Les journées techniques AFGC

AFGC Les journées techniques

Bulletin annuel de l'AFGC 255 N° 13 - Janvier 2011

Paris – 23 mars 2010 Le projet de la centrale EPR de Flamanville L'AFGC a organisé le 23 mars 2010, dans l’Auditorium de la FFB, son assemblée générale annuelle au cours de laquelle ont été remis les Prix Caquot et AFGC 2009. Avant cette cérémonie nous avons proposé une présentation du projet de la centrale EPR de Flamanville. Rappel du programme 14h10 La centrale EPR à Flamanville Le Génie Civil de l’EPR Joël OLIVIER – EDF Ceidre TEGG Présentation générale, Dominique REGALLET - Bouygues Les études d’exécution, Dominique REGALLET – Bouygues Les méthodes de construction, Daniel TAILHANDIER - Bouygues Les travaux, Sébastien BRAQUEHAIS – Bouygues Résumé des présentations Le Génie Civil de l’EPR Joël OLIVIER – EDF Ceidre TEGG 1. EDF premier exploitant nucléaire mondial • Parc nucléaire d’EDF en France

La plus grande capacité installée en Europe (63 GW) Plus de 17% de la capacité de production nucléaire mondiale 58 réacteurs de génération II en exploitation répartis sur 19 sites 34 réacteurs 900 MW 20 réacteurs 1 300 MW 2 réacteurs 1 450 MW 9 réacteurs de génération I en déconstruction 1 réacteur EPR 1 650 MW (génération III) en construction: Flamanville 3 1 réacteur EPR en cours d’étude: Penly 3 • Participation d’EDF à la relance du nucléaire à

l’international Grande Bretagne

- EDF Energy exploite 8 centrales nucléaires (9,5 GW)

- EDF Energy va construire 4 EPR : 2 à Hinkley Point (Somerset) et 2 à Sizewell (Suffolk)

Chine - 2 EPR en construction à Taishan (Guangdong) à

travers une joint venture TSNPC: EDF (30 %) et CGNPC (70 %)

USA - 4 EPR sont en projet de construction (dont Calvert

Cliffs 3 dans le Maryland) via Unistar Nuclear Energy (joint venture 50/50 EDF et Constellation Energy)

Italie - EDF et Enel viennent de créer une joint-venture à

50/50 (« Sviluppo Nucleare Italia SRL »), dont l'objectif est de mener les études de faisabilité pour la construction d'au moins 4 réacteurs de technologie EPR.

2. Généralités sur l’EPR

• Genèse de l’EPR • Positionnement du réacteur EPR • Les chiffres clés de l’EPR

Puissance : 1 650 MWe Conçu pour 60 ans d’exploitation Rendement : 36 % Disponibilité : 91% Investissement total : 4 G€ Réduction de la probabilité et des conséquences accidentelles Sûreté accrue Réduction de la dosimétrie des travailleurs < 0,35 hSv/an Réduction des effluents et déchets par énergie produite



• Quelques chiffres clés du Génie Civil de l’EPR Matériaux du génie civil principal 650 000 m3 de matériaux terrassés 450 000 m3 de béton 750 000 t de granulats 2 100 t d’armature de précontrainte 60 000 t d’armatures passives 7 500 t de charpente pour la Salle des Machines (équivalent à la Tour Eiffel) 500 000 DRAAB (dispositif de raboutage des armatures) 100 000 platines précellées dans le béton de première phase Galerie sous la mer Creusement d’un puits en mer et scellement d’un diffuseur en tête Creusement sous la mer, à l’aide d’un tunnelier de 90 m de long, d’une galerie de 6,10 m de diamètre et de 870 m de long Réalisation de 4 000 voussoirs en béton armé

• Le plan masse � Radier commun : 1er béton le 03 décembre 2007

�



• Ordre de grandeur des coûts Tranche EPR: 4 milliards d’Euros (2008) Génie Civil de l’EPR: 25 % Matériel nucléaire: 40 % Matériel non nucléaire: 20 % Électricité et contrôle commande: 10 % Divers : 5 %

• Planning de construction

Site vierge de l’EPR Flamanville: mi 2006

Le chantier aujourd’hui



3. Sûreté et génie civil de l’EPR • Objectifs sûreté de l’EPR

Réduire la probabilité d’occurrence d’un accident grave Limiter à la conception les conséquences d’un accident grave Renforcer la protection contre les agressions internes et externes • Conception des ouvrages

