Nous suivre Les Cahiers Techniques du bâtiment

Coques et résille en BSI-BFUP pour une usine de traitement des eaux

Sujets relatifs :

Coques et résille en BSI-BFUP pour une usine de traitement des eaux

Chaque ondulation, constituée de 8 coques assemblées, recouvre un bassin différent de part et d’autre d’une zone technique centrale. La pose des coques courbes a constitué une opération délicate. Un retourneur, fabriqué spécialement, a basculé les coques posées à chant sur le chantier. Ces dernières ont ensuite été installées au moyen d’une grue et d’un palonnier. (Docs. Alex Beraud.)

L’emploi d’un béton fibré ultrahautes performances rend très esthétique cette structure aux formes courbes et élancées, tout en répondant à des contraintes liées au process et à l’environnement chimique.

L’usine Seine aval, située à Maisons-Laffitte dans les Yvelines, est un des six sites de traitement des eaux usées d’Ile-de-France. Elle traite quotidiennement 60 % des eaux pluviales et résiduaires, soit plus de 2 millions de mètres cubes d’eau, ce qui en fait la plus importante d’Europe.

Créée en 1940, elle occupe 300 hectares dans la plaine d’Achères. Dans le cadre de la mise en conformité Deru (Directive européenne sur les eaux résiduaires urbaines, 91/271/CEE), l’ensemble du site a été requalifié. Axée sur le développement durable, une refonte complète a été réalisée tant sur le process, ou la maîtrise des nuisances olfactives et auditives, que sur l’intégration dans le paysage. Ainsi, une unité complémentaire de post-dénitrification visant à transformer le nitrate résiduel excédentaire en azote gazeux a été créée. Cette nouvelle unité se compose d’un ensemble rectangulaire de 18 bassins biofiltres (Biostyr) de 3 500 m² séparés par une travée centrale.
La couverture recouvrant l’ensemble des bassins a fait l’objet d’une étude spécifique. Le cahier des charges imposait, en effet, des contraintes liées au process. La couverture devait créer une pénombre pour empêcher la prolifération d’algues à la surface de l’eau, tout en permettant une ventilation naturelle importante pour le renouvellement de l’air ambiant et pour limiter les phénomènes de condensation en sous-face de couverture. L’environnement chimique des bassins lié au dégagement de gaz acides tels que l’hydrogène sulfuré (H2S) imposait également l’emploi d’un matériau robuste résistant à la corrosion.
Le choix s’est donc porté sur une structure d’éléments préfabriqués en béton fibré ultrahautes performances (BFUP) développé par Eiffage TP, prénommé « BSI » (Béton spécial industriel). Composé de ciment, de fumée de silice, de granulats, de superplastifiant et de fibres métalliques (195kg/m 3 environ), ce béton dispose d’une compacité lui conférant une grande résistance aux cycles de gel/dégel, à la corrosion, mais aussi une excellente étanchéité (porosité à l’eau 0,22 g/m 2 et à l’air K= 4.2 x 10-20). Les fibres incorporées dans sa composition et la faible granulation en font un produit ductile aux excellentes performances de résistance, que ce soit à la compression (fcj28> 160 MPa), aux chocs et à l’abrasion.
Ses propriétés mécaniques et physiques ont permis de réaliser sur ce chantier une structure simple avec de grandes portées (environ 11 x 17 m). Le choix du BSI-BFUP a, en outre, été motivé par son emploi en simple peau, ce qui l’affranchit de toute isolation phonique ou thermique rapportée. Réalisé par les Ateliers artistiques du béton (AAB) à Mormant (77), l’ensemble de la couverture préfabriquée est constitué de 280 éléments en BSI - dont 160 coques courbes qui recouvrent les bassins, 80 cadres de support et 20 coques plates qui servent de passerelles - soit en tout 320 m³ de BSI Structure.

