Cheminée en béton armé de la centrale thermique ZETES III

La centrale thermique ZETES III est un investissement énergétique de grande envergure situé à Zonguldak, en Turquie. Dans le cadre de ce projet, SİBA a réalisé, clé en main, la cheminée en béton armé de 252 mètres à double conduit métallique — conception, ingénierie, fabrication et montage. Cette étude de cas réunit le contexte d'ingénierie, les bases de conception et les méthodes de construction sur site de l'ouvrage.

Fiche projet

• Emplacement : Zonguldak, Turquie
• Type de structure : Cheminée en béton armé à double conduit métallique (fût extérieur + conduits internes)
• Hauteur : 252 mètres
• Diamètre à la base : 24,4 m · Diamètre au sommet : 19,1 m
• Structure principale : Fût conique en béton armé
• Portée : Conception, ingénierie, fabrication et montage (clé en main)

Contexte d'ingénierie

Avec ses 252 mètres, l'ouvrage est la plus haute cheminée à double conduit de Turquie et l'une des rares cheminées dépassant 250 mètres dans le monde. Les cheminées industrielles de cette envergure appartiennent à une classe de structures en coque élancées dont le comportement s'écarte de l'ingénierie des bâtiments classiques. Pour cette classe, ce sont les actions dynamiques et environnementales — plutôt que les charges statiques — qui gouvernent la réponse ; la conception exige donc une évaluation intégrée des effets aérodynamiques, thermiques et sismiques.

Bases de conception et chargement

Pour les structures de cette classe, le vent est l'action déterminante. Les effets du vent sont examinés selon deux composantes : les forces de traînée dans le sens du vent (along-wind) et les oscillations transversales (across-wind) induites par le détachement tourbillonnaire (vortex shedding). Comme les vibrations induites par les tourbillons peuvent être déterminantes pour la fatigue des cheminées élancées, les fréquences propres et le comportement d'amortissement de la structure font partie intégrante de la conception. Le poids propre, les actions sismiques et les contraintes thermiques dues à l'écart de température entre les gaz de combustion et l'environnement ambiant sont pris en compte parallèlement.

Une cheminée de 252 mètres n'est pas seulement haute ; c'est un système d'ingénierie intégré qui doit rester sûr pendant toute sa durée de vie sous les actions du vent, de la température et du séisme.

Logique du système à double conduit

La structure repose sur un principe qui sépare deux fonctions : le fût conique extérieur en béton armé assure le rôle porteur, tandis que les deux conduits métalliques internes transportent les gaz de combustion. Cette séparation empêche les gaz chauds et chimiquement agressifs d'agir directement sur le fût en béton, permet aux conduits métalliques de se dilater indépendamment du fût et offre — grâce à l'espace annulaire entre les conduits et le fût — un accès pour l'inspection et la maintenance.

Justification structurelle de la géométrie conique

La section conique se rétrécissant vers le haut est un choix d'ingénierie délibéré. La section est la plus large à la base (24,4 m), là où le moment de flexion est le plus grand, et plus étroite aux niveaux supérieurs (19,1 m), où le moment diminue, de sorte que la matière est disposée conformément à la distribution des efforts internes. Cette géométrie réduit à la fois la charge de vent et le poids propre en hauteur, tout en fournissant efficacement la rigidité requise contre le moment de renversement.

Méthode du coffrage glissant conique

Le fût de la cheminée a été construit à l'aide d'environ 33 000 m² de coffrage glissant conique. La méthode du coffrage glissant produit un fût monolithique sans joint en faisant glisser le coffrage vers le haut en continu. Dans un fût conique, le diamètre du coffrage doit être réduit progressivement avec la hauteur, ce qui exige un contrôle simultané et précis de la vitesse de prise du béton, de la vitesse de glissement du coffrage et de la géométrie de la section. Le bétonnage continu a garanti à la fois la continuité structurelle et la rapidité d'exécution.

Contrôle géométrique et verticalité

Sur un fût de 252 mètres, la verticalité est l'aspect le plus critique de la gestion des tolérances. Un relevé et un retour d'information continus sont appliqués tout au long de la progression du coffrage glissant afin de limiter l'écart d'axe, et les plus petits écarts sont corrigés à un stade précoce. La géométrie de la section a été contrôlée sur toute la hauteur grâce à une gestion rigoureuse des relevés et de l'exécution sur site.

Conduits métalliques et levage lourd

Les deux conduits métalliques à l'intérieur de la structure ont été fabriqués sur site. Plus de 1 300 tonnes de charpente métallique ont été fabriquées dans un atelier temporaire installé sur site et protégées contre la corrosion par sablage et peinture. Les opérations de levage lourd ont été réalisées à l'aide de systèmes de vérins à câbles (strand jack), qui permettent un levage synchronisé et contrôlé.

Durabilité et sécurité

Dans les structures industrielles de grande hauteur, la durabilité et la sécurité font partie intégrante de la conception. Les conduits métalliques qui transportent les gaz de combustion sont choisis pour résister aux actions thermiques et chimiques, tandis que le fût en béton est conçu selon une approche de béton durable visant une longue durée de service. L'ouvrage est balisé par une peinture et un éclairage de balisage aérien conformément à la réglementation aéronautique et équipé des systèmes de protection contre la foudre requis pour les structures de grande hauteur.

Portée

• Cheminée en béton armé à double conduit de 252 m
• Dix silos à cendres et à cendres de fond (coffrage glissant vertical)
• Structures de silos de la zone du site et du port
• Bâtiments de process et auxiliaires
• Peinture de balisage aérien, éclairage et systèmes de protection contre la foudre

Résultat

ZETES III est un exemple concret d'une approche d'ingénierie capable de gérer l'ensemble du processus — de la conception au montage — sous un même toit. En combinant la conception d'un fût élancé en béton armé, la construction par coffrage glissant conique, la fabrication d'acier à grande échelle et le levage lourd au sein d'une seule mission clé en main, le projet figure parmi les références de SİBA à l'échelle de l'industrie lourde.