Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Cet article traite de la mise en œuvre de la technologie d’impression 3D à grande échelle pour mieux construire des structures maritimes innovantes pour la biodiversité et la lutte contre l’érosion côtière. La synergie des modes constructifs au sein de structures mixtes réalisées en impression 3D et béton armé permet d’atteindre des performances écologiques et techniques supérieures aux modes constructifs classiques en béton. L’adaptation de la conception et de la construction à la technologie d’impression 3D est illustrée à travers le projet Programme d’Investissement d’Avenir RECIF’LAB de conception/réalisation d’un récif artificiel marin de grandes dimensions entre 2018 et 2021.
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Alexandre MUSNIER : Responsable travaux et développement technique - SEABOOST – Groupe EGIS, Montpellier, France
INTRODUCTION
L’article traite de l’utilisation de la technologie d’impression 3D de matériau à base de liant hydraulique cimentaire dans le domaine de la construction maritime écologique. Plus particulièrement l’apport de performance architecturale, environnementale, technique et économique par cette technologie particulièrement adaptée pour la réalisation d’ouvrage de type récif artificiel et dispositif de lutte contre l’érosion côtière mais aussi l’écoconception d’ouvrages portuaires.
L’utilisation de structure mixte en impression 3D et béton armé permet la réalisation de structures ayant des performances écologiques et techniques supérieures et même inatteignables avec des modes constructifs classiques de préfabrication de béton armé, en améliorant l’empreinte environnementale de la construction tout en restant dans un cadre de faisabilité économique.
L’adaptation de la conception et de la construction à l’impression 3D sera illustrée à travers la présentation d’un projet de conception/réalisation d’un récif artificiel marin de grandes dimensions dans le cadre du Programme d’investissement avenir RECIF'LAB réalisé entre 2018 et 2021 en collaboration avec la ville d’Agde.
L’innovation présentée porte particulièrement sur la mise au point d’une méthodologie de conception itérative et efficiente permettant le dimensionnement de la stabilité hydrodynamique et la tenue structurelle des ouvrages mixtes matériau 3D/béton armé dans le milieu marin avec des efforts de poussée hydrodynamiques importants et une composition chimique particulièrement exigeante pour le béton armé, entraînant un risque de corrosion des armatures et des attaques chimiques et biologiques du béton.
Enfin, la réalisation de la structure et son déploiement ont aussi été innovants, avec des enjeux importants sur le suivi de la qualité de fabrication, la mise en place d'un phasage et d'une méthodologie pour garantir la faisabilité technique et enfin les opérations de manutention à terre et en mer pour permettre le déploiement en mer ouverte à plus de 3 miles nautiques et à plus de 20 m de profondeur.
Points clés
Domaine : construction et écologie marine
Degré de diffusion de la technologie : croissance
Technologies impliquées : impression 3D de matériaux cimentaires
Domaines d’application : construction maritime/écologie marine
Principaux acteurs français :
-
Industriels : Lythosys (Vicat), XtreeE, Construction 3D, Sika
Autres acteurs dans le monde : Cybe, Cobod, Wasp, etc.
Contact : [email protected] – http://www.seaboost.fr
L'expertise technique et scientifique de référence
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Conclusion
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4. Réalisation
La réalisation des plans d’exécution de la dalle et du portique (plan de coffrage et de ferraillage) a confirmé l’importance des ratios d’armatures dans le béton armé pour permettre le levage de l’ensemble et la tenue à des efforts hydrodynamiques importants sans mouvements importants. Avec la mise en place d’armatures dans la dalle et dans les poteaux jusqu’au diamètre HA25 :
-
dalle : 190 kg/m3 ;
-
poteaux et voiles : 295 kg/m3 ;
-
poutres : 241 kg/m3.
Les parois du récif, imprimées en 3D, ont déjà été découpées en différents modules lors des phases amont de conception, en particulier sur la hauteur avec la division des 3,80 m de parois en deux hauteurs : la première de hauteur 2 m et la seconde de hauteur 1,80 m. La logique de découpage des modules a principalement concerné le respect d’un gabarit de transport routier et les contraintes de manutention.
