FAITS & DONNEÉS

Banc d'essai pour les réacteurs de l'A380 à Arnstadt (Thuringe)

Projet : Banc d'essais réacteurs pour l'Airbus A 380

Entreprises de construction : GME Testbed Arnstadt / Oevermann – Wiebe

Maître d'ouvrage : N3 Engine Overhaul Services

Systèmes MEVA : Coffrage de voiles Mammut 350, tour d'étaiement MEP, peau en polypropylène alkus

 
 
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Projet

Un béton à la surface irréprochable

Nouveau centre d'essais pour les réacteurs de l'Airbus A380

La société N3 Engine Overhaul Services GmbH & Co. KG fait construire une nouvelle unité de maintenance pour les réacteurs Rolls-Royce à Arnstadt près de Erfurt (Thuringe). Dès 2007, le site devrait être en mesure de tester annuellement quelque 200 turboréacteurs à double flux issus des séries Trent 500, 700 et 900. Ces moteurs sont utilisés sur les Airbus A330, A340-500/ 600, également sur l'A380. L'entreprise est une joint-venture entre Rolls-Royce plc. et Lufthansa Technik AG. Le site accueillera, outre le nouveau hall, également un centre d'essais. Pour ce dernier, les prescriptions à respecter relatives aux coffrages et au béton sont très élevées. L'entreprise de construction Oevermann GmbH & Co. KG et les ingénieurs MEVA ont travaillé en équipe afin de fournir, selon les exigences du chantier, un béton à la surface irréprochable.

Un béton à la surface irréprochable

Le banc d'essai destiné aux turbines est divisé en quatre entités. L'accueil des turbines se fera via un imposant portail parfaitement étanche. Pendant les simulations, l'entrée d'air se fera via une cheminée d'arrivée de 23 m de haut. Derrière les turbines, les gaz d'échappement seront dirigés vers un local de 11,80 m de haut puis rejetés à l'extérieur via la cheminée de sortie haute de 32 m. En raison des contraintes opérationnelles extrêmes (vitesses de l'air élevées), l'obtention d'un béton à l'épiderme parfaite était ici primordiale, sans quoi des particules de béton pourraient se détacher et se transformer en véritables projectiles. C'est pour cette raison que le béton du mur intérieur devait être parfaitement plane, étanche et répondre aux spécifications d'un parement soigné (SB4) selon la fiche technique « Béton apparent » émise par la Fédération allemande de l'industrie du béton et des professionnels de la construction (août 2004).  Résultat : des parements en béton en mesure de résister aux flux d'air extrêmes des bancs d'essais.

De faibles tolérances dimensionnelles pour les inserts

En raison des nombreux inserts, qui doivent être mis en œuvre avec un écart autorisé de 5 mm, les peaux bois ont d'emblée été hors compétition. Ce qui n'était pas le cas de la peau alkus : facile à nettoyer et à réparer à même le chantier, le coffrage reste toujours tip top.  Pour la circulation des flux d'air entre les différentes entités, des conduits d'acier (jusqu'à 8 m de diamètre) sont à insérer sur les murs intérieurs. Si le voile est réalisé comme cela est prévu par l'étude du projet, c'est-à-dire bétonné par les deux côtés, le béton de la zone située sous le conduit ne sera pas suffisamment désaéré. La proposition faite par MEVA a donc été retenue et mise en application : pour la partie de voile située sous le conduit, couler le BAP d'un seul côté afin de chasser les bulles d'air par l'autre côté. Cette zone a également été vibrée avec des vibrateurs externes. Pour contrôler le coulage du béton au sein du coffrage et pour désaérer le béton, le conduit en acier a été ouvert sur le bas (à trois endroits). Dès que le BAP passe à travers, le coulage est suffisamment avancé, les ouvertures sur le conduit sont à nouveau refermées. En procédant de la sorte, il a été possible d'obtenir un béton irréprochable en dessous du conduit en acier. C'est essentiel pour éliminer les risques potentiels et ainsi assurer le bon fonctionnement du banc d'essai. Le bon résultat obtenu lors de ce bétonnage est le fruit de la concertation entre les entreprises chargées du chantier et MEVA (formulation BAP, sens de coulage du béton, vibration du béton par vibrateur externe avec désaération supplémentaire) et la mise en œuvre du coffrage Mammut 350 et de la peau alkus.

