Une conception qui façonne les

comportements

En visitant Copenhague, on s'attend à découvrir une ville élégante et historique. Ce qui peut surprendre, c'est la présence d'un système de métro moderne et compact, abordable, fréquent et magnifiquement conçu. Un système qui s'intègre avec une incroyable légèreté dans son environnement. Un chemin de fer qui n'a qu'un impact minime au niveau du sol, mais qui a changé la façon dont les gens se déplacent. La demande de transport a presque doublé au cours des cinq dernières années pour atteindre 126 millions de passagers en 2024 - malgré l'impact de la pandémie - et plus de 85 % des habitants de la ville se trouvent à distance de marche d'une gare. C'est un système de connectivité qui a transformé les quartiers et fait de la ville, de manière furtive, une métropole moderne.

L'Arup est au cœur de cette transformation depuis près de 20 ans, travaillant avec Metroselskabet (le métro de Copenhague) et nos partenaires en joint-venture pour mettre en place ce réseau en pleine expansion. Metroselskabet s'est fixé des objectifs ambitieux pour améliorer continuellement l'infrastructure et l'expérience des passagers. Les projets les plus récents, tels que l'extension de la M4 jusqu'à Ydre Nordhavn et la nouvelle ligne M5, ont mis l'accent sur la réduction de l'impact environnemental de la construction. Il s'agit notamment de réduire le carbone incorporé dans les activités de construction ainsi que l'utilisation des ressources. La planification et la conception précoces de la ligne M5 montrent comment le défi du changement climatique peut inciter à investir dans un développement urbain bénéfique et démontrent le rôle central qu'un métro développé de manière durable peut jouer dans la création d'une ville qui fonctionne pour tous.

La durabilité est au cœur de la mission de Copenhague, dont l'ambition est d'être climatiquement positive d'ici à 2035. La capitale danoise a une population croissante et un besoin pressant de nouveaux logements, mais elle est déterminée à montrer qu'il est possible de combiner croissance et réduction des émissions de_CO2 pour créer une meilleure qualité de vie. Elle prévoit d'agrandir le quartier de Nordhavn (North Harbour) et d'autres banlieues, et de créer une péninsule, Lynetteholm - fabriquée à partir de matériaux de construction provenant d'autres projets - qui constituera une barrière contre l'élévation du niveau de la mer.

La connectivité entre ces nouveaux développements et le centre-ville sera essentielle et c'est pourquoi, suite à notre travail fructueux sur les lignes M3 et M4, l'Arup continue de travailler avec le métro de Copenhague (Metroselskabet) et ses partenaires en joint-venture, de l'étude de faisabilité à la construction, pour faire de la ligne M5 la ligne de métro la plus efficace, la plus efficiente et la plus durable à ce jour.

Conception et réalisation d'un métro à faible émission de carbone

L'ambition de Metroselskabet pour M5 est d'établir de nouvelles normes en matière de rail durable ; elle vise à réduire l'empreinte carbone de sa nouvelle ligne de 50 % par rapport aux lignes existantes de la ville. À ce jour, jusqu'à 40 % des possibilités de réduction des émissions de carbone ont été identifiées, et les travaux dans ce domaine se poursuivent.

L'équipe de la coentreprise s'est appuyée sur les objectifs de développement durable des Nations unies pour étudier les moyens de produire des avantages à long terme pour les passagers, la ville et l'environnement. Avec notre client et les principales parties prenantes, nous avons élaboré une série d'interventions de conception visant à minimiser les émissions de carbone, à optimiser l'utilisation de l'eau et à rendre les stations rentables et efficaces en termes de maintenance. Pour atteindre les objectifs de la ville en matière d'émissions nettes zéro, il faut également rendre les transports publics plus attrayants que les véhicules privés, d'où l'importance de l'accessibilité et de l'attractivité.

L'analyse numérique des émissions de carbone liée à la modélisation BIM a permis d'identifier très tôt les points chauds en matière d'émissions de carbone. Grâce à l'analyse réalisée avec nos partenaires, nous avons pu voir immédiatement les conséquences de chaque décision de conception, ce qui nous a permis de développer des stratégies ciblées pour minimiser l'empreinte_CO2 des stations. Le résultat est une série d'options de conception uniques comprenant des stations souterraines peu profondes avec moins de béton.

Construire des stations plus proches du niveau du sol présente des défis, mais offre également des possibilités significatives de réduction des émissions. En réduisant l'espace sous les quais, en rétrécissant les tuyaux d'échappement des voies et en abaissant la hauteur des pièces abritant les systèmes mécaniques et électriques, nous avons pu réduire la profondeur des stations sur la plupart des sites, contribuant ainsi à une réduction nette des émissions de carbone et des coûts. Parmi les autres avantages, citons la réduction de l'utilisation de matières premières, la réduction du temps de construction, la réduction des coûts de construction et la réduction des perturbations dans la ville.