Le procédé d’impression 3D a aussi limité la taille des modules imprimés car l’impression avec les technologies retenues a été réalisée par un robot fixe sur bras articulé (figure 26). Le design et le découpage des parois 3D en modules ont été effectués puis validés à partir des données sur les volumes et formes d’impression possible en fonction des mouvements du bras robotisé de l’imprimante 3D.
Le matériau 3D étant un matériau fragile de type mortier, non armé et généralement non fibré, il est très sensible aux chocs mais aussi aux vibrations, en particulier durant le transport. La palettisation et le suivi du transport des modules ont été un point de vigilance particulier, avec la création de palettes spéciales, sur-mesure, équipées de tapis d’amortissement des vibrations pendant le transport. Le transport a été effectué dans des camions bâchés pour limiter les efforts aérodynamiques sur les modules (figure 27).
La manutention des éléments 3D a été réalisée sur des palettes sur-mesure ou avec des douilles de levage en acier inoxydable scellées en tête des modules 3D dans une réservation créée dans les parois 3D lors de l’impression. Certains modules imprimés en 3D ont été conçus et calculés avec...
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Réalisation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MOLINARI (L.) - L’impression 3D dans une perspective de développement durable. - [AG 6 753] base Écoconception : mise en œuvre et applications (2015).
-
(2) - DÉMOLY (F.), ANDRÉ (J.C.) - Impression 4D : promesses ou futur opérationnel ? - [RE 285] base Enjeux, procédés et marchés (2021).
-
(3) - CHARLES (T.) - Propriété intellectuelle et enjeux réglementaires de l’impression 3D. - [BM 7 980] base Industries du futur : outils technologiques (2017).
-
(4) - KUNTZ (C.) - Écoconception et génie écologique. - [GE 1 022] base Génie écologique : outils et concepts (2021).
-
(5) - THAUVIN (B.), MARCOTTE (C.) - Gestion de patrimoines d’infrastructures portuaires. - [TRP 5 020] base Infrastructure, environnement et transport par voie d'eau (2015).
NORMES
-
Base de calcul des structures. - Eurocode 0-EN 1990 -
-
Action sur les structures. - Eurocode 1-EN 1991 -
-
Calcul des structures en béton. - Eurocode 2-EN 1992 -
-
Calcul des structures en métal. - Eurocode 3-EN 1993 -
-
Calcul des structures mixte : acier béton. - Eurocode 4-EN 1994 -
-
Calcul des ouvrages en maçonnerie. - Eurocode 6-EN 1996 -
-
Calcul géotechnique. - Eurocode 7-EN 1997 -
-
Eurocodes structuraux – Bases de calcul des structures. - NF EN 1990 - 2003
-
Eurocode 2 :...
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
SEABOOST, conception et construction marine : écologie et lutte contre l’érosion côtière, Montpellier, France : https://www.seaboost.fr/
CYBE, impression 3D béton, Oss, Pays-Bas : https://cybe.eu/
VICAT, impression 3D béton, L'Isle d'Abeau, France : https://www.vicat.fr
XTREEE, impression 3D béton, Rungis, France : https://xtreee.com/
RUFINO CONSTRUCTION, construction et assemblage, Lunel, France : https://www.societe.com/societe/rufino-constructions-522905082.html
BAC France, étude et fourniture protection cathodique, Voisins-le-Bretonneux, France : http://www.bacfrance.com/
DEEP’N’DIVE, installation sous-marine des systèmes stabilisateurs, Chaponost, France : http://deepndive.fr/
SUPERBLOC, coformulation et fourniture béton sur-mesure, Assas, France : https://negoce.france-materiaux.fr/221-france-materiaux-superbloc-pascal-materiaux
CALCIA, coformulation et fournitures des ciments et adjuvants, Courbevoie, France : https://www.ciments-calcia.fr/fr
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