anhalt (TSB), basée à Blankenburg. Elle est chargée de trouver chaque jour un équilibre entre l'approvisionnement en eau et la protection contre les inondations.

L'ensemble du système de barrages de Rappbode, qui comprend des barrages préliminaires et des bassins de rétention, contribue de manière significative à la protection contre les inondations dans l'est du massif du Harz. De plus, une centrale électrique intégrée au barrage alimente en électricité les villages environnants. Sans ces chefs-d'œuvre techniques, une utilisation optimale des ressources en harmonie avec la nature serait inconcevable. Une partie de l'équipement technique provient de STAHL CraneSystems, une société du groupe Columbus McKinnon.

Produire de l'eau potable et de l'énergie en harmonie avec la nature

Les ponts installés dans l'espace confiné du mur du barrage sont utilisés pour ouvrir les cloisons au pied du barrage. Cette « sortie inférieure » est située du côté de l'eau du mur du barrage. En principe, cette ouverture refermable sert à vider le barrage jusqu'au niveau d'eau le plus bas prévu pour un fonctionnement normal. La sortie inférieure est généralement régulée par une vanne à guillotine. Après avoir traversé la sortie, l'eau s'écoule dans un bassin de rétention afin de réduire la vitesse d'écoulement.

Avant que le pont puisse ouvrir la vanne de fond, un robot submersible est descendu à la profondeur appropriée pour accrocher le crochet du pont à l'œillet de la cloison. Comme son nom l'indique, la vanne de fond est l'installation d'extraction d'eau la plus profonde d'un barrage. Cela signifie que la hauteur de levage du pont et, en raison de la charge d'eau, sa capacité de charge sont cruciales. Il existe deux puits correspondants dans le barrage de Rappbode, mais un seul a été modernisé jusqu'à présent avec un nouveau pont de STAHL CraneSystems.

Modernisation par le remplacement d'un système de pont vieux de plus de 65 ans

La vidange du barrage n'est pas un processus particulièrement rapide, pouvant parfois prendre des semaines, voire des mois. C'est pourquoi le pont n'est utilisé qu'occasionnellement tout au long de l'année pour ouvrir la cloison, mais lorsqu'il est utilisé, il faut s'assurer qu'il est en parfait état de fonctionnement. L'ancien pont, installé en 1960, était correctement dimensionné avec une longueur de câble de 96 m et une capacité de charge de 16 t, mais après des décennies de fonctionnement, il nécessitait de plus en plus d'entretien. C'est pourquoi une modernisation complète était prévue pour 2024.

Le fabricant de câbles Voigt Seil- und Hebetechnik, basé à Bad Düben, est spécialisé dans les câbles métalliques et les câbles en fibres, ainsi que dans toutes les solutions liées à la technologie des câbles et des élingues. En raison des nombreuses applications possibles des produits de la technologie des câbles et du levage, presque tous les secteurs économiques font partie de sa clientèle, y compris TSB. Voigt s'engage particulièrement en faveur de la protection de l'environnement et du développement durable. Le fabricant de câbles a déjà fourni des services d'assistance à TSB par le passé. C'est pourquoi le projet de modernisation a également été confié à ce spécialiste de la technologie des câbles et du levage.

Réduire les coûts de maintenance et augmenter la sécurité opérationnelle

Un facteur clé du projet était de garantir la capacité de charge précédente de 16 tonnes avec une hauteur de levage accrue de 100 m, car les 96 m d'origine n'étaient plus suffisants. Le pont, qui datait des années 1960, présentait des inconvénients particuliers en termes d'entraînement du pont et du chariot, qui étaient encore équipés de chaînes d'enroulement obsolètes (entraînement par chaîne). La nouvelle installation du système de pont comprenait également le remplacement de ces entraînements manuels par des entraînements électriques modernes. La nouvelle solution séduit par son rendement, sa fiabilité et ses vitesses de déplacement supérieurs, ainsi que par son entretien minimal, son confort amélioré et sa sécurité maximale pour l'utilisateur.

En raison de contraintes structurelles, l'usine de câbles Voigt devait trouver une solution qui puisse passer par une trappe étroite et s'intégrer dans des espaces réduits. La distance possible entre le chemin de roulement du pont et le bord inférieur du plafond était très faible, c'est pourquoi une solution sur mesure était nécessaire, qui pouvait être conçue au mieux avec le CraneKit de STAHL CraneSystems. Cela permet de planifier de tels projets de manière économique et de les réaliser rapidement avec un effort raisonnable. Un autre avantage est sa flexibilité, qui permet d'adapter la solution aux exigences spécifiques. STAHL CraneSystems produit tous les composants de ses CraneKits dans son usine de Künzelsau (Allemagne).