La plateforme technologique Fuse d'Arup a joué un rôle déterminant dans la planification de la M5. Elle intègre des informations géospatiales, un BIM fédéré, des outils de calcul du carbone et toutes les informations dont l'équipe élargie a besoin. Elle comprend également un modèle d'IA fermé qui permet à n'importe quel membre de l'équipe d'interroger l'ensemble de la bibliothèque de documentation du projet.

Facile à utiliser. Des actifs plus performants.

La combinaison de solutions d'ingénierie audacieuses et de simplicité élégante incarnée par le concept de M5 est le dernier produit d'une relation solide avec Metroselskabet et ses partenaires qui remonte à 2007, lorsque nous avons commencé à travailler ensemble sur la ligne M3 Cityringen (City Circle).

La ligne M3, qui a été inaugurée en 2019, a permis d'étendre le réseau de métro existant de la ville. Avec plus de 16 km de tunnels et 17 nouvelles stations, elle permet à 85 % des habitants du centre-ville de Copenhague d'être à moins de 600 m d'une station de train ou de métro.

La conception architecturale des stations s'est concentrée sur l'aspect pratique et l'efficacité, en abordant chacune d'entre elles comme un gigantesque "kit de pièces" ; cela a permis la modularité sans sacrifier l'originalité et le "plaisir" de l'expérience humaine, que ce soit en surface ou en sous-sol. Le plus grand nombre possible d'éléments ont une largeur ou une hauteur de 5,5 m, ce qui permet un niveau de standardisation qui contribue à réduire les coûts et les perturbations en cas de remplacement de composants.

En collaboration avec Metroselskabet et nos partenaires, nous avons veillé à ce que la conception modulaire permette à chaque station d'avoir sa propre identité et un système d'orientation intuitif qui facilite la navigation dans le métro. Des panneaux muraux et des revêtements sculpturaux servent de façades intérieures pour souligner l'identité unique de chaque station. Nous avons utilisé des couleurs et des matériaux à l'intérieur des stations qui répondent à un élément du caractère d'une zone - imitant la maçonnerie distinctive d'une église historique, ou les couleurs reflétant les arbres dans les jardins de Frederiksberg à proximité. Des puits de lumière filtrent la lumière naturelle à 20 mètres de profondeur sur les quais, contribuant à maintenir le lien entre les passagers et la rue au-dessus - une expérience distincte pour tous ceux qui utilisent le réseau.

L'objectif était que chaque élément de la gare soit plus performant. Des puits de lumière asymétriques et sculpturaux inondent les stations de lumière naturelle et apportent un élément d'excitation visuelle en surface, mais servent également de bouches d'aération en cas d'incendie, réduisant ainsi la dépendance à l'égard des systèmes mécaniques. Les quais sont visibles depuis l'entrée de la station et vice versa, les lignes de vue claires facilitant la navigation. Ce lien tangible entre la rue et la gare crée un sentiment de sécurité et permet aux passagers de vivre une expérience calme et sans effort.

Un bon voisinage pendant et après la construction

Le projet M3 est le plus grand projet de construction à Copenhague depuis 1618, et le partenariat s'est efforcé de minimiser autant que possible les perturbations de la vie de la ville. Les stations ont été placées sous des parcs et des places lorsque cela était possible, afin de minimiser l'impact sur la circulation, les services publics et les propriétés privées. Ces places ont depuis été revitalisées, améliorant l'environnement local pour les habitants, qu'ils utilisent ou non le métro.

Malgré cela, l'intégration de 17 nouvelles stations dans une ville historique a été une tâche délicate qui a nécessité une expertise en matière de conception d'ingénierie de précision. À Kobenhavn H, la station se trouve à environ 20 mètres sous terre et est soigneusement située dans un couloir étroit entre des immeubles résidentiels pour permettre un accès proche à la principale gare ferroviaire de Copenhague. À Gammel Strand, la station a été partiellement construite sous le canal, qui est resté ouvert aux bateaux de tourisme pendant toute la durée des travaux ; le chantier se trouvait sur une plate-forme au-dessus du canal, ce qui permettait aux bateaux de passer en dessous et à la vie urbaine de se poursuivre.

Élaboration d'un programme de creusement de tunnels efficace

Lors de la conception des stations de la M4, nous avons mis à profit nos compétences globales en ingénierie et notre expérience de la conception de métros locaux, ainsi que notre connaissance des valeurs et des ambitions stratégiques de notre client final, afin d'optimiser le cahier des charges initial et de proposer des solutions pratiques pour une gestion efficace de la construction, en travaillant en étroite collaboration avec les équipes de conception des entrepreneurs.

Par exemple, nous avons considérablement réduit la profondeur de la station Enghave Brygge, en supprimant un niveau entier, ce qui a permis de commencer le creusement du tunnel plus tôt. Cela a permis d'accélérer le calendrier du projet et de réduire le volume des matériaux excavés et la quantité de béton utilisée, réduisant ainsi l'impact carbone.