La conception génie civil des ouvrages doit tenir

compte des différentes sollicitations, tant internes qu’externes, auxquelles ceux-ci peuvent être soumis pendant toute la durée de vie de l’ouvrage: 5 + 60 + 20 = 85 ans

Les conditions de fonctionnement de référence o Situations normales o Situations exceptionnelles

Les conditions de fonctionnement avec défaillances multiples comme pour les centrales nucléaires précédentes: APRP (Accident par Perte de Réfrigérant Primaire)

Les accidents avec fusion du coeur (accident grave): augmentation de sûreté

Les agressions internes Les agressions externes : comme pour les

centrales nucléaires précédentes mais avec en plus une prise en compte des chutes d’avion avec une protection accrue: coque et enceinte externes

Dimensionnement séisme avec accélération à 0.25 g,

• Le Rapport Préliminaire de Sûreté

Le rapport préliminaire de sûreté identifie les risques, analyse les dispositions prévues pour les prévenir et justifie les mesures visant à limiter la probabilité des incidents ou accidents et leurs effets. Ce rapport décrit et justifie les dispositions relatives à la gestion des sources radioactives nécessaires au fonctionnement de l'installation, y compris en matière de transports, afin d'assurer la protection des travailleurs, du public et de l'environnement. Le RPS de l’EPR Framanville comprend 1 500 pages • Prise en compte de l’accident grave à la conception

• L’enceinte de confinement

• La coque et l’enceinte externe

Renforcer la protection contre les agressions

4. Durabilité du génie civil de l’EPR

• Durabilité des structures pendant 85 ans

Niveau de résistance et de performance du béton dans la fourchette haute de ce qui se pratique de mieux pour la construction des ouvrages d’art

o Ensemble des bâtiments: C40/50



o Coque et enceinte externes : C45/55 o Enceinte interne: C60/75

Choix judicieux des matériaux de construction permettant de s’affranchir des pathologies connues à ce jour et pouvant affecter la durabilité des structures génie civil de la centrale EPR pendant sa phase d’exploitation

o Corrosion des armatures o Alcali-réaction o Formation d’ettringite différée o Fluage du béton

Respect des exigences de la normalisation française

Contrôle systématique de la construction par l’Entreprise de Génie Civil

Surveillance de l’Entreprise de Génie Civil par EDF pendant toute la phase de construction

• Risque de corrosion des armatures

Classes d’expositions (NF-EN 206-1) o XS1 (F) pour les ouvrages hors zone de

marnage, o XS2 (F) pour les ouvrages immergés, o XS3 (F) pour les ouvrages en zone de

marnage Enrobage nominal = enrobage minimal +

tolérance d’exécution o Enrobages minimaux :

20 mm pour les parements intérieurs, 40 mm pour les parements extérieurs, 50 mm pour les parements immergés ou en zone de marnage, la tolérance en moins sur l’enrobage minimal est nulle

o Tolérance sur l’enrobage nominal 10 mm pour les éléments coulés en place, 5 mm pour les éléments préfabriqués

Un contrôle d’enrobage à l’aide d’un pachomètre

o une mesure tous les 20 m² de parement pour les bétons de classe d’exposition XS2 (F) ou XS3 (F),

o une mesure tous les 50 m² de parement pour les bétons de classe d’exposition XS1 (F),

• Risque d’alcali-réaction

Niveau de prévention C au sens des

recommandations du LCPC Dossier carrière

o Qualification des entités exploitables: carottage pour une vue 3D lors de l’exploitation

o Synoptique de la carrière: 3 concasseurs en ligne

Prescriptions spéciales pour l'utilisation de granulats potentiellement réactifs PR ou PRP

o teneur moyenne en alcalins du ciment < 0,6 % en Na2O équivalent,

o teneur moyenne en alcalins actifs du béton, exprimée en Na2O équivalent, < 2,2 kg/m3,

o L'épreuve d'étude comprend en outre un test de non-réactivité de la formule nominale.

Ce test est réalisé selon la norme XP P 18-454 complétée comme suit :

o dosage des alcalins à 150 % de la quantité initiale déterminée selon XP P 18-454,

o mesure des variations dimensionnelles selon les échéances définies dans la norme jusqu'à 9 mois.

o Le critère d'acceptation est une expansion des éprouvettes à 9 mois inférieure à 0,02 %.

