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BETON Une chambre d'essais acoustiques coulée en une nuit

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BETON Une chambre d'essais acoustiques coulée en une nuit

1- La chambre acoustique s¡¯ins¨¨re entre deux bâtiment d¨¦j¨¤ construits.

Conçue pour tester la résistance des satellites soumis au bruit du décollage, cette chambre d’essais devait posséder une qualité de parement béton et une géométrie irréprochables. D’où la réalisation d’un coulage continu d’une boîte de 12,60 m de hauteur, montée sur ressorts.

Appareils sophistiqués et ultrasensibles, les satellites sont soumis au décollage à des contraintes énormes, de bruit et de vibrations en particulier. En effet, selon le lanceur utilisé, la pression acoustique atteint des niveaux de 156 à 158 dB, sur une large bande de fréquences. Cette valeur correspond au bruit émis par le décollage simultané d’un millier de Concorde. Pour un fabricant comme Alcatel Espace, il était indispensable de disposer d’un outil permettant d’étudier le comportement d’un satellite face à de telles sollicitations. D’où la mise en œuvre de cette salle hermétique, suffisamment grande (250 m3) pour abriter un satellite et pourvue d’un puissant système de cornets acoustiques. Les dimensions intérieures de la salle sont de 7,94 m de largeur, 9,50 m de longueur et 12,60 m de hauteur. Cette « boîte » en béton étant elle-même enveloppée d’une enceinte protectrice.

En toute logique, la chambre d’essais acoustiques a été aménagée à proximité immédiate du hall d’assemblage, afin de limiter les déplacements, toujours délicats, des satellites. En pratique, le petit volume de la chambre d’essais est enclavé entre deux grands bâtiments. Ainsi, l’approvisionnement du chantier, le stockage des matériaux et du matériel, comme les mouvements d’engins étaient entravés par l’exiguïté de l’espace disponible.

D’étonnantes contraintes de site

L’organisation du chantier devait également composer avec les impératifs des activités dans les bâtiments mitoyens, en service pendant les travaux. À ces contraintes de site, s’ajoutent :

– une localisation en bordure de Méditerranée (présence de l’eau à 1,5 m de profondeur),

– un accès difficile (route côtière à fort trafic) imposant une gestion adaptée des flux de livraison,

– la sismicité du lieu,

– la proximité de l’aéroport privé de Nice-Mandelieu limitant strictement la hauteur de construction. Ainsi, la couverture du bâtiment suit une pente qui respecte le cône d’envol des avions.

Comble de la difficulté, l’activité diurne de l’aéroport interdisait un coulage de jour. Les 203 m3 de béton des parois verticales ont dû être coulés de nuit.

S’agissant d’une salle réverbérante, les parois devaient être les plus lisses possible. Alcatel Espace et le bureau d’études Sereme avaient donc élaboré un rigoureux cahier des charges, en particulier pour le respect des dimensions et la qualité du parement de ces parois en béton épaisses de 50 cm.

L’implantation est cotée à 10 mm près, la verticalité précise à 20 mm près sur une hauteur de 12,60 m et la tolérance sur le parallélisme ne dépasse pas 10 mm. La planéité doit être assurée sur 2 mm sous la règle de 2 m et le désaffleurement doit être inférieur à 0,5 mm. La qualité du parement interne vise donc l’excellence, avec une étendue maximale des nuages de microbullage de 3 %, soit 300 mm2 au m2.

De manière à la protéger des vibrations du sol, la chambre repose sur un vide sanitaire de 1,25 m sous dalle et elle est ­désolidarisée du radier par vingt boîtes à ressorts et douze amortisseurs à masse visqueuse. La planéité de surface du radier de 80 cm d’épaisseur de béton standard (non autonivelant) est de 2 mm sous la règle de 4 m. Ce radier en béton vibré est fortement ferraillé, y compris dans les relevés périphériques. Au total 35 tonnes d’acier sont utilisées pour 140 m3 de béton. En raison de la proximité de l’eau, un système de pompage s’imposait, ainsi que des dispositions drastiques d’étanchéité, incluant une couche drainante de cailloux et un solide film polyane sous la dalle, fondée sur 30 pieux de 80 cm de diamètre et 8 m de profondeur.

L’isolation de la chambre en ­superstructure est assurée par un espace annulaire en voiles de béton de type prémurs de 30 cm d’épaisseur, coulés en place. La toiture en dalles alvéolées suit une pente qui préserve dans la salle des cornets une hauteur comprise entre 1,09 m et 3,10 m.

Difficile optimisation de la vitesse de coulage

Pour satisfaire les exigences du cahier des charges, les ingénieurs ont prescrit un béton auto­plaçant, coulé en une seule passe continue avec une importante densité de ferraillage. ­Ainsi, il est possible d’obtenir une parfaite compacité et un béton homogène, sans utiliser de vibreurs. La densité de ferraillage atteint 170 kg au m3, soit au total 34 tonnes d’acier HA. Point le plus critique, le linteau au-dessus de la double porte d’accès des satellites est ferraillé de 18 barres de 40 mm de diamètre, pour seulement 55 cm de hauteur et 50 cm d’épaisseur, sur une largeur de 5,10 m. En comptant la dalle supérieure portant les cornets acoustiques, la hauteur de béton atteint environ 1 m à cet endroit.

