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TUYAUX EN BETON

Christian Weinberger, Schlüsselbauer Technology GmbH & Co KG,

Autriche

Dans le cadre de cette planification straté-gique orientée sur le long terme, il a étédécidé par la société Amiantit, basée ausultanat d'Oman, de mettre en place uneproduction de tuyaux en béton, en plus desautres produits déjà fabriqués pour la pro-duction de tuyaux en béton. Cette décisiona été prise après que l'interdiction d'utiliserdes tuyaux de ciment en fibres d'amianteest entrée en vigueur. Outre les pièces tra-ditionnelles en béton préfabriqué commeles tuyaux en béton armé et les cadres, cesont surtout des tuyaux pression en bétonqui devraient être fabriqués. Ceux-ci se dis-tinguent d'autres tuyaux, comme des tuyauxen acier pour des conduites d'eau souspression, par un coût réduit des matériauxet une plus grande résistance à la corro-

sion. En outre il est plus facile de réaliserdes emboitements épais avec des tuyauxpression en béton. L'analyse et la définitiondu concept de produit ainsi que le choix dela technique de fabrication ont été confiésà une équipe internationale de conseillers,dirigée par M. John Munro, propriétaire dela société Munro Ltd. basée en Ontario, auCanada. Des produits et des méthodes ontété testés dans le monde entier avant dedécider d'attribuer le marché. Après avoirsélectionné des sociétés équipées qui per-mettraient une production la plus écono-mique possible et répondant aux exigencesspécifiques, les experts de Munro conti-nuent à assister le fabricant pendant la miseen service des outils techniques de produc-tion et lors du début de la production.

Le secteur de la fabrication d’éléments pré-fabriqués en béton est nouveau pour lefabricant. Jusqu'à présent ils avaient une

Lancement de la production de tuyaux précontraints PCCP (Prestressed Concrete Cylinder Pipes) pour un approvisionnement d’eau à long terme dans le golfe d'Oman

Schlüsselbauer Technology GmbH & Co KG, 4673 Gaspoltshofen, Autriche

Dans l'État d'Oman la question de la gestion durable de l'eau compte parmi les thèmes stratégiques les plus importants en économie poli-tique. D'une part ce projet implique la création d'infrastructures pour maîtriser les épisodes de pluie, rares mais intensifs. En effet les exi-gences croissantes en matière de mobilité quotidienne des biens et des personnes ne permettent plus l’arrêt de toute vie publique et ce plu-sieurs fois par an à cause de fortes précipitations. D'autre part dans un pays très exposé aux variations climatiques, avec des aggloméra-tions urbaines en pleine expansion comme à Oman, assurer un bon approvisionnement en eau potable représente une tâche exigeante d'unpoint de vue économique, technique mais aussi et surtout politique. La rentabilité des tuyaux pression en béton pour le transport de l'eaupotable par rapport à des tuyaux en acier ou en fonte a été, outre un acte législatif, un élément décisif pour la mise en route d'un investis-sement pilote dans une toute nouvelle production de tuyaux pression en béton. En plus des tuyaux béton conventionnels pour la conduitedes eaux de surface, il s’agissait de fabriquer, dans une nouvelle usine, des tuyaux pression en béton pouvant tenir une pression allantjusqu'à 25 bars pour de futurs projets concernant l'eau potable.

La société Amiantit Oman, fondée en 1974, compte parmi les plus grandes sociétés productrices de l'état d’Oman.

En plus des tuyaux pression en béton, lasociété fabrique également des tuyaux enbéton armé de diamètre nominal 300 à 1800ainsi que des tuyaux de fonçage en béton.

