Une précision pionnière dans les gratte-ciel suédois

La méthode de contrôle des murs centraux (CWCS) représente une technique avancée conçue pour assurer l’alignement vertical des immeubles de grande hauteur, particulièrement adaptée aux projets de construction de gratte-ciel. Utilisé à l’origine lors de la construction du Burj Khalifa à Dubaï et appliqué par la suite dans la construction de nombreux immeubles de grande hauteur dans le monde entier, ce système innovant a maintenant trouvé une application réussie dans le projet Karlatornet à la demande de la société d’arpentage suédoise Teodoliten. Les murs centraux apparaissent comme des éléments essentiels du soutien structurel des immeubles de grande hauteur et nécessitent une approche de construction en couches, chaque élément du mur central nécessitant plusieurs coulées de béton.

La maîtrise de CWCS réside dans sa capacité à aligner méticuleusement les coffrages auto-grimpants et donc les murs centraux avec l’axe vertical du bâtiment au fur et à mesure de leur construction. Cette précision est la base de la stabilité et du positionnement précis. La méthode CWCS harmonise une suite d’outils sophistiqués tels que la technologie GNSS, les stations totales, les inclinomètres et plus encore pour fournir une précision extrême et un contrôle rigoureux lors de la construction d’immeubles de grande hauteur. Cela permet de préserver l’intégrité structurelle et la sécurité du bâtiment, en particulier lorsqu’il s’agit de déformations causées par des facteurs externes tels que la charge du vent, l’exposition au soleil et l’activité sismique.

Un opérateur de station totale repérant les quatre points de contrôle GNSS actifs pour déterminer les coordonnées de l’instrument et l’orientation de l’axe primaire.

Dans le domaine de la construction de grande hauteur, la mesure continue des positions des différents éléments au sommet du bâtiment est une exigence primordiale pour assurer un alignement vertical rigoureux. Les points de contrôle GNSS actifs, une technologie ingénieuse exploitant le GNSS, régissent activement le positionnement du bâtiment. Classiquement, quatre récepteurs GNSS avec chacun un 360&deg ; prismes vissés en bas sont stratégiquement placés au sommet du bâtiment pour fournir des données de coordonnées tridimensionnelles pour la mise en place de la station totale.

De plus, une station de référence est établie à proximité pour enregistrer ses observations afin de les utiliser dans les calculs de post-traitement, garantissant ainsi les coordonnées finales de haute précision pour le 360&deg ; prisme co-localisé avec chaque récepteur GNSS. L’opérateur de la station totale peut voir les quatre points de contrôle GNSS actifs et déterminer les coordonnées de l’instrument et l’orientation de l’axe principal.

Configuration typique d’un point de contrôle GNSS actif à l’aide du SinoGNSS T300.

Tout au long du processus de construction du Karlatornet, quatre unités SinoGNSS T300 servent de points de contrôle GNSS actifs, stratégiquement positionnés sur la plate-forme supérieure du bâtiment et fournissant des données de coordonnées 3D complètes pour l’ensemble de la station. Une cinquième unité est désignée comme station de base. Les points de contrôle GNSS actifs présentent un avantage distinctif car ils offrent une méthode de positionnement efficace sur les chantiers de construction de grande hauteur sans avoir besoin d’un large éventail de points de contrôle au sol qui ne sont souvent pas visibles du sommet. Cette technologie révolutionnaire offre aux géomètres une flexibilité accrue dans leurs opérations, tout en assurant la stabilité verticale et la précision du bâtiment, atténuant ainsi les erreurs de mesure. Un autre avantage par rapport à l’utilisation de plombs laser verticaux est qu’il n’est pas nécessaire d’avoir des trous dans les dalles et de garder ces ouvertures libres d’obstructions.

En outre, l’adoption du mode cinématique post-traité (PPK) représente un bond décisif vers l’obtention d’une précision sans précédent dans divers domaines. PPK exploite une technologie et des algorithmes de pointe pour augmenter la précision du positionnement et affiner la collecte de données. En traitant et en analysant les données GNSS après leur acquisition, le mode PPK filtre les erreurs avec diligence, ce qui permet d’obtenir des résultats très fiables et très précis. La précision des coordonnées obtenue est de quelques millimètres près.

Procédure de mise en place des quatre points de contrôle GNSS actifs.

Étant donné que la plate-forme au sommet de tout immeuble de grande hauteur se déplace sous les différentes charges appliquées sur la structure, les coordonnées fournies par les points de contrôle GNSS actifs doivent être corrigées par la déviation de l’axe principal du bâtiment. C’est la raison pour laquelle il faut utiliser les inclinomètres à deux axes qui sont placés séquentiellement le long des parois centrales. Ces dispositifs de haute précision produisent la valeur d’inclinaison de tout déplacement en X et Y dans le système de coordonnées de référence du bâtiment. En utilisant un réglage rigoureux des moindres carrés et en connaissant la hauteur du sol où ces dispositifs sont placés, il est possible de dériver les corrections en dX et dY qui doivent être appliquées aux points de contrôle GNSS actifs pour s’adapter aux coordonnées de conception où les coffrages auto-grimpants sont positionnés.

La technologie GNSS-RTK peut également être exploitée pour la surveillance de la déformation post-construction des structures de grande hauteur. Cette surveillance cruciale vise à évaluer et à documenter toute déformation ou altération potentielle de la forme qui pourrait se manifester après la phase de construction. De telles déformations peuvent provenir de divers facteurs, y compris (mais sans s’y limiter) la charge du vent, l’exposition au soleil, les fluctuations de température, l’affaissement des fondations et l’activité sismique. La surveillance de ces déformations est un élément clé pour assurer l’intégrité structurelle et la sécurité du bâtiment.

Résultats typiques obtenus par quatre sessions utilisant des points de contrôle GNSS actifs.

Cela revêt une importance encore plus grande dans le contexte des structures de grande hauteur qui sont intrinsèquement plus sensibles aux influences extérieures. Le récepteur SinoGNSS T300 pourrait jouer un rôle déterminant dans la surveillance de la déformation dans le Karlatornet une fois les travaux de construction terminés, grâce à ses puces RF et de bande de base avancées, complétées par un algorithme Quantum-RTK unique. Le récepteur offre également une prise en charge complète de plusieurs systèmes de constellation de satellites, surmontant efficacement les contraintes des méthodologies RTK traditionnelles en termes de continuité, de précision, d’efficacité, de disponibilité et de fiabilité.

Points de contrôle GNSS actifs avec le SinoGNSS T300.

Alors que le projet Karlatornet se dirige vers son achèvement, il témoigne sans équivoque du potentiel inhérent aux méthodes et technologies de construction modernes. Ce projet important souligne les capacités révolutionnaires de la technologie GNSS dans le domaine de la construction de tours d’habitation. Alors que la technologie GNSS poursuit son parcours évolutif en tandem avec des méthodologies de mesure innovantes, elle ouvre la voie à une série de jalons à venir et d’avancées pionnières dans le domaine des projets de construction de grande hauteur. Ces merveilles imposantes persisteront à façonner les horizons des villes comme preuve de la progression incessante des technologies modernes d’architecture et d’ingénierie, dans lesquelles les géomètres jouent un rôle clé.

Cezary Modzelewski, ingénieur géomètre et intérimaire de l’équipe Teodoliten.