Coffrage industriel Mammut avec une résistance à la pression du béton frais de 100 kN/m²

Les panneaux de grande dimension Mammut 350 permettent l'avancement rapide du chantier. Grâce à la peau en polypropylène non absorbante alkus, le chantier a trouvé rapidement la peau répondant parfaitement aux prescriptions techniques. Le coffrage Mammut 350 est un coffrage ultrarobuste démontrant une résistance à la pression du béton frais de 100 kN/m². Si robuste, qu'il peut coffrer des voiles de 75 cm d'épaisseur en coulant 1 m de béton par heure – avec des rotations de 11 m de haut et une hauteur totale de 32 m. Bétonner de telles hauteurs avec du béton autoplaçant est une première en matière de béton coulé en place. Grâce aux panneaux de grande dimension de 350/250, il est possible de coffrer une surface de 8,75 m² - un avantage certain pour le chantier d'Arnstadt, qui doit, en un moins de temps, coffrer près de 290 m² de tronçons de voiles. En superposant deux panneaux, le chantier obtient, suivant les prescriptions, une banche de 7 m de haut avec un seul joint horizontal, soit deux joints pour les voiles de 11 m de haut. La matérialisation des joints et des passages de tige sur le béton est harmonieuse grâce à la symétrie parfaite des panneaux coffrants.

Formulation et pression du béton

La formulation la mieux adaptée pour ce béton par endroits fortement ferraillé a été définie à l'unanimité. Le chantier a retenu un béton CEM 111 avec un rapport E/C faible, un béton fluide avec une consistance conforme aux classes F5 et F6 selon la nouvelle norme DIN 1045. La fluidité du béton a ensuite été optimisée à l'aide d'un éther de polycarboxylate (PCE).

Nouvelle méthode de calcul   

Pour ce béton de consistance F5-F6, il n'est plus possible d'appliquer la méthode de calcul de la norme DIN 18218. MEVA fait partie du comité de travail dédié à la « Pression des BAP sur les coffrages » qui, en 2006, a fait publier sous le même nom le rapport émis par la Commission allemande du Béton armé (DAfStb -Deutscher Ausschuss für Stahlbeton). Dans le cadre de ces travaux réalisés en partenariat avec des scientifiques issus de l'enseignement supérieur et du monde de l'entreprise, une autre méthode de calcul se basant sur la théorie Proske-Schuon a été élaborée. Concernant la prise du béton, cette approche tient compte de la consistance des différentes formulations et des conditions climatiques du chantier.  La fiabilité de cette formule théorique a été testée dans des conditions réelles lors du chantier de la « Testbed Arnstadt ». Plusieurs tronçons d'ouvrage y ont été bétonnés à conditions climatiques similaires, la résistance des tiges de coffrage servant à déterminer la pression du béton. Selon la norme DIN 18218, la pression développée par le béton frais devait se situer entre 40 et 45 kN/m² pour le CEM 111.  Pour le béton utilisé ici (modifié par l'ajout de PCE), la fin de la prise du béton était estimée à 9 heures, la vitesse de bétonnage à 1 m/h. D'après la méthode Proske-Schuon, cela donne une pression du béton d'environ 100 kN/m². En réalité, les pressions relevées sur le chantier se situaient entre 85 et 100 kN/m². L'évolution de la pression du béton frais sur les coffrages confirme d'un côté les dires du rapport relatif à l'évolution de la pression du béton, mais montre également que la norme de référence DIN 18218, dont l'utilisation aveugle aurait ici conduit à une catastrophe, doit être entièrement revue et actualisée. 

Mammut 350 : encore de la marge    

Bien que la formulation du béton ait été étudiée, en raison des températures élevées en journée, pour que le temps de prise du béton soit plus long (parfois plus de 15 heures), le coffrage Mammut 350 a encore suffisamment de réserves pour résister à des charges de 100 kN/m². La nouvelle méthode de calcul est confirmée par une étude statistique. Le banc d'essais réacteurs d'Arnstadt est le premier chantier à utiliser la même formulation de béton pour couler plusieurs rotations de même hauteur. Cela a permis de réaliser une étude statistique de la pression du béton frais. Cette étude révèle que les valeurs préalablement calculées selon la méthode Proske-Schuon ne varient que de +1- 5 %. Après 15 bétonnages, l'on constate que les résultats théoriques calculés selon la formule Proske-Schuon s'avèrent plus qu'exacts.

Avantages :

Mammut 350 :

    • Des panneaux grande dimension de 8,75 m²
    • Pour les bétonnages de 7 m de haut, seulement un joint horizontal
    • Matérialisation harmonieuse des passages de tige et des joints
    • Une résistance à la pression du béton frais de 100 kN/m²

    Peau en polypropylène alkus :

    • Peau coffrante non absorbante
    • Facile à réparer, kit de réparation
    • Un béton à la surface irréprochable, même avec les peaux d'occasion issues de notre parc locatif

    MEVA se tient aussi à votre disposition pour vous aider dans la formulation de votre béton

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