La Roue de Falkirk (en anglais Falkirk Wheel) est un ascenseur à bateaux rotatif, reliant le Forth and Clyde Canal à l’Union Canal, près de la ville de Falkirk dans le centre de l’Écosse. Cette « roue » est un modèle d’ascenseur à bateaux unique au monde, et constitue un chef-d’œuvre d’ingénierie civile qui attire de nombreux touristes.

La roue d’un diamètre de 35 m monte et descend simultanément des bateaux sur un dénivelé de 25 m grâce à deux caissons, chacun mesurant 26 m de long (dont 20 utiles) par 6 de large et 2 de profondeur pour une capacité d’environ 360 m³ et un poids en charge de 300 tonnes.

Les caissons sont séparés des canaux d’accès en fermant un jeu de doubles portes et en vidant l’espace les séparant. Ils restent horizontaux par gravité et par un jeu d’engrenages géants. Le caisson en position basse ne baigne pas dans l’eau pour éviter la résistance à l’avancement de l’eau, la création de vagues et le déséquilibre par flottaison.

En vertu du principe d’Archimède, le poids ne varie pas avec l’embarquement de bateaux. Un équilibrage fin étant assuré par une régulation électronique du niveau de l’eau, il suffit alors d’une motorisation de 22,5 kW consommant 1,5 kWh toutes les 4 minutes pour assurer une demi-rotation en 5 minutes et demi.

La Roue de Falkirk a été inaugurée le 24 mai 2002 par la reine Élisabeth II, à l’occasion de la célébration du Jubilé d’or. Autrefois, une série de 11 écluses permettait de relier les deux canaux. Dans les années 1930, elles tombèrent en désuétude et furent comblées. Grâce aux fonds provenant de la National Lottery, la Commission du Millénaire (Millennium Commission) entreprit de rénover les canaux permettant de relier Glasgow à Édimbourg. Un appel d’offre fut lancé pour relier les deux canaux, et le projet de la Roue de Falkirk l’emporta.

De la mer du Nord à l’Atlantique

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La Falkirk Wheel ou Roue de Falkirk est un ascenseur à bateaux rotatif, situé en Ecosse, à Falkirk, non loin d’Edimbourg, qui relie le Forth and Clyde Canal à l’Union Canal. Cet ascenseur très spectaculaire est récent, puisqu’inauguré par la Reine Elisabeth II lors de son Jubilée d’Or, le 24 mai 2002.

La Falkirk Wheel a permis la mise en valeur des canaux du centre-Ecosse, en reliant Glasgow (Atlantique) à Édimbourg (Mer du Nord). Il a remplacé un ancien escalier d’écluses abandonné en 1933, qui consistait en 11 écluses successives, dont chaque passage nécessitait… 3500 tonnes d’eau !!

La Falkirk Wheel permet d’élever les bateaux de 24 m en une seule fois, mais l’Union Canal étant encore situé en contrebas de 11 m, les bateaux fluviaux et autres péniches doivent encore franchir deux écluses pour le rejoindre. Le concept de la Falkirk Wheel est unique au monde, qui est devenue une attraction en soi, attirant de très nombreux touristes. A noter que la Grande-Bretagne accueille à Anderton le plus vieil ascenseur à bateau au monde, construit en 1875, mais selon un concept bien plus classique.

La Falkirk Wheel est un spectaculaire ascenseur à bateaux rotatif d’un diamètre de 35 mètres, qui a remplacé un ancien système de longs et laborieux passages de 11 écluses qui s’étalaient sur une journée. Démonté en 1933 car tombé en désuétude, le système était resté sans projet de remplacement et les canaux demeuraient fermés.