Les calculs ont montré que l’utilisation de ce type de béton autoplaçant, mesuré à l’étalement entre 65 et 75 cm, peut engendrer des pressions en pied de coffrage supérieures à 18 t/m2, pour un voile coulé en une seule fois sur une hauteur de 12,60 m. Or, aucun fournisseur de coffrage métallique standard ne garantit la tenue de ses banches au-delà de 10 t/m2.

Pour être certain que lors du coulage, les banches ne subiraient pas des poussées excessives (risque de déformations préjudiciables, voire de sinistres graves), la vitesse de bétonnage devait s’inscrire dans une fourchette de 1 à 1,5 m/h, en fonction du temps de prise du béton, de l’obligation de pompage en continu, des risques de ségrégations avec une vitesse de coulage trop lente et des caractéristiques des voiles de banches neuves fournies par Hussor (résistance utile maxi 10 t/m2). Compte tenu des incertitudes inhérentes au calcul théorique des poussées, il fut décidé d’installer six capteurs de pression sur les tiges les plus sollicitées du coffrage (Artéon de ?23 mm), afin de surveiller l’évolution des pressions de poussée et d’adapter si nécessaire la cadence de bétonnage. Au total, l’opération était programmée pour une durée d’environ 8 heures, avec un maximum de 10 heures autorisé pour la présence du matériel dans le cône d’envol de l’aéroport voisin.

Un béton autoplaçant à performances garanties

Pour obtenir un mélange fluide et cohérent, adapté à un fort ferraillage, les ingénieurs ont prescrit un béton autoplaçant (Agilia Force B40 de Lafarge). Le surcoût estimé à 40 % par l’entreprise est justifié par le haut niveau d’exigence du projet. La hauteur maximale de béton « liquide » dans le coffrage ne devant pas excéder 4,50 m, la vitesse maximale de bétonnage pendant les trois premières heures de coulage fut de 1,5 m/h avec un ­béton possédant un temps de prise théorique de 4 heures à partir de la centrale.

Avant coulage, quelques précautions ont été prises pour palier toute rupture dans l’approvisionnement : une pompe de sécurité destinée à prendre le relais des deux pompes prévues. De même, deux camions toupies étaient en attente à la centrale Lafarge de La Boca, en cas de défaillance de celle de Vallauris. Au total, six toupies de 9 m3 de capacité, chargées au maximum de 8 m3, sont mobilisées. Lafarge a édité un plan de rotation assurant une alimentation en continu pendant les 6 à 8 heures de coulage prévues.

En résumé, deux pompes ­alimentent en continu quatre points de bétonnage afin de garantir une répartition homogène du BAP dans le coffrage. De plus, un cinquième point de coulage a été mis en place, au départ, à l’angle des deux portes afin de bien équilibrer la répartition du béton dans le coffrage sur la moitié de la hauteur de la porte du personnel (2,20 m). Après amorçage au coulis de ciment (vidé au fur et à mesure), le bétonnage est lancé à raison de 1,2 m/h. Pour éviter la formation de bulles, les tuyaux sont immergés de 50 cm et remontés manuellement. Des graduations tous les 50 cm facilitent ce travail. La méthodologie suivie prévoit que la vitesse de coulage soit ralentie quand les efforts atteignent 8 tonnes. En réalité, ils ne dépasseront jamais 6 tonnes, soit une valeur sensiblement inférieure à celle indiquée par le calcul théorique.

Un objectif dépassé

Après la construction du gros œuvre béton de la chambre, restait une étape spectaculaire : la mise en place de la porte d’accès des satellites. Chaque vantail en acier rempli de béton pèse 56 tonnes. Comme pour le coulage des parois, la pose s’est effectuée de nuit, seule période pendant laquelle un outil peut être utilisé dans le cône d’envol des avions. Pour la porte, deux grues ont été nécessaires, l’une de 90 tonnes pour le levage, l’autre de 300 tonnes à l’extérieur pour le déplacement des vantaux. L’étanchéité est assurée par un joint gonflable.

L’efficacité de la chambre acoustique a été confirmée par une expérimentation à vide, lors de laquelle une pression de 160 dB a été atteinte. Cette valeur exceptionnelle est supérieure à celle demandée par le cahier des charges. Selon Laurent Jezequel, qui a suivi l’opération pour Alcatel ­Espace : « Ce résultat s’explique par l’attention apportée à tous les paramètres, y compris le choix de l’azote comme gaz dans les cornets, mais aussi et surtout par la géométrie de la chambre et la qualité du parement des parois intérieures ». Le maître d’ouvrage a d’ailleurs imposé l’application d’une peinture pour lisser la surface du béton. Alcatel Espace se félicite également de la pertinence des options technico-économiques prises au départ. Ainsi, le très haut niveau d’exigence sur le génie civil, le gros œuvre et la finition de la chambre a permis d’obtenir une pression acoustique considérable avec des cornets d’une puissance inférieure à celle des autres équipements comparables.

Le bilan final est donc positif puisque délais et coût ont été respectés, alors que les performances vont au-delà de l’objectif. D’un point de vue plus strictement « bâtiment », on appréciera la maîtrise des entreprises qui sont parvenues à une précision géométrique et une qualité de parement que l’on attend plutôt des techniques de construction à liaisons sèches.

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