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longue expérience avec le PVC, le PE et leGFK et les tuyaux de ciment en fibresd'amiante qui, entretemps, ne sont plusautorisés. La nouvelle société AmiantitOman Concrete Products LLC fabriquedans un premier temps des tuyaux de bétonpour les conduites gravitaires d'un diamètrenominal de 300 à 1800 mm, ainsi que descadres de 2000 x 1500 mm à 2500 x2500 mm. Les cadres et les gros tuyaux de1200 à 1800 sont fabriqués sur une presseà vibrations de type Exact XL tandis que lestuyaux de plus petite dimension sont pro-duits sur une presse radiale. Cette divisionen deux processus de fabrication se justifie

par le fait que, pour la production detuyaux pression en béton (deuxième étapedécrite ci-dessous dans l'organisation de laproduction de tuyaux en béton), le choixs'est porté sur ce type de machine pour lerevêtement intérieur des cylindres en acier.

Avant, pour développer un concept servantà la production de tuyaux pression en

béton, on analysait les processus de fabri-cation appliqués. La variété de méthodes,telles que le procédé de fabrication à une,deux ou trois couches, la prétension de l'an-neau et/ou la prétension verticale, les rac-cords de tuyaux en acier avec joint encaoutchouc glissant ou roulant et les diffé-rentes caractéristiques de produits qui enrésultent, a motivé les décideurs dans leur

Pour fabriquer les noyaux de tôle en acier utilisés pour l'étanchéitédu tuyau pression en béton, un cylindre est soudé automatiquementet coupé en fonction de la longueur du tuyau avant d'être contrôlé.

Pour la fabrication du revêtement intérieur du cylindre en bétonhumide, le cylindre en acier est automatiquement placé sur uneembase remplie et bétonné une fois le moule équipé.

Le fil d'acier nécessaire pour la préten sionest également mis en bobine sur le dispositif où il est traité avec une vitessed'enroulement pouvant atteindre 6 m/s.

La machine de précontrainte développée par Schlüsselbauer fonctionne à une vitessed'enroulement pouvant atteindre 6 m/s.

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choix de mettre en place une équipe deconseillers sous la coordination d'un fabri-cant renommé de tuyaux pression en béton.Après avoir clarifié les exigences relatives àla construction des conduites dans le sulta-nat d'Oman et s'être adapté aux méthodesde production disponibles, l'équipe a choisiun tuyau bétonné à deux couches avecnoyau en tôle d'acier et armature de pré-tension de l'anneau, revêtue d'une couchede protection extérieure en béton centri-fugé. Les tuyaux pression devraient êtrefabriqués dans les diamètres nominaux de600, 800, 1000, 1200 et 1400 mm con -for mément aux standards AWWA C301 etC303. Les dispositifs pour la production ducylindre en acier, des anneaux d'extrémitéen acier et de la prétension du fil doiventêtre tout aussi flexibles. Tout comme les sys-tèmes de manutention globale doivent, eux

aussi, être flexibles pour pouvoir effectuertoutes les tâches de manutention critiquesde manière entièrement automatique etavec un minimum d'effort pour changer lesoutillages.

Les tuyaux pression en béton ont fait leurspreuves depuis des décennies dans lescanalisations d'eau potable. Ainsi l'examend'une section d'essai d'un tuyau pressioncomptant au total quatre types différents detuyaux pression en béton de diamètre 600pour une pression de 10 bars dans le Bade-Wurtemberg, en Allemagne, a montré queles conduites étaient restées dans un étatimpeccable après un fonctionnementcontinu pendant plusieurs décennies. Cetronçon d'essai a été construit entre 1954 et1956 sur une ligne géodésique très char-gée pour obtenir des résultats pour la

construction future d'une conduite d'alimen-tation en eau. Plus d'un demi-siècle plus tardcette ligne devrait être utilisée pour la pro-duction d'énergie en raison de sa déclivitéet la pression devrait être augmentéejusqu'à 13 bars. Initialement quatre types detuyaux pression disponibles à l'époqueavaient été placés. Les trois tuyaux concer-nés par le changement d'utilisation prévuont été testés avec une pression d'essai de14 bars. Le premier résultat était positif. Eneffet les tuyaux étaient encore opérationnelset dans un très bon état. Le deuxième essais'est lui aussi avéré concluant. Les tuyaux tes-tés résistaient aussi sans problème à la pres-sion accrue. Sur la base de ces résultats onpeut dire en se basant sur le principe destuyaux pression en béton que, même au 21esiècle, on peut créer des ouvrages d'unedurée de vie de plus de 100 ans.