Palan double avec caractéristiques spéciales

Un pont roulant bipoutre avec plate-forme de maintenance est désormais utilisé au barrage de Rappbode. Le palan provient de la gamme de palans à câble métallique STAHL AS 7. Les utilisateurs apprécient le système modulaire en raison de ses composants éprouvés et nécessitant peu d'entretien.

Le palan double avec une configuration de crochet 2/2-1 offre une hauteur de levage maximale de 102 m pour des charges allant jusqu'à 16 t. Le guide-câble à contre-rotation empêche la dérive du crochet, ce qui permet d'abaisser des charges lourdes avec une grande précision. Le palan parcourt une distance de 12 m avec une portée de 6,3 m afin d'ouvrir la cloison de la sortie inférieure et d'effectuer d'autres travaux de levage. Il est monté sur un chariot et ne nécessite qu'une faible hauteur sous plafond, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans le mur du barrage du système de barrage de Rappbode.

Comme il s'agit d'un palan double, seul l'un des palans est équipé d'une protection contre les surcharges. La charge est mesurée au niveau du support de couple de la boîte de vitesses à l'aide d'un capteur de pression fixé à la structure porteuse. Cela permet d'effectuer des mesures de charge, même dans la plage de charge inférieure, avec une grande précision de ± 6 % de la charge nominale. Le multicontrôleur SMC22 est utilisé comme unité de commande. Il est monté directement sur le palan et enregistre les données de fonctionnement les plus importantes en temps réel. Grâce à son contrôle continu de la charge, il peut immédiatement arrêter le palan en cas de surcharge.

Les mécanismes de déplacement et de levage ainsi que les tambours à câble de longueur personnalisée sont tous fabriqués sur mesure. De plus, le bloc d'engrenages droits stationnaire YALE-VSIII est fixé des deux côtés du chariot à des fins de maintenance. Les deux palans à chaîne de maintenance ont une capacité de charge de 500 kg et une hauteur de levage de 4 m afin de répondre de manière optimale aux exigences des travaux de maintenance et d'assistance typiques dans le mur du barrage. Cette solution spéciale est complétée par un bloc de crochets conçu pour fonctionner sous l'eau.

Installation difficile sur site

Chaque CraneKit est préassemblé à la livraison et contient toute la documentation et les instructions nécessaires. Le système de pont est assemblé sur site selon le principe plug-and-play, très convivial. Cependant, la mise en œuvre de la solution au barrage de Rappbode a rencontré quelques obstacles : en raison de l'espace limité disponible, le démontage de l'ancien pont et l'installation du nouveau à l'intérieur du mur du barrage ont été particulièrement difficiles.

Les composants du pont ont dû être soulevés depuis la route à l'aide d'un pont mobile et passés par une trappe étroite de 2 m x 4 m dans le mur du barrage. Cela représente un véritable défi avec des composants qui mesurent parfois plus de 6 m de long en raison de leur portée. L'espace était également restreint sous la trappe. La distance possible entre le chemin de roulement du pont et le bord inférieur du plafond était très réduite. Le projet a donc nécessité une approche habile pour l'installation du système de levage spécial.

Malgré ces conditions difficiles, le projet a été mené à bien en peu de temps. La planification, la commande et la production ont débuté en juillet 2024, la mise en œuvre sur site en septembre 2025 et la mise en service a eu lieu en octobre 2025. D'autres projets entre STAHL CraneSystems et Voigt Seilerei sont déjà en cours de planification.

Auteur : Heike Metzger, spécialiste senior, Sales Enablement, STAHL CraneSystems GmbH, Künzelsau (Allemagne)

Images et légendes:

Le barrage de Rappbode est un « monument historique du génie civil en Allemagne ».

Avec une ouverture de seulement 2 m x 4 m, la trappe et l'espace d'installation sont extrêmement étroits.

Pont roulant bipoutre avec deux palans et surveillance continue de la charge

Palan à câble métallique STAHL CraneSystems pour une hauteur de levage maximale de 102 m et des capacités de charge allant jusqu'à 16 t