Le béton préfabriqué dans les immeubles tours à Bruxelles

– L’assurance d’une résistance au feu de deux heures sans protection complémentaire.

– La rapidité d’exécution.

– La faible déformation des planchers grâce à l’utilisation des éléments précontraints.

– Une meilleure isolation acoustique des planchers en cas d’utilisation de dalles alvéolaires.

– Plus d’espace disponible pour les techniques en cas d’utilisation d’éléments TT.

– L’aspect financier n’est pas le moindre des avantages.

 

Ces avantages ont tous été confirmés sur le terrain depuis quelques années dans trois réalisations, c-à-d.:

 

– La tour Vazon auLuxembourg (19 étages)

– Extension de la tourMadou à Bruxelles (15 étages)

– Extension de la tour Botanique à Bruxelles (18 étages)

 

Entre-temps, ces différentes réalisations ont été complétées par de nombreux chantiers d’immeubles tours en exécution où Ergon fournit les éléments préfabriqués. Nous approfondirons dans ce qui suit le projet North Galaxy, la tour Dexia, et le bâtiment Central Plaza.

 

Projet «North Galaxy»

 

Ce chantier, récemment réalisé, situé dans le quartier Nord de Bruxelles, est la preuve irréfutable que le béton préfabriqué est une alternative intéressante pour les immeubles tours. L’impressionnant bâtiment North Galaxy a une base de six étages et deux tours de chacune 30 étages. Le projet initial prévoyait une structure métallique enrobée de béton. Après avoir reçu la commande des planchers et des colonnes de l’infrastructure grâce à une variante par rapport à la structure métallique en profils HD enrobés et avec des planchers coulés en place, Ergon proposa à l’association momentanée Interbuild-Willemen CIT Blaton- Van Laere, une solution totalement préfabriquée.

 

Afin d’être acceptée par l’association momentanée et par le maître d’ouvrage, cette solution devait répondre à une série de conditions:

 

– Etre financièrement plus intéressante

– Pouvoir répondre au délai exigé par le maître de l’ouvrage

– Répondre aux conditions techniques prévues dans le projet initial, à savoir la dimension des éléments, l’espace disponible pour les techniques et la résistance au feu.

 

Suite aux catastrophes du 11 septembre 2001, toutes ces conditions ont été complétées par l’exigence de prendre toutes les mesures nécessaires pour éviter un phénomène d’écroulement en chaîne. Après avoir longuement étudié la solution proposée, l’association d’entrepreneurs est arrivée à la conclusion que la variante en béton préfabriqué était plus économique que la solution de base avec sa structure en acier et ses planchers Hollow-rib.

 

De plus, ce système permettait un raccourcissement du délai d’exécution et répondait parfaitement à toutes les exigences techniques. La solution d’ Ergon a donc été mise en œuvre. A la base du succès de la solution en béton préfabriqué, on retrouve l’utilisation de béton haute résistance et la mise en œuvre d’un nouvel élément TT; nous reviendrons sur ces différents points un peu plus tard.

 

La rapidité d’exécution a aussi été un facteur déterminant, le montage des éléments préfabriqués était réglé comme du papier à musique avec un rythme de deux étages tous les huit jours ouvrables. Aucune tour en Belgique ne peut se targuer d’un montage aussi rapide. La stabilité des deux tours est assurée par un noyau rigide coulé en place avec l’aide de coffrages grimpants. L’exécution du noyau avait en moyenne toujours trois à quatre semaines d’avance sur la mise en place des éléments préfab. Au fur et à mesure que le bâtiment grandissait, les grues tours ont dû être adaptées. Puisque les grues étaient fixées aux bords du bâtiment, chaque étage où les grues étaient fixées devait permettre un effet de diaphragme intégral pour les efforts horizontaux; le montage de la structure préfabriquée devait donc suivre celui du noyau le plus rapidement possible. L’utilisation de béton haute résistance a été un facteur important dans la construction du projet North Galaxy. Le béton de qualité C 50/60 était ce que l’on faisait de mieux durant les années 70 et 80. Des bétons de qualité supérieure n’étaient utilisés que sporadiquement dans de petits projets expérimentaux. C’est en 1992 qu’ Ergon a utilisé le béton haute résistance C 80/95 (80 N/mm2 sur cylindre, 95 sur cube) à grande échelle pour l’infrastructure du bâtiment D3 dans le quartier Léopold à Bruxelles. Cette première application est le point de départ d’une utilisation plus intensive du béton C80/95 dans les projets préfabriqués, ce béton étant plutôt utilisé pour les colonnes que pour les poutres. Bien que l’on ait pu s’attendre à une utilisation de béton avec une résistance encore supérieure, Ergon a volontairement choisi de limiter la qualité du béton à C80/95 dans les projets récents et en exécution. La normalisation actuelle freine le développement de bétons de qualités encore supérieures. Les exigences demandées pour la résistance au feu d’éléments de béton haute résistance ainsi que les compositions de béton plus coûteuses rendent les applications avec des bétons de classe C90/105 peu intéressantes. Les augmentations du prix de l’acier inverseront peut-être la tendance et rendront probablement les structures avec des qualités de béton supérieures intéressantes à terme. Le béton haute résistance, mais aussi les nouveaux produits conçus pour le projet North Galaxy sont à la base de cette réussite. Les éléments TT ont été conçus de manière à pouvoir les utiliser dans d’autres projets. Les coffrages des colonnes rondes et des éléments TT permettent, moyennant quelques adaptations, l’utilisation de ces éléments dans d’autres projets.