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L'épaisseur du fil, la prétension et la déclivité du bobinage peuvent être déterminées confor-mément à la pression de service requise pour les conduites pression en béton.

Dans l'étape de fabrication finale, unecouche protectrice externe de béton centri-fugé est appliquée sur le tuyau.

Les tuyaux pression en béton peuvent être fabriqués avec différentsemboitements. Concrètement, les embases et les extrémités en pointesont formées à l'aide d'anneaux en acier.

Le haut degré d'automatisation de l'ensemble du dispositif contribuede manière significative à protéger les travailleurs et les produits. Celapermet d'optimiser les temps de cycle et de réduire le taux de rebut.

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Depuis la réalisation du projet décrit ci-des-sus, c'est avant tout la technique de fabri-cation qui a considérablement changé. Lesdifférentes étapes ont été modernisées, leprocessus de production complet a étéautomatisé et même les différents compo-sants du tuyau peuvent désormais être fabri-qués et traités plus rapidement et avec uneplus grande précision. Par le passé l'inté-gration de la prétension représentait sou-vent un goulot d'étranglement dans la pro-duction en série. Avec une vitesse actuellede traitement de 6 m/s, le fil métallique estdésormais encastré si rapidement que lesprocessus en amont et en aval ne sont plusretardés. Le concept de base d'une produc-tion de tuyaux pression est cependant restépresque identique et comprend trois sec-teurs principaux : la fabrication de cylin-dres en acier, la prétension du fil et lebétonnage. À cela s'ajoute, dans une pro-duction moderne de tuyaux pression enbéton, la manipulation ou la manutentiondes différents composants, des produitssemi-finis et, enfin, du produit final.

Dans la production de cylindres en acier, ilfaut aussi fabriquer les anneaux d'extrémitémassifs qui représenteront plus tard lesembases des tuyaux finis. Pour ce faire, ilfaut plier, souder et étirer l'acier résistantaux anneaux. Le noyau interne du tuyau estsoudé dans la tôle d'acier, selon l'utilisation,dans des épaisseurs et largeurs de paroisdifférentes. Chez Amitantit Oman ConcreteProducts LLC, on peut travailler de la tôled'acier d'une épaisseur de 1,5 à 6,5 mmjusqu'à des cylindres de près de 6 mètresde long. Le poids maximal des bobines

d'acier utilisées est de 20 tonnes. Après ladécoupe des cylindres en acier, ceux-cisont soudés avec les anneaux d'extrémitéen acier. L'étanchéité de tous les cylindresen acier a été entièrement testée. Un test dela pression d'eau avec une pression d'essaide 4 bars sur une période de plusieursminutes détecte de petites fuites qui peuventêtre réparées facilement et directement surl'appareil d'essai. Contrairement auxanciennes machines, il n'est plus nécessairede sortir le cylindre en acier de la stationd'essai. Après un contrôle de qualité réussi,le cylindre est placé sur une embase infé-rieure et est prêt à être revêtu de béton.

Le bétonnage de tuyaux pression est toutaussi varié que les types de conduites pres-sion en béton. Pour le simple revêtement enbéton de Lined Cylinder Pipes (LCP), onpeut utiliser soit du béton humide, soit dubéton coulé. Pour un revêtement en béton àplusieurs couches à l'intérieur et à l'exté-rieur, comme c'est nécessaire pour lesEmbedded Cylinder Pipes (ECP), les deuxprocessus de bétonnage peuvent être com-binés et l'ensemble du tuyau est fabriqué àbase de béton coulé. Habituellement onrevêt le tuyau d'une couche protectriceextérieure, appelée coating, avec du bétoncentrifugé. Concrètement, il a été décidé,en raison des diamètres nominaux destuyaux et de la grande productivité souhai-tée, de fabriquer seulement des LinedCylinder Pipes dans un premier temps etd'utiliser du béton humide pour le revête-ment intérieur des cylindres d'acier. Unefois que le revêtement intérieur a séchédans des chambres de séchage, les cylin-

dres d'acier peuvent être munis du fil debobinage.

