Une nouvelle enveloppe pour un château d’eau dans l’Eifel

L’utilisation du coffrage circulaire de PASCHAL rend la tour de décharge de fond du barrage de l’Urft résistante aux tremblements de terre

Le coffrage circulaire à poutres trapézoïdales (TTR) de Paschal a été utilisé sur un terrain inhabituel. La tour de décharge de fond du barrage de l'Urft dans l'Eifel a été rénovée l'automne dernier afin de mieux la protéger des séismes. Elle a donc été dotée d'une enveloppe en béton. Le coffrage a été doublement sécurisé afin d'augmenter la vitesse de bétonnage : le coffrage circulaire à poutres trapézoïdales (TTR) a été équipé d'une membrure ceinture afin d'absorber les forces de compression du béton frais. Qui plus est, des ancrages ont été installés afin de fixer le coffrage au mur de la tour existante. Grâce à la combinaison de ces deux méthodes, la tour a pu être coffrée en sept cycles de 2,90 mètres de hauteur chacun.

Le barrage de la vallée de l'Urft et ses trois tours de décharge de fond ont été construits il y a plus de 120 ans. Au début du 20e siècle, le plus ancien barrage du nord de l'Eifel était le plus grand barrage d'Europe. Un an après la mise en service officielle, le 19 octobre 1906, l'empereur Guillaume est même apparu, sait le porte-parole du syndicat des eaux Eifel-Rur, Marcus Seiler. En automne 2020, deux des trois tours ont été rendues antisismiques de l'intérieur par une coque en béton armé . La rénovation de la troisième tour, qui se trouve dans la roche à côté du barrage, a été lancée à l'automne 2023, car les préparatifs ont été beaucoup plus laborieux. Étant donné que la vanne qui permet d'évacuer l'eau se trouve à l'intérieur de la tour, la rénovation a dû se faire de l'extérieur. « Une tâche pas si simple, car il fallait pour cela vider l'eau du barrage jusqu'au niveau où la tour émergeait de l'eau », explique Marcus Seiler.

Le barrage de l'Urft - l'un des plus anciens barrages d'Europe - a été mis en service en 1905 et se trouve aujourd'hui dans le parc national de l'Eifel. L'illustration montre la situation début octobre 2023, avant la rénovation de la troisième tour, qui se trouve dans la roche à côté du barrage. La rénovation s'est également révélée être un défi logistique pour l'entreprise de construction responsable, l'entreprise de construction Bruno Klein de Jünkerath.

L'Eifel se trouve sur des roches volcaniques et est donc une zone sismique, même si les personnes qui y vivent n'en sont généralement pas conscientes. « Une tour pourrait vaciller sous l'effet d'un tremblement de terre extrêmement fort et subir ainsi des dommages »,explique le porte-parole. Le syndicat des eaux Eifel-Rur a chargé l'entreprise de construction Bruno Klein de Jünkerath en Rhénanie-Palatinat de rendre la tour de décharge de fond résistante aux tremblements de terre. En raison de la forte inclinaison du talus et des grandes différences de hauteur, cela a représenté un défi logistique pour l'entreprise de construction, car celle-ci a dû placer la grue sur un plateau juste à côté du barrage, près de la tour de vannes de près de 20 mètres de haut. La décision a été prise d'utiliser le coffrage circulaire à poutres trapézoïdales (TTR) de Paschal afin de coffrer la nouvelle enveloppe en béton.

Certes, l'entreprise de construction Bruno Klein avait déjà utilisé à plusieurs reprises un coffrage grimpant dans la construction de ponts et le génie civil, mais cette demande n'était pas courante pour l'entreprise familiale. « Le déplacement des éléments de la passerelle et de la sécurité anti-chute à l'aide de la grue constituait déjà un défi particulier sur ce terrain impraticable. Et manipuler un coffrage circulaire avec un rayon aussi étroit sur une tour n'était pas non plus chose courante pour nous », confirme Theo Mies, chef de chantier chez Klein et responsable de ce projet. Il était donc avantageux que les experts de Paschal participent activement et aident les collaborateurs de Klein à mettre en place les premiers cycles. Le contremaître Martin Ketterer, qui travaille depuis 28 ans chez Paschal, et son collègue Markus Schmitt sont venus de la Forêt-Noire pour deux jours. Ketterer : « Nous avons donné à l'équipe de Klein des instructions de montage et nous l'avons aidée à installer les consoles de la passerelle et les platelages, à mettre en place le coffrage et à accrocher la passerelle grimpante qui sert d'échafaudage de travail et de protection. Cela n'a pas été facile avec le rayon étroit, car les rails sont trapézoïdaux vers l'extérieur dans le cas du coffrage circulaire. »
Le diamètre du coffrage nécessaire n'était que de 3,80 mètres. Les neuf éléments de coffrage TTR (34 m² de coffrage au total) ont été fabriqués sur mesure dans l'usine Paschal de Steinach, en fonction du rayon extérieur, et livrés sur place. Le chef de chantier Theo Mies confirme que ses collaborateurs ont reçu des conseils qualifiés. « Le contenu de l'offre et du cahier des charges était déjà très détaillé et bien élaboré. Sur place, mes collaborateurs ont été si bien encadrés qu'ils ont pu manipuler et déplacer le coffrage sans problème pour les cycles restants. Georg Hager, qui nous a apporté son soutien technique tout au long du projet, était disponible à tout moment et a veillé à ce que l'approvisionnement en pièces se déroule sans heurts et qu'il n'y ait aucun retard. Même mon contremaître Hans-Gerd Schneider, qui était un peu sceptique au début, n'avait que de bonnes choses à dire et était très satisfait du soutien sur place. »