 

Des colonnes circulaires sur une hauteur de deux étages

Dans le projet North Galaxy, des colonnes circulaires d’une hauteur de deux niveaux avec deux couronnes (une par niveau) ont été utilisées. Au total, sept coffrages ont été fabriqués pour permettre la fabrication de 35 colonnes par semaine. 676 colonnes de deux étages ont été fabriquées avec un coefficient de série moyen de 26 colonnes identiques. Les colonnes de l’infrastructure ont été fabriquées avec un béton autoplaçant de qualité C80/95. La résistance du béton et le ratio d’armatures diminuant au fur et à mesure qu’on monte dans les étages supérieurs. La réalisation de telles colonnes est techniquement compliquée: elle demande une main d’œuvre abondante et un investissement important dans les coffrages. Néanmoins, cela en vaut la peine car tous les deux niveaux on réalise une économie de trois jours de montage et donc, c’est non seulement une économie sonnante et trébuchante mais aussi, en raison du raccourcissement du délai d’exécution, une économie des coûts fixes du chantier. Un avantage supplémentaire est qu’il n’est généralement pas nécessaire de couler la chape de compression de l’étage intermédiaire et l’entrepreneur a donc une plus grande liberté pour planifier et exécuter les zones à couler en place.

 

Des planchers TT de 190 mm de hauteur

Une solution avec des dalles alvéolaires classiques ne permettait pas d’avoir une hauteur libre suffisante pour les techniques spéciales. Dès lors, Ergon a conçu, pour le projet North Galaxy, un nouvel élément TT avec une hauteur limitée de 190mm. Un élément TT est plus coûteux qu’une dalle alvéolaire mais présente, dans le cas d’un immeuble tour, quelques avantages évidents:

 

– Les canalisations pour lestechniques spéciales peuvent être placées entre les nervures et croiser les canalisations transversales qui sont placées au-dessous des éléments.

– Les éléments TT peuvent être équipés d’un appui en porte-à-faux, ce qui permet d’avoir une hauteur libre plus importante au niveau de la poutre d’appui. Ces deux avantages entraînent des hauteurs d’étages plus petites ce qui est un avantage important dans les immeubles tours. (Avec un gain de 12 cm par étage sur 30 étages l’on dispose d’un étage supplémentaire dans la tour.)

En plus des avantages précités, les éléments, grâce à leur largeur de 2, 4 m, se mettent en place deux fois plus rapidement que les hourdis SP. De plus, l’adaptation de la largeur est beaucoup plus facile que pour les hourdis SP. Entretemps, cet élément TT a déjà été utilisé dans d’autres projets et un second élément de 260 mm de hauteur a été créé pour de plus grandes portées.

 

Maître d’ouvrage: North Galaxy –

Bruxelles

Projectmanager: CPPM

Architectes: A.M.  M & J.-M. Jaspers –

J. Eyers & Partners; Henri Montois –

Art & Build

Stabilité: A.M.  Bagon – Ingénieurs

Associés

Entrepreneur: M.A. Galaxy: Interbuild

– Willemen – CIT Blaton – Van Laere

 

Projet «Dexia tower»

 

C’est à la place Rogier, à Bruxelles, que l’on peut dès à présent voir que le gros oeuvre de la Dexia Tower, une tour de 37 étages, est terminé. Un projet qui, pour toutes les parties en présence, est à tout le moins très particulier. Les idées des architectes ont été traduites par le bureau d’études dans une structure portante combinant acier et béton. Un maximum de préfabrication a été introduit dans le projet. Des profilés HD ont dû être prévus dans les colonnes pour limiter les dimensions et reprendre les surcharges importantes. Les profilés ont été fournis par la société Buyck, et Ergon s’est chargé des armatures complémentaires et du bétonnage. Cette solution n’est pas évidente d’autant plus que les tolérances admises sont très fines. C’est pour simplifier un maximum de colonnes que Ergon a diminué le nombre de profilés métalliques en utilisant du béton à haute résistance de qualité C80/95 en combinaison avec d’importants pourcentages d’armatures (parfois plus de 7% d’acier). Afin de diminuer le nombre d’opérations de montage, un grand nombre de colonnes est prévu sur une hauteur de deux étages. Les planchers sont composés de hourdis précontraints SP et de poutres précontraintes. Un élément en U renversé est placé au droit de chaque colonne afin de permettre le croisement de canalisations dans le faux plafond. Les surcharges étant importantes et les hauteurs disponibles faibles, certaines poutres sont prévues avec des profilés métalliques intégrés.