Machine de prétension à haute vitessecomme un élément clé d'une productionefficace de tuyaux pression en béton

L'une des machines de prétension du fildéveloppée par Schlüsselbauer, le parte-naire technologique d'Amiantit OmanConcrete Products LLC, équipe désormais lecylindre d'acier à l'extérieur avec une pré-tension radiale du fil, après qu'une coucheà base d'eau et de ciment ait été appliquéesur le cylindre. La force de prétension pos-sible pour ce type de machine est deux foisélevée que celle actuellement nécessairedans l'usine (20 kN). Pour le fabricant, celaest synonyme de flexibilité si, à l'avenir, unclient a des exigences plus élevées pour unprojet. De plus il est possible de satisfairedes exigences plus élevées grâce à unmulti-enroulement avec du fil de tension.Mais cette machine de prétension se dis-tingue avant tout par sa vitesse de travail.Elle permet d'envelopper jusqu'à 6 mètresde fil de prétension par seconde sur lecylindre en acier dans une pente définie.

En plus de ces trois éléments de base d'uneproduction de tuyaux pression en béton,cette nouvelle usine se distingue par sonniveau élevé d'automatisation. Pour l'ins-tant, il n'y a pas de pénurie de main-d'œu-vre sur place. Pour une production efficacele recours aux tâches manuelles doit êtreréduit, en particulier pour les tuyaux pres-sion en béton, aux domaines dans lesquels,d'une part, il n'y a pas de danger pour les

Les cylindres d'acier recouverts de bétondurcissent en général pendant un jour dansles fours. Vient ensuite l'étape d'achèvementavec l'installation de la prétension du fil etdu coating extérieur.

Une série de manipulateurs entièrement automatiques déplacent les tuyaux en béton semi-finis au sein de l'installation de production. Sur cette photo, un aperçu du revêtement en béton de conduites pression en béton.

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personnes et où, d'autre part, les produitsde haute qualité ne sont pas affectés pardes erreurs humaines. Un facteur de risquepour les travailleurs par rapport aux opéra-tions classiques de fabrication serait lesdimensions et les masses qui sont dépla-cées ici. Déjà les produits semi-finis, commeles cylindres d'acier ou les cylindres d'acieret de béton présentent un poids considéra-ble et, dans ce cas, une longueur totaled'environ 6 m. De ce fait, ils ne peuvent êtremanœuvrées que mécaniquement en toutesécurité. L'automatisation intelligente doit icicontribuer à ce que la sécurité du travail nesoit remise en question à aucune étape parla manipulation partiellement ou entière-ment automatisée et que les dégâts soientévités sur les produits.

Le principal facteur à risque pour le maté-riau, c'est l'homme. La valeur de l'ébauchedu tuyau augmente à chaque étape jusqu'àl'obtention d'un élément entièrement fini.Grâce à une disposition intelligente des dif-férents processus et une série d'équipe-ments de manutention automatisée,Schlüsselbauer a parfaitement tenu comptedes exigences du fabricant. Pour la manu-tention des matières premières et des cylin-dres en acier, on utilise le pont roulant. Iciaussi, le travailleur a une grande responsa-bilité. L'équipement du moule pour recou-vrir le cylindre en acier avec du béton, l'en-lèvement du moule rempli et l'entreposageet le retrait dans les chambres de séchagesont également réalisés avec le pont rou-lant. La mise en place des cylindres d'aciersur l'embase inférieure se fait déjà demanière entièrement automatique. Poureffectuer les étapes suivantes de manièreentièrement automatique et pour éviter deserreurs humaines, plusieurs manipulateursautomatiques ont été installés. Ceux-ci pla-cent le cylindre d'acier revêtu en positionpour l'envelopper avec du fil de tension,conduisent la pièce semi-finie pour l'enro-bage extérieur (coating) avant de la trans-férer à l'aide de la grue automatiqueTransexact. Celle-ci transporte le tuyau finidans la chambre de séchage et le placeensuite sur le convoyeur qui le transportedans l'entrepôt extérieur. En outre, la grueautomatique ouvre et ferme les couverclesdes étuves.

