BIM2Field : nouvelle usine KEBAG Enova à Zuchwil

Les spécialistes en technique d’armature du groupe Debrunner Koenig numérisent l’acier d’armature
et les liaisons filetées

L’usine de valorisation des déchets KEBAG Enova, l’une des plus grandes de Suisse, est en cours de construction à Zuchwil (SO). Ce projet à près de CHF 560 Mio applique systématiquement les principes BIM2Field. Les experts en technique d’armature du groupe Debrunner Koenig ont élaboré des catalogues numériques d’éléments de construction pour l’acier d’armature à haute résistance Top700 et les liaisons d’armatures par filetage BARTEC^®.

Après bientôt 50 ans d’exploitation, l’usine de valorisation des déchets kenova AG à Zuchwil – l’une des plus grandes de Suisse – a atteint sa limite d’âge. De ce fait, le risque de pannes, d’interruptions de production et de retards dans le traitement des déchets était devenu trop important. Il a donc été décidé de remplacer les installations par une nouvelle usine baptisée KEBAG Enova, avec un budget de CHF 560 Mio. Ses technologies dernier cri permettront de récupérer jusqu’à 15 % d’énergie en plus à partir d’une même quantité de déchets – une contribution importante à l’approvisionnement énergétique durable de la région.

Un espace de 1.90 m pose des défis logistiques

Les travaux de construction ont débuté en mai 2020 et la mise en service du nouveau bâtiment est prévue pour 2025. Par la suite, l’ancienne l’installation sera démantelée. La nouvelle installation n’étant distante que de 1.90 m de l’ancienne, de multiples défis logistiques se posent au maître d’ouvrage kenova AG au niveau de l’exploitation de l’ancienne installation, de son démantèlement et de la construction de la nouvelle.

Valorisation des déchets : électricité, eau, zinc et combustible

La nouvelle usine de traitement des ordures ménagères sera divisée en 4 secteurs. Les déchets – dont une moitié arrive par la route et l’autre par le rail – seront stockés dans la 1^ère zone : le bunker. « Le bunker sert à la fois d’entrepôt de stockage lors des révisions et de réserve pour les périodes sans collecte (fêtes) ou de fluctuations saisonnières », explique Markus Juchli, directeur de kenova AG. De là, les déchets seront acheminés dans la 2^e zone, la halle de traitement, où ils seront incinérés à près de 1000 °C. Une chaudière utilisera la chaleur des gaz de combustion pour transformer de l’eau en vapeur, laquelle produira de l’électricité en passant dans une turbine. La 3^e zone, baptisée Fluwa/Aba, sera dédiée au lavage des cendres et au traitement des eaux usées. Là, le zinc sera extrait des cendres volantes et les eaux de lavage seront collectées et envoyées vers la STEP. Le 4^e secteur de KEBAG Enova sera l’administration.

Poutres de 37 m en béton armé et dalles de 80 cm d’épaisseur

La configuration du site KEBAG Enova en 4 secteurs différents le rend extrêmement complexe. Il ne comporte quasiment pas d’éléments identiques. La présence d’une nappe phréatique et le sol en sable fin constituent des difficultés supplémentaires. Markus Juchli : « Le bâtiment repose sur une fondation sur pieux et dalles. Plus de 200 pieux forés de 25 m, une dalle de fondation et le sol supportent ensemble la charge de la structure ». Le poids énorme et les grands éléments de l’installation nécessitent une structure porteuse robuste, avec des épaisseurs de murs et de dalles pouvant atteindre 80 cm. En raison de portées de 37 m et de porte-à-faux de 24 m, certains éléments de construction sont précontraints. Les 17 poutres préfabriquées sur place par STRABAG AG pour le toit du bunker impressionnent également, avec leurs 37 m et 140 t chacune. Elles ont été soulevées à l’aide d’une grue sur chenilles avec dispositif Superlift.

BARTEC^® liaisons d’armatures par filetage pour charges élevées, avec transmission optimale des forces

Pour résister aux fortes charges et transmettre les forces de manière optimale, les poutres renferment des liaisons filetées BARTEC^®. La mise en place précise des poutres était cruciale : à chaque extrémité, les barres d’armature équipées de liaisons BARTEC^® devaient venir se placer au centimètre près sur les points d’ancrage. Les liaisons filetées étaient de type BARTEC^® LCE. Ces dernières simplifient l’opération en permettant de positionner les coupleurs aux points de raccordement par simple vissage, sans rotation des barres elles-mêmes. Cette facilité de mise en œuvre était aussi importante en raison de l’accès difficile aux étriers de traction, dû à la forte densité de barres de compression horizontales.

La plus grande façade photovoltaïque du monde

La façade en béton apparent se distinguera à terme par ses 50 m de haut et ses inclusions de pierres naturelles. La façade de la halle de traitement portera une installation photovoltaïque de 5400 m² – l’une des plus grandes au monde, avec une puissance de crête de 1190 kWp. Une autre, de 850 m² et 175 kWp prendra place sur le toit du bunker. « La production maximale des deux installations, qui atteindra au total 1365 kWp, couvrira une partie des besoins propres de kenova AG », explique Markus Juchli.