Un tel immeuble ne peut se concevoir sans une disposition assurant en cas d’incident, la non-destruction en chaîne.

 

Le bureau d’étude a prévu deux plats métalliques, placés dans la deuxième phase des poutres et soudés à un plat métallique ancré dans la colonne. L’effet de diaphragme est assuré par la chape de compression.  Le montage lui non plus n’est pas facile, les colonnes doivent être montées avec des tolérances très sévères avec un contact parfait entre plats d’acier; les autres éléments sont eux aussi soumis aux mêmes tolérances sévères. La production et le montage ont été fortement sollicités pour satisfaire aux exigences de ce projet. Mentionnons également la réalisation en béton préfabriqué d’une partie du noyau rigide des étages souterrains. Le but du Maître de l’ouvrage était de réaliser un «up and down», travaillant simultanément aux étages inférieurs et supérieurs.

 

Grâce à l’utilisation du béton préfabriqué, la partie du noyau située sous terre a pu être réalisée rapidement. Ergon a, pour ce noyau, fourni 28 colonnes préfabriquées d’un poids de 41,7 tonnes. Ces 28 colonnes ne sont en fait pas de véritables colonnes mais forment, après être liaisonnées avec le béton coulé en place, le noyau central du parking souterrain comprenant 4 niveaux d’une nouvelle tour de 37 étages qui pointera dans le ciel bruxellois. Vous l’avez compris, ce n’est pas un projet courant et le montage l’est encore beaucoup moins. Toutes les colonnes sont munies longitudinalement d’un tuyau circulaire de 168 mm de diamètre placé exactement dans l’axe de la colonne et destiné à positionner la colonne verticalement.

 

Après le contrôle du positionnement des différents accessoires et la mise en place de certains écrous, contre-écrous et tiges filetées, la colonne est emballée dans trois couches de plastic et ce afin d’éviter tout contact avec la bentonite dans laquelle la colonne sera plongée. La voilà prête au transport. Une fois arrivée sur chantier, la colonne est temporairement stockée afin de déplier les armatures devant être liaisonnées avec les fondations. Deux cornières métalliques sont placées en tête de colonne. Un fil d’aplomb avec à son extrémité une plaque métallique est tiré à travers le tuyau circulaire, cette plaque métallique est mise en position centrée par rapport aux axes de la colonne. Les armatures dépassantes pour la liaison avec les fondations se trouvent en pied de colonne. C’est pour éviter tout dommage aux armatures que les colonnes sont manipulées avec deux grues. La colonne est à présent pendue verticalement dans la grue et est mise en position définitive au-dessus du ferraillage des fondations. On laisse descendre la colonne dans le ferraillage des fondations jusqu’au niveau voulu et l’on pend véritablement le ferraillage des fondations au pied de la colonne. Une fois cette opération terminée, l’on retire l’étançonnage temporaire du ferraillage des fondations, la colonne peut dès lors continuer son périple dans la bentonite jusqu’au moment ou les deux cornières métalliques reposent sur deux chevêtres. La colonne se trouve à ce moment à 1 mètre au-dessus de son niveau définitif. Les pivots de manutention peuvent être retirés. En tête de colonne l’on monte par boulonnage (4 M36 vissés sur des barres diamètre 40) un cadre de réglage muni de boucles de levage, ce cadre étant fixe par rapport aux axes de la colonne. La colonne est soulevée par l’intermédiaire de ce cadre métallique, les chevêtres sont retirés et l’ensemble de la construction est posé sur quatre vérins hydrauliques réglés par rapport à des points de références. Les vérins permettent le positionnement correct de la colonne et la verticalité de celle-ci est contrôlée par l’intermédiaire du tuyau circulaire noyé dans le béton. Après avoir réglé les coordonnées X, Y et Z, l’ensemble du système de réglage est bloqué. Le lendemain, le reste des opérations peut continuer, la position de la colonne est à nouveau contrôlée et éventuellement corrigée. Après durcissement du pied de la colonne (bétonnage dans la bentonite), le vide occupé par la bentonite est rempli de gravats. Le cadre métallique de réglage est démonté et réutilisé pour les colonnes suivantes.  Une fois toutes les colonnes montées, l’on  place les tiges filetées dans les douilles ancrées prévues dans la colonne et après mise en place des armatures, le plancher du rez-de-chaussée peut être coulé en place comme une dalle sur sol. La construction de la superstructure peut à présent démarrer jusqu’au 20ième niveau.

