För sitt masterprojekt, Joseph Desruelle utarbetade en plan för att återanvända stålstänger från demonterade elmaster för att göra ett nytt tak för Lausannes tågstation. Detta tillvägagångssätt är fortfarande teoretiskt, men att återanvända material på detta sätt kan en dag bli vardag.

För sitt masterprojekt i civilingenjör, Joseph Desruelle kom på ett projekt för att räkna och klassificera tusentals stålstänger från demonterade elektriska pyloner, och att använda deras mekaniska egenskaper för att designa ett nytt tågstationstak. Desruelles projekt leddes av Corentin Fivet vid EPFL:s Structural Xploration Lab (SXL) – baserat på smart living lab i Fribourg – och Aurelio Muttoni vid EPFL:s Structural Concrete Laboratory (iBeton), och hans muntliga försvar ägde rum den 22 mars.

Det tillvägagångssätt som Desruelle använde är en del av en ny del av forskning inom anläggningsteknik:återanvändning av strukturella element i sin råa form (stålstänger och -system, träbalkar etc.) vid slutet av sin livslängd, istället för att återvinna dem eller skrota dem. Att återanvända material på detta sätt minskar det förkroppsligade koldioxidavtrycket från nya byggnader, eftersom 71 % av deras utsläpp av växthusgaser härrör från utvinning och produktion av material och konstruktionsfasen. Tillvägagångssättet minskar också mängden avfall som produceras av byggsektorn, som står för omkring en tredjedel av allt avfall som produceras i Europa. Slutligen, återanvändning av material har fördelen av att bevara ändliga naturresurser.

Trots alla dessa fördelar, lite forskning har gjorts på detta område, och det har funnits få praktiska tillämpningar för att visa dess värde. Det var därför Desruelle började sin studie med en teoretisk analys som syftar till att underlätta detta tillvägagångssätt. Han utvecklade en optimeringsalgoritm som gör att en struktur – som en bro eller byggnad – kan designas med hjälp av alla typer av återanvända strukturella element. Ingenjören anger antalet element som är tillgängliga för återanvändning och deras storlek, massa, geometri och mekaniska egenskaper, och algoritmen föreslår en optimal design som minimerar mängden material som krävs, utan att skapa ytterligare avfall men lämna utrymme för kreativitet. I sin teoretiska studie, Desruelle byggde på arbete som utförts av Jan Brütting, en doktorand på SXL.

Fallstudie

I den andra delen av sitt projekt, Desruelle testade sin process i en fallstudie inspirerad av demonteringen av sex högspänningsledningar i kantonen Valais. Detta kommer potentiellt att skapa 18, 000 stålstänger per linje, varav drygt 80 % kommer att kunna återanvändas. Med dessa komponenter, Desruelle använde sin algoritm för att designa om en 200 meter lång takkonstruktion som täcker spåren och plattformarna vid Lausannes tågstation. Han satte upp två huvudbegränsningar för sig själv:han var tvungen att undvika att skära några stålstänger och han var tvungen att återanvända befintliga anslutningar.

Genom att välja en modulär design, Desruelle kunde också se till att hans tak återanvände moduler av pylonerna, utan att ta isär dem. "Det här sättet att återanvända material har fördelen av att spara arbetskraft, eftersom komponenterna helt enkelt behöver transporteras från en plats till en annan, " sa han. Till slut, projektet skulle bara använda 20 % av materialen från högspänningsledningarna, och skulle minska inbyggt kol med 80 % jämfört med att bygga ett identiskt tak med helt nya material.

Det råkar vara så att de schweiziska federala järnvägarna planerar att göra ändringar i Lausannes tågstations historiska tak som en del av projektet att bygga ut stationen. Dock, Desruelle klargör att, eftersom taket är listat, det finns inga planer på att ersätta eller konvertera det. Enligt de ritningar han har fått från de schweiziska federala järnvägarna, kapellet kommer helt enkelt att utökas för att täcka de längre plattformarna. Dock, Desruelles projekt skulle kunna användas i andra applikationer, till exempel för en tillverkningsanläggning, ett sportcenter eller till och med en bro.

Alternativ verklighet

"Vi är fortfarande i den alternativa verklighetens område, " säger Corentin Fivet, som gemensamt handlede Desruelles masterprojekt. "Det finns flera frågor om ekonomiskt och civilrättsligt ansvar att lösa. Men, ur teknisk synvinkel, vi ville visa att använda våra verktyg, det kommer snart att vara möjligt att återanvända strukturella element på ett mycket effektivt sätt för att bygga nya strukturer. Europeiska unionen investerar mycket pengar på detta forskningsområde, som den ser som ett sätt att skapa jobb och stärka lokala ekonomier. Jag är optimistisk att detta tillvägagångssätt snart kommer att bli det självklara valet."

Desruelle tillägger:"Hela poängen är att förändra vårt sätt att tänka kring byggnadsteknik – där det nuvarande paradigmet kan sammanfattas som att bygga det, använde det, riva ner och slänga det – och gå mot en cirkulär ekonomi." Betyder det att arkitekter måste ta hänsyn till tillgängliga material i designstadiet? Fivet, som själv är arkitekt och ingenjör, är övertygad om att de kommer, och han ser en ny utmaning däri:"Arkitekter kommer att använda sin kreativitet för att hitta de bästa återanvändbara materialen som grund för strukturen och sedan utarbeta hur de ska användas mest effektivt." Denna metod kan ha varit av intresse för Jean Tinguely, som är född i Fribourg och vars museum ligger bara några mil från laboratoriet där denna forskning gjordes.