En plus du partenaire technologiqueSchlüsselbauer, qui à côté de l'équipementde manutention complet, est également res-ponsable de l'équipement de production etde contrôle des cylindres en acier, de l'en-veloppement du fil de prétension, du revê-tement ainsi que des installations pour laproduction de gros tuyaux et de compo-sants de cadres, un certain nombre d'autres

fabricants d'équipements renommés sontaussi impliqués dans ce projet. Ainsi,Putzmeister a par exemple livré une pompeà béton pour la production locale de com-posants individuels ou en série tels que leséléments de séparation pour routes. Lesmachines utilisées pour la fabrication ducoffrage des tuyaux de béton convention-nels ont été commandées à MBKMaschinenbau et la technique demalaxage et de transport de béton a étéfournie par Skako. Outre les convoyeurs àbennes, trois mélangeurs ont été utilisés,chacun d'une capacité de 1,2 m³. Ils ontété utilisés pour toute la production debéton. Pour une utilisation idéale des hallsde production spacieux, Demag a installéune série de ponts roulants de 5 à 50tonnes.

En résumé, on pourrait avoir l'impressionque le haut degré d'automatisation dans letraitement des produits répond uniquementaux exigences de sécurité et qu'on n'y apas recours pour réduire les coûts, en parti-culier les coûts du personnel. À cet égard, ilfaut souligner qu'on ne prévoit pas unmanque de personnel dans un avenirproche, notamment en raison d'un nombreélevé de travailleurs immigrés présents àOman. Une production de ce type peut sefaire malgré une pression des coûts si desdommages aux produits semi-finis ou auxproduits finis arrivaient par une interventionmanuelle. Un tuyau fait pour le rebut détrui-rait une source irremplaçable de revenus etcauserait en outre des frais de recyclage.Cet aspect a également fait l'objet d'unegrande attention lors du concept d'automati -sation. Le résultat est une installation de pro-duction pour tuyaux pression en bétonunique au monde de par sa forme et sonefficacité.

La société Amiantit Oman a été fondée en1974 et compte aujourd'hui parmi les plusgrandes entreprises productrices du pays.Elle propose un large éventail de produits.Près de 900 personnes travaillent chezAmiantit Oman dont environ 80 chezAmiantit Oman Concrete Products LLC. Lasociété est née d'une joint venture des plusgrands groupes industriels du sultanatd'Oman : le groupe Omzest, le groupeSuhail Bahwan et le groupe Saud Bahwan.Le groupe Omzest comprend actuellementplus de 75 entreprises en propriété com-plète et partielle, près de deux tiers du chif-fre d'affaires est réalisé dans les sociétés deproduction. Le groupe Suhail BahwanGroup compte plus de 40 entreprises et legroupe Saud Bahwan commercialise entreautres des produits pour de nombreux fabri-cants automobiles connus comme Ford,

Toyota ou MAN. Outre la palette de pro-duits d’Amiantit Oman, qui est avant toutdestinée au secteur de la construction, legroupement de sociétés propose aussi lesprestations les plus diverses de sorte quepresque toute la population du pays estintégrée dans le processus de création devaleur.

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La grue automatique Transexact deSchlüsselbauer apporte les produits finisdans les étuves et ensuite sur le convoyeur.Elle assure également l’ouverture et la fermeture des couvercles des étuves.

FRAN

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