Des coques en forme de vague

Chaque bassin est recouvert de 8 coques courbes de 11,83 m de long et 1,80 m de large, d’une portée de 10,63 m, prenant appui sur des cadres séparatifs en béton. Avec une amplitude de 2,81 m, les coques affleurent le niveau inférieur des montants au sud et se relèvent au nord, afin d’assurer la ventilation naturelle de l’air, tout en évitant l’entrée directe de la lumière. Ces éléments de 5 cm d’épaisseur sont bordés sur la face supérieure de deux rehausses latérales de 3 cm et de barbacanes en bout de pente pour l’évacuation des eaux pluviales vers les bassins. Les coques se terminent à chaque extrémité par une console non-précontrainte épaissie de 5 à 9,4 cm. Afin de réaliser une courbure et une finition totalement lisse sur les deux faces, les coques courbes ont été coulées à chant par le haut dans un moule métallique finement sablé, supprimant toute adhérence de bulles sur la partie verticale. La phase de démoulage a été opérée au bout de vingt-deux heures sans étuvage, lorsque la résistance a atteint les 35 MPa. Grâce à des sondes intégrées dans les structures, la maturométrie du béton a été maîtrisée par l’étude de l’évolution de la température interne.
Pour assurer la précontrainte par post-tension, le hourdis est renforcé par une nervure centrale de 25 cm de haut et 20 cm de large dans laquelle ont été intégrés trois câbles monotoron de type T15S classe 1860 MPA gainés et graissés. Réalisée en atelier, la postcontrainte a été appliquée une fois la résistance de 130 MPa atteinte sur les coques posées à chant et introduite d’un seul côté, à l’extrémité inférieure de la coque, tandis que l’ancrage supérieur est demeuré passif et noyé dans le BSI. Les coques ont ensuite été montées sur des cadres support en double I de 2,80 m de haut et 3,60 de large dont les montants mesurent 12 x 18 cm. Posés sur des cales provisoires, les cadres ont été scellés avec du mortier à retrait, sur les voiles béton séparatifs des bassins, compensé une fois les coques installées. Chaque cadre supporte deux coques posées sur une bande élastomère et est fixé en tête et en pied par des tiges traversantes en inox Ø16 de 200 mm de long et avec du mortier sans retrait, puis les points de fixations ont été colmatés avec des bouchons en BSI.

Un habillage en résille blanche

De part et d’autre de la travée centrale, les coques plates font office de circulation pour le personnel et pour l’entretien à la manière d’une passerelle. Leur fonction a imposé plus de robustesse, d’où la réalisation d’une double nervure en sous-face de 37 cm intégrant trois monotorons de précontrainte de T15S gainés graissés. De mêmes largeur et épaisseur que les coques courbes, leur poids est cependant supérieur avec 7,5 tonnes par élément contre 6,5 pour les coques courbes. Elles peuvent ainsi supporter des surcharges de 500 kg/m² contre seulement 100 kg/m² pour les coques courbes.
La fabrication de ces coques a été effectuée à plat sur un moule gaufré en deux étapes, la face supérieure en bas : le coulage du hourdis, puis des nervures. Une fois la résistance de 50 MPa atteinte, les éléments sont ensuite démoulés et retournés simultanément.
Posée sur le socle en béton brut ceinturant le bâtiment, une résille en BSI blanc est constituée de tiges élancées à disposition aléatoire, aux dimensions variant de 2,5 à 7 cm de large sur 6 à 10 cm de profondeur. Elle fait à la fois office de protection pour le personnel et de protection solaire. Les tiges sont inscrites dans des panneaux préfabriqués (76 au total), mesurant 3,50 m de long sur 3 m de haut, se terminant en parties basse et haute par une poutre de 25 x 15 cm. Les panneaux sont maintenus par les cadres supportant les coques courbes et sont solidarisés en partie haute au moyen de platines en inox et de boulons M16 ou M20 serrés au contact sans précontrainte.

vous lisez un article des Cahiers Techniques du Bâtiment N°315

Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2012 des Cahiers Techniques du Bâtiment

Bienvenue !

Vous êtes inscrit à la news hebdo Cahiers techniques du batiment

Nous vous recommandons

Centre d’exploitation géant pour le Grand Paris Express

Centre d’exploitation géant pour le Grand Paris Express

Souvent évoqué sous l’angle de ses infrastructures, le projet du Grand Paris Express comprend aussi des équipements annexes dont un gigantesque centre d’exploitation de 6 hectares en cours de construction[…]

03/10/2019 |
Palais patrimonial pour congrès modernes

Palais patrimonial pour congrès modernes

Nouvel élan pour l'aéroport d'Orly

Nouvel élan pour l'aéroport d'Orly

Panneaux solaires hybrides, la quête du rendement

Panneaux solaires hybrides, la quête du rendement

Plus d'articles