Le rétablissement d’une voie navigable entre la Mer du Nord et l’Océan Atlantique attendra jusqu’en 2002, année de la mise en service de la Falkirk Wheel. 20 architectes et ingénieurs pour un tour de manège à 98 millions de francs.Sous la direction de Tony Kettle de l’agence RMJM, une équipe de 20 ingénieurs et architectes expérimentés sont mis à contribution pour repenser l’esthétique et le design général d’un premier projet qui ressemblait à une grande roue de foire, avec quatre nacelles. Après un été de recherches, Kettle utilise les legos de sa fille de 8 ans pour présenter la maquette finale, jugée « très gracieuse ». Le projet est adopté et financé par British Waterways, Scottish Enterprise et divers fonds européens. Le sol sur lequel doit être posée la roue abritait autrefois des mines d’argile et de charbon ainsi qu’une usine de goudron polluante. Des pieux de 30 x 22 mètres doivent donc être mis en œuvre pour atteindre la roche-mère et stabiliser l’ancrage. Du fait du mouvement de bascule de la roue, la masse imposée à la structure étant changeante, des tronçons ont été boulonnés plutôt que soudés pour éviter d’éventuels risques de fissures. 14 000 boulons et 45 000 trous de boulons ont été nécessaires.

Un pont-canal inconstructible

D’abord qualifié d’« inconstructible » le pont vit finalement sa construction se réaliser grâce à des barres d’armature de 40 mm. Deux des bras de la roue sont rattachés à l’essieu central de 3.8 m de diamètre et de 28 m de long. Aux extrémités des bras sont situés des caissons de 250 000 litres d’eau qui transportent à chaque passage une masse totale de 500 tonnes. Au poids des bateaux et de l’eau s’ajoute celui de la nacelle elle-même, soit environ 50 tonnes. Le niveau d’eau doit être maintenu identique de chaque côté afin d’équilibrer la masse aux deux extrémités du bras. Quand le bateau se place dans la nacelle, la masse de l’eau qui en sort est équivalente. Ce qui est rendu possible en maintenant le niveau d’eau dans un intervalle d’environ 37 mm de chaque côté grâce à un système informatique étendu à l’ensemble du site. Ce système contient notamment des détecteurs du niveau d’eau ainsi que des pompes et des écluses automatisées. L’alimentation des dix moteurs hydrauliques ne demande que 22,5 kilowatts, soit 1,5kWh par bascule, ce qui correspond à l’énergie qu’il faut pour porter à ébullition huit bouilloires.

La Roue de Falkirk (en anglais Falkirk Wheel) est un ascenseur à bateaux rotatif, reliant le Forth and Clyde Canal à l’Union Canal, près de la ville de Falkirk dans le centre de l’Écosse. L’ouverture de l’ascenseur en 2002 fait se rejoindre les deux canaux pour la première fois depuis les années 1930 dans le cadre du plan de Millennium Link.

Le projet de remise en valeur des canaux de la Central Belt écossaise pour relier Glasgow à Édimbourg a été mené par British Waterways et soutenu et financé par sept représentants locaux des pouvoirs publics, par le réseau de la Scottish Enterprise (en) ainsi que le Fonds européen de développement régional et la Commission du Millénaire. Les chefs du projet ont décidé dès l’origine de faire de cette construction un édifice radicalement ancré dans lexxie siècle plutôt que de recréer l’ancien escalier d’écluses.

Le système d’ascenseur permet d’élever les bateaux de 24 m mais l’Union Canal est situé encore 11 m plus en hauteur ; les bateaux doivent donc franchir deux écluses pour le rejoindre. Cette « roue » est un modèle unique au monde, et constitue un chef-d’œuvre d’ingénierie civile qui attire de nombreux touristes. Fonctionnant selon un principe plus classique, l’ascenseur à bateaux d’Anderton, dans le Cheshire, est le seul autre équipement de ce type au Royaume-Uni

Le sol sur lequel est située la Roue a auparavant abrité des mines à ciel ouvert d’argile et de charbon ainsi qu’une usine de goudron ; cette dernière activité a eu pour effet de polluer le canal en goudron et en mercure Les remblais consistant en un amas de rochers de grès de 20 m de profondeur ne constituaient pas une base assez solide pour y implanter les fondations : l’emploi de pieux de béton de 30 m par 22 m permet d’atteindre la roche-mère.