 

Simultanément, les travaux de terrassement des niveaux inférieurs peuvent être exécutés niveau par niveau. Avant de dépasser le 20ième niveau, les 4 niveaux de l’infrastructure doivent être terminés et les colonnes du noyau central doivent être liaisonnées afin de former des voiles rigides. Les colonnes ont été fabriquées en béton de qualité C70/85.

 

Entrepreneur général: A.M. BPC –

Vinci Construction – Cit Blaton

Bureau de contrôle: Seco

Maître de l’ouvrage: Brussels Business

Center s.a.

Conseiller du maître de l’ouvrage:

Immo Consultance sprl

Maîtrise d’ouvrage déléguée: Procos

Architectes: A.M. Samyn and Partnersarchitects and engineers - M. & J.-M.

Jaspers - J. Eyers & Partners

Stabilité: Setesco s.a.

 

Projet «Central Plaza»

 

Le bâtiment «Central Plaza», une tour de 15 étages, située au cœur de Bruxelles, tout prêt de la Gare Centrale, se trouve déjà dans la phase de parachèvement. Cette tour a, dans sa vue en plan, une forme ovale avec 41 colonnes par étage. Des patios ont été prévus à différents endroits sur différents étages de sorte qu’aucun étage n’est identique. Le bureau d’étude avait conçu le bâtiment en béton coulé en place, croyant qu’une telle structure ne pouvait être préfabriquée.  Après une longue période de préparation et de concertation, un système a été mis au point, utilisant des colonnes de diamètre 500 jusqu’à 800 avec des chapiteaux de hauteurs différentes et des qualités de béton variant de C 50/60 à C 80/90 en combinaison avec des poutres RZ, RT et RR, le tout permettant de réaliser les patios à partir d’une structure préfabriquée. Deux de ces patios s’étendent sur cinq étages. Les colonnes qui se trouvent dans ceux-ci font 17,7 m de hauteur et sont composées de tuyaux métalliques remplis de béton. Sur ces colonnes reposent des poutres préfabriquées à une hauteur de 35 m. Afin de placer ces poutres, deux nacelles ont dû être prévues à l’extérieur du bâtiment ce qui, dans la zone de la gare centrale à Bruxelles, n’est pas évident vu le peu de place disponible. Il y a une dizaine d’années, ce genre de bâtiment ne serait pas «préfabricable» mais la conception assistée par ordinateur permet aux architectes de créer des formes plus complexes qui actuellement peuvent être dessinées grâce à ces techniques.

 

Pour fabriquer des poutres concaves, convexes avec un porte-à-faux, un contrôle plus approfondi est nécessaire et certainement pour des éléments précontraints. Sur chantier ou en usine, le jalonnage d’une courbe d’un rayon de 37,71 m n’est pas une chose aisée, mais la préfabrication a de nouveau prouvé que ce qui ne pouvait pas être préfabriqué il y a peu, est réalisable aujourd’hui.

 

Entrepreneur général: L. De Waele

Architecte: A.M. Montois Partners et

Art & Build

Bureau d’étude: Ingénieurs Associés

 

Nouveaux projets en exécution

 

Dans la foulée des projets réalisés ci-dessus, Ergon a actuellement encore trois autres tours en exécution:

 

– Le bâtiment ‘Ilot 65’ auxalentours de la Gare du Nord. De ce bâtiment de 22 étages avec des vues en plan de forme très particulière, 17 étages ont déjà été montés.

– Le bâtiment ‘Lex 2000’ situé dans la rue de la Loi comportant 1 4 étages d’une structure très complexe, comme vous pouvez le voir sur la vue en plan, est monté jusqu’au niveau 4.

– Le bâtiment ‘Covent Garden’ à côté de la tour Dexia, avec sa forme elliptique comporte 26 étages et est monté jusqu’au niveau 5. Ces trois projets réalisés en béton préfabriqué sont basés sur un ou plusieurs principes utilisés dans les trois bâtiments décrits ci-dessus.

 

En guise de conclusion, nous croyons pouvoir affirmer que, pour les projets d’immeubles tours, la préfabrication en béton a fait des progrès énormes et a pris de court les autres méthodes d’exécution. Ergon a sans aucun doute contribué à cette évolution, grâce à ses solutions étudiées sur mesure pour le client. Les références magnifiques qui sont déjà réalisées et les projets en cours d’exécution qui ne le sont pas moins, sont autant de garanties pour le futur d’Ergon et pour la préfabrication du béton en Belgique.