Modèles numériques pour l’acier d’armature et les liaisons d’armatures par filetage

Pour ce grand projet, BEWETEC AG a livré 4350 t d’acier d’armature, dont 350 t avec liaisons d’armatures par filetage BARTEC^®, de l’acier à résistance accrue Top700 et des fers de reprise Pyratop^®. AFRY Schweiz AG ayant planifié le projet KEBAG Enova selon le concept BIM2Field, elle avait besoin de modèles numériques de tous les éléments de construction. Les ingénieurs en technique d’armature du groupe Debrunner Koenig ont donc numérisé – spécialement pour le projet KEBAG Enova – l’acier d’armature à haute résistance Top700 ainsi que les liaisons d’armatures par filetage BARTEC^®. Les modèles numériques ont ensuite été intégrés dans le logiciel BIM « Tekla ». Ainsi, la voie était ouverte pour un travail intégralement basé sur des modèles numériques.

BIM2Field fluidifie les processus et les travaux sur le chantier

La réalisation des travaux basés sur des modèles numériques a été confiée à STRABAG AG. Stijepan Ljubicic, ancien responsable BIM chez STRABAG et aujourd’hui directeur de BDFsmart GmbH, nous en parle : « On utilisait jusqu’à dix tablettes simultanément sur le chantier, ainsi qu’un grand écran dans le container-bureau. Les modèles numériques étaient générés avant le début des travaux à l’aide du logiciel, étape par étape, en fonction des phases de bétonnage. Notre contremaître pouvait utiliser ces modèles pour passer les commandes de matériel pour le bétonnage par un simple clic. » Grâce à des stations totales robotisées, le modèle de la structure porteuse a été transféré via le cloud sur le chantier, où il a été utilisé pour le piquetage des travaux de coffrage. « Une particularité de ce chantier complexe était de se passer complètement de plans 2D pour les travaux de ferraillage et d’effectuer tous les travaux sur la base de modèles numériques », explique Stijepan Ljubicic. Le BIM2Field a des avantages évidents : meilleure planification de l’exécution, déroulement fluide des travaux, plans toujours à jour, calcul automatique de la quantité et du type de matériaux, exportation simple des listes de matériaux pour les commandes, représentation de plusieurs couches en 3D, pas d’échange d’e-mails, pas de papier – un jumeau numérique pour l’exploitation et l’entretien. Simplifier les processus les a rendus plus efficaces, et tous les intervenants du projet en ont profité. Enfin, le BIM a permis de respecter le calendrier serré et de répondre aux exigences de qualité de toutes les parties prenantes. Le calendrier prévoit que KEBAG Enova soit prête pour la mise en service en mars 2025.

« Ferraillage
de 2600 étapes de bétonnage par tablette »

Markus Juchli, directeur, kenova AG

KEBAG Enova est entièrement réalisée selon le concept BIM2Field. Comment se sont passés les travaux jusqu’à présent ?

Notre chantier est l’un des plus grands projets pilotes BIM en Suisse : selon AFRY Schweiz AG – responsable entre autres de la planification de la structure porteuse – plus de 2600 étapes de bétonnage ont été ferraillées en recourant à des tablettes au lieu de plans papier. Ce travail au millimètre près, directement à partir des modèles numériques, m’a impressionné.

Quels sont, selon vous, les avantages du BIM ?

Grâce au haut degré de numérisation, les temps de réaction sont courts, même en cas d’adaptations de dernière minute. Dans le logiciel Tekla, tous les éléments sont interconnectés. Les répercussions de la modification d’un élément sont prises en compte dans tous les autres.

Quel genre de répercussion, par exemple ? Si l’on modifie un élément en béton, par exemple en ajoutant une réservation ou en raccourcissant les murs, chaque barre de tous les lits d’armatures concernés s’adapte automatiquement et correctement à la nouvelle situation, et les listes de fer correspondantes sont également mises à jour. Le modèle de KEBAG Enova se compose de plusieurs centaines de milliers d’éléments en béton, ce qui représente des millions de barres d’acier d’armature.

Que représente ce projet pour vous et kenova AG ?

En tant que PME d’une soixantaine de personnes, nous devons gérer un projet à 560 millions – c’est définitivement un défi.

Qu’apporte KEBAG Enova à la région ?

Après la mise en service, nous pourrons fournir 15 % d’énergie en plus sous forme de chaleur ou d’électricité, et la gestion des déchets sera garantie pour les 50 ans à venir. L’aspect esthétique de l’installation nous réjouit. Elle bénéficie d’ailleurs d’un bon soutien parmi la population. Le nouvel emplacement, plus proche de la route, lui confère une meilleure visibilité et met en valeur ses dimensions impressionnantes.

De quoi êtes-vous particulièrement fier ? Malgré des conditions parfois difficiles (calendrier serré, espace restreint, pandémie et renchérissement), nous sommes satisfaits du déroulement du projet. Jusqu’à présent, nous avons beaucoup planifié et construit. Bientôt, l’installation devra montrer ce dont elle est capable.