Des voiles en béton apparent disposés en écailles

The goal

Subway line extension cuts travel time
The new subway line extension is expected to reduce travel time between Stuttgart city center and the airport to just 30 minutes.

The project

Abstract :
The extension of the U6 metro line in Stuttgart will directly connect the north-west of the city (Gerlingen) to the airport, in the south of the city.

Challenge :
When the Züblin company was commissioned to build the ramp, tunnel and terminus station at Stuttgart airport, the construction of a very complex scale veil quickly proved to be one of the major construction difficulties. For this exceptional vertical structure in architectonic concrete located at the extremity, between the airport and the Expo Fair, a team of MEVA experts developed a tailor-made 3D solution.

Solution

1. Ultra-precise 3D modeling
   MEVA’s design office produced a first sketch without dimensions based on the information contained in the call for tenders, a detailed 3D digital model in which angles, niches and distances were modeled with precision.
2. Conception d’un coffrage sur mesure
   Sur le tronçon à ciel ouvert de la station, situé entre le « Kongresshotel » au nord et l’aéroport au sud, les « voiles en écailles » pointent vers le ciel jusqu’à 9,30 m. La hauteur de ces voiles est variable, ce qui a été pris en compte lors de l’étude, notamment en s’orientant sur la piste cyclable et piétonnière qui passe juste à côté. Les écailles ont toutes une largeur de 4 m et se chevauchent de manière à obtenir un effet d’écailles. Les voiles en écailles dépassent sur le haut et s’effilent en direction du ciel. Ce rétrécissement a été obtenu à l’aide d’un coffrage face arrière. Pour permettre un avancement rapide et efficient des travaux, il fallait aussi que les panneaux du coffrage spécial puissent être couplés entre eux.
   
3. Du bas vers le haut
   Dix-huit rotations ont été nécessaires à la réalisation de ces voiles complexes en écailles. La complexité de la géométrie s’est reflétée dès la mise en place des armatures, qui ont été posées à l’aide d’un gabarit précis au niveau du sol pour suivre les formes des voiles en écailles. Des talonnettes de 15 cm de haut ont ensuite été réalisées pour faciliter la mise en place des hauts coffrages spéciaux, ainsi que de leurs fermes de butonnage.
   
4. Un coffrage spécial en trois parties
   La disposition en écailles, associée à un coffrage une face, a nécessité la mise en œuvre d’un coffrage spécial afin de parvenir à matérialiser l’espace libre entre chaque écaille. Un coffrage de niche, qui a été conçu et fabriqué par MEVA, a permis de résoudre le problème et de réaliser rapidement et efficacement les géométries attendues.

   

   Une amorce de niche au niveau du sol a également été nécessaire pour bien respecter la position variable des angles par rapport aux joints de blocs. Le coffrage avant de la niche est en définitive le plus grand des trois. Pour parvenir à cette solution ingénieuse, une bonne dose de créativité a été nécessaire lors de l’étude technique. Du fait de l’exiguïté des lieux, le choix s’est porté vers une réalisation en béton armé.
   

5. Positionnement exact entre les écailles

   Pour parvenir à poser le coffrage de niche correctement entre les écailles, plusieurs points ont dû être respectés. Le coffrage de niche a, d’une part, été vissé au coffrage à travers le cadre et des panneaux de bois coupés à dimension ont, d’autre part, été intégrés dans la réservation pour résister à la pression du béton frais. Le coffrage de niche est également équipé d’une butée spéciale, une pièce métallique en forme de L. Le long côté du L est fixé sur le cadre du coffrage spécial. Quand la hauteur de chute est différente et que la pression exercée par le béton frais varie, ce côté fait office de raidisseur horizontal en transférant la pression dans le cadre.

6. Facile à décoffrer et à retirer

   Pour pouvoir retirer facilement le coffrage de niche après le bétonnage, le coffrage a été construit en forme de trapèze et équipé d’angles articulés. Avec un trapèze, le côté arrière est plus étroit. Dès que la partie avant est libérée, il n’y a plus de frottement et la pièce peut être retirée facilement. Les angles articulés permettent également de rabattre les côtés, ce qui contribue encore à faciliter le décoffrage.

7. Maîtriser l’inclinaison nord-sud
   Outre la solution pour ce détail complexe, d’autres difficultés liées au format XXL ont dû être maîtrisées par les ingénieurs de MEVA, qui pour cela se sont appuyés sur des concepts ingénieux. Les géométries des voiles en écailles sont différentes côté nord et côté sud. La disposition des écailles est notamment inversée et le rétrécissement sur l’arrière est différent à cause du paysage environnant. Le côté sud est long de 140 m et doté d’une inclinaison sur l’arrière, alors que le côté nord, qui avec 93 m de long est plus court, est doté d’un caniveau. À cause de cette forme particulière, les coffrages spéciaux devaient non seulement être parfaitement ajustés, mais également pouvoir être réutilisés au fur et à mesure de l’avancement des travaux.
   

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   Le déroulement des travaux est différent selon la zone dans laquelle on travaille. Au début, nous devions rester particulièrement concentrés pour travailler. Mais après deux réemplois, on avait déjà pris le coup de main. On voit que MEVA a pensé à la mise en œuvre du coffrage sur le chantier lors de la planification, et ce, pour simplifier autant que possible son utilisation.
   

   ajoute le chef de chantier Heiko Wagner pour expliquer les difficultés liées à la différence nord-sud.
   

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8. Combination of one-sided and two-sided solutions
   It was not possible to work exclusively with one-sided formwork, because the scale walls not only have different back sides, but also protrude far beyond the excavation. That’s why MEVA’s design office has come up with an ingenious way of combining one-sided and two-sided formwork. The lower part was cast against the wall of the excavation using the STB 450 bracing truss and the Mammut 350 industrial formwork. The high pressure resistance of the formwork’s fresh concrete (up to 100 kN/m² for single wall) greatly facilitated the work, because up to a wall height of 4 m, it was not necessary to pay attention to the speed of filling the formwork.

   At the level of the north wall, the area on one side is also larger: it therefore absorbs greater forces and is supported by three Triplex props. At the level of the south wall, the installation of two oblique, modular props from MEVA is sufficient. On the upper part of the scale walls, the one-sided formwork finally becomes a two-sided formwork.

9. A flat and smooth surface
   To obtain particularly smooth and homogeneous facings, the special formwork was equipped with the alkus polypropylene skin before leaving the MEVA workshops. The skins were screwed from behind to avoid the imprint of the screws in the concrete. Joints and corners were welded with the same material used to manufacture the skins. This made it possible to avoid the leakage of laitance and to achieve very high quality facings.

The result

The proposal made by MEVA, to work with a formwork equipped with a steel frame, paved the way for a formwork consisting essentially of two one-sided formworks. As this solution did not involve rod passages, it was not necessary to use cones, which considerably simplified and accelerated the work. This procedure also made it possible to obtain more regular and homogeneous facings.

Featured Products

• Mam mut 350 Wall formwork 
• STB 450 Bracing trusses 
• Triplex Props 
• Special formwork

Entreprise de construction:
Züblin AG

Projet:
Réalisation de voiles spéciaux « en écailles » au niveau de la station Flughafen/Messe

Lieu du chantier:
Réseau ferroviaire de Stuttgart, Allemagne

Donneur d’ordre:
Stuttgarter Straßenbahnen AG (SSB)

Planification du coffrage:
MEVA Schalungs-Systeme GmbH, Haiterbach, Allemagne