Puisque la roue bascule dans des directions différentes, la masse imposée à la structure est changeante et certaines parties subissent des renversements de la tension exercée. Pour éviter la fatigue qui aurait pu mener à des fissures, des tronçons furent boulonnés plutôt que soudés : 14 000 boulons et 45 000 trous de boulon ont été nécessaires

Le pont-canal conçu par ARUP fut d’abord qualifié d’« inconstructible » mais, grâce à des barres d’armature de 40 mm, sa construction fut finalement rendue possible. Les plans d’origine indiquent également que le canal aurait dû traverser le Mur d’Antonin mais une pétition fit préférer à cette idée celle de la mise en place de deux écluses et d’un tunnel passant sous le mur.

Le diamètre total de la roue est de 35 m ; les bras opposés s’étendent sur 15 m autour de l’essieu ce qui confère à l’ensemble la forme d’une hache à double tranchant. Deux de ces grands bras sont rattachés à l’essieu central de 3,8 m de diamètre et de 28 m de longueur. À chaque extrémité des bras sont situés des caissons remplis d’eau, chacun d’une capacité de 250 000 litres.

Ces caissons transportent à chaque passage une masse totale de 500 tonnes : à la masse des bateaux et de l’eau s’ajoute celle de la nacelle elle-même, soit environ 50 tonnes. Le niveau d’eau doit être maintenu le même de chaque côté afin d’équilibrer la masse aux deux extrémités du bras. Le principe de la poussée d’Archimède explique qu’un corps flottant déplace l’équivalent en eau de sa propre masse : quand le bateau se place dans la nacelle, la masse de l’eau qui en sort est identique. Cela est rendu possible en maintenant le niveau d’eau dans un intervalle d’environ 37 mm de chaque côté grâce à un système informatique étendu à l’ensemble du site. Ce système contient notamment des détecteurs du niveau d’eau ainsi que des pompes et des écluses automatisées. L’alimentation des dix moteurs hydrauliques ne demande que 22,5 kilowatts, soit 1,5 kWh par bascule : c’est à peu près l’énergie qu’il faut pour porter à ébullition huit bouilloires remplies d’eau.

Les deux caissons sont larges de 6,5 m et peuvent contenir jusqu’à quatre péniches de 20 m de long. Les portes étanches situées à chaque extrémité des nacelles s’accolent à celles disposées dans la partie en hauteur et celles du bassin inférieur. La contrainte de l’espace disponible a fait préférer des portes s’élevant verticalement à un modèle articulé qui aurait considérablement réduit la longueur de caisson utilisable. Les portes se soulèvent depuis un renfoncement à la base du caisson et, comme la fermeture et l’ouverture se font à quai, elles sont alimentées par un tuyau hydraulique.

Pour conserver un niveau stable, les nacelles doivent accompagner la roue dans sa rotation. Même si la masse des nacelles sur les roulements est généralement suffisante pour les faire pivoter, un engrenage composé de trois grandes roues dentées reliées entre elles par deux roues dentées plus petites garantit le maintien de l’équilibre et d’une vitesse correcte.

Chaque extrémité de la nacelle est montée sur des petites roues disposées sur un rail installé sur la face intérieure des trous de 8 m de diamètre se trouvant des deux côtés des grands bras. La rotation est maîtrisée grâce à une suite de roues dentées : deux roues de plus faible diamètre s’intercalent entre les trois roues de 8 m de diamètre. La roue dentée centrale est installée au-dessus de l’essieu, au niveau de la salle des machines ; cet élément est immobilisé pour l’empêcher de tourner. Les deux roues les plus petites sont reliées à cette roue centrale. Quand les moteurs alimentent l’essieu et le font tourner, les bras basculent et les deux roues les plus petites s’engrènent autour de la roue centrale : celles-ci tournent plus rapidement que la Roue dans son ensemble mais dans la même direction ; elles entraînent les grandes roues aux extrémités du bras dans une rotation dont la vitesse est similaire à celle de la Roue mais dans le sens inverse. Ce mécanisme permet d’annuler la rotation qu’impriment les bras et les nacelles sont ainsi parfaitement stables.