Malgré un coffrage à une face : augmentation de la vitesse de bétonnage

Le fait que le coffrage extérieur devait être posé sans point de serrage s'est révélé être un défi particulier lors du coffrage de la tour de décharge de fond. Le département « Coffrage spécial » a trouvé ici une solution pour contrer les forces de compression du béton frais qui se produisent lors du bétonnage et qui, parallèlement, permet de ne pas perdre de vitesse de bétonnage. « Nos planificateurs de coffrage avaient donc imaginé une construction circulaire », raconte Hans-Peter Steiner. Le directeur du département de formation de Paschal poursuit : « les différentes plaques d'acier ont été vissées pour former un ouvrage circulaire ou une ceinture d'acier. L'ouvrage circulaire sans ancrage absorbe alors les contraintes de traction. En principe, c'est comparable à un tonneau en bois, dont la stabilité est assurée par des ouvrages en acier fixés à l'extérieur »

Le coffrage circulaire à poutres trapézoïdales de Paschal s'est déplacé vers le haut en sept cycles au total. Grâce à une combinaison d'une membrure ceinture et d'un ancrage à la structure existante, 2,90 mètres ont pu être coffrés par cycle.

Cette construction circulaire absorbe donc les forces de traction lorsque le béton visqueux est mis en place. Mais cela ne suffit pas. Le contremaître Martin Ketterer : « plus nous bétonnons rapidement en hauteur, plus la pression du béton frais est forte. Le coffrage n'aurait pas résisté à la pression avec la seule membrure ceinture et le bétonnage n'aurait pu se faire que lentement en hauteur. Nous avons travaillé avec six ancrages et ajouté des tiges filetées supplémentaires à la structure existante. Ainsi, nous changeons pratiquement à nouveau de vitesse sur deux têtes, car une contre-pression est générée. »
Grâce à cette double sécurité - ancrage et membrure ceinture - il a été possible d'absorber la pression du béton frais et d'augmenter la vitesse de bétonnage. À la grande satisfaction de Theo Mies. « Sans ancrage, nous n'aurions pu bétonner qu'un mètre maximum en hauteur en un seul cycle ; ainsi, la hauteur totale de 2,90 m a pu être directement bétonnée d'un seul coup », explique le chef de chantier. Grâce à un bétonnage plus rapide, la qualité du béton est également meilleure et il n'y a pas d'amorces visibles à la surface du béton.

7 phases vers le haut (pas d'un seul coup)

Même si nous montions sept fois avec le coffrage de Paschal, il ne s'agissait pas, à proprement parler, d'un coffrage grimpant. En raison de l'étroitesse de l'espace, le coffrage a été déposé au sol entre les cycles, tandis que les passerelles ont été déplacées séparément vers le haut. « En principe, nous avons déjà grimpé. Il était impossible d'éviter que le coffrage ne se dépose au sol. Pour des raisons de place, nous ne pouvions pas le déplacer vers l'arrière afin de poser les fers d'armature », souligne Martin Ketterer. « Le coffrage a été nettoyé entre les cycles de coffrage et un agent de démoulage biodégradable a été appliqué, ce qui était plus facile à faire dans la zone d'installation du chantier », ajoute Theo Mies.
Le 20 novembre 2023, nous y étions. Le coffrage de l'enveloppe en béton de la tour de vannes était terminé ; grâce au coffrage circulaire TTR, la troisième tour du barrage de l'Urft est également robuste aujourd'hui et pourra résister aux séismes à l'avenir. Le barrage du nord de l'Eifel est désormais en mesure de protéger sans restriction les habitants de la région contre les inondations et les périodes de sécheresse pendant au moins encore cent ans.

 

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