• Risque de formation d’ettringite différée

Niveaux de prévention:

o Ds pour les infrastructures (radiers) o Cs pour les superstructures

Pour les pièces critiques au sens des recommandations du LCPC

o Utilisation si possible d’un ciment à faible chaleur d’hydratation: < 270 J/g à 41h

o Simulation numérique o Maquette représentative o Essais performantiels de réactivité si

le planning le permet o Utilisation d’eau glacée et/ou de glace

en paillette (EPR Chine) Critères EDF pour un niveau de prévention Ds

(Cs) o Soit température maximale de 65 °C

(70 °C) o Soit température maximale entre 65

et 75 °C (70 et 80 °C) avec les conditions suivantes

Liant contenant plus de 30 % de cendres et/ou laitier et/ou fumée de silice Limitation du C3A et du SO3 du ciment Limitation des alcalins actifs du béton Essai de performance béton réalisé a posteriori concluant

• Risque de fluage

Le C60/75 de l’enceinte sera soumis à une contrainte de compression d’environ 12 MPa

Utilisation obligatoire de fumée de silice: entre 5 et 10 %

Module élastique statique du béton supérieur à 39 GPa à 28 j

Loi de fluage vérifiée expérimentalement a posteriori



Présentation générale et études d’exécution Dominique REGALLET - Bouygues Plan masse des bâtiments



Le périmètre et les enjeux des études Respect des délais : CREDIBILITE DU NUCLEAIRE Chantier Exemplaire : Sécurité Environnement Insertion locale (bus de l’emploi = 1 800 contacts, 850 possibilités d’intégration pour 400 besoins, et 220 personnes intégrées) Qualité : Acceptabilité du Nucléaire Pression accrue de l’Autorité de Sûreté Nucléaire : Application stricte de l’arrêté de 1984 (ASN) Forte pression et application stricte des normes sur tous les sujets quelle que soit l’importance de l’impact technique sur le produit, avec des tolérances d’exécution parfois intenables (notamment dans les densités d’armatures). -1 200 FNC ouvertes (dont 38% dans l’activité armatures) -1 500 FAC ouvertes (dont 76% dans l’activité armatures)









Les chiffres clés Béton 450 000 m3 (dont 315 000 m3 lot 2) Armatures 68 000 t Coffrages 488 000 m2 Précontrainte 1 950 t Liner métallique 850 t Piscine inox 250 t Platines / pièces scellées 1 250 t Terrassement déblais 643 900 m3 Confortement 7 000 m2 Le périmètre des études Études d’exécution GC : Ouvrages en béton (hors GTA, MPA et forfait SDM) Études de conception : Inox, cheminée, forfait SDM, CET Études de réalisation : Bétons, AQ, Méthodes, Interfaces, Auscultation, Sécurité, manutention liner, etc… Le contenu des études de Génie Civil

1- Marché « particulier » EDF: Notes de calcul et plans de coffrage produits par EDF (BE = IOSIS, COYNE & BELLIER, SETEC-TPI pour l’IN, ARCADIS pour l’IC + BOP) Plans guide de ferraillage fournis par EDF « au fil de l’eau » => plans d’exécution de ferraillage à réaliser par BY Conception des piscines en inox (IRWST + HR + HK + bâches) :

Calculs « sophistiqués » 3 fois non-linéaires: plasticité + grandes déformations + contact sous température 160°C maxi Études générales = PRINCIPIA (liner), SETEC-TPI (ancrages), BABCOCK NOELL (portes, trappes et batardeaux). Études de détails = SEMA / ACPP. Forfait Salle des Machines : Études de charpente métallique réalisées par Baudin Chateauneuf Études de GC (murs de soutènement, gaines de ventilation, planchers collaborants) réalisées par GFE

2- Les enjeux études Par rapport au client : Respect Qualité (relation ASN) ACQ => ASN Par rapport à nos entités : Expérience nucléaire Études : Production de plans de ferraillage Maîtriser la conception des piscines inox Vis-à-vis du Chantier : Plans de ferraillage constructibles (notamment vis-à-vis de la densité d’armatures et d’inserts !)

3- L’organisation des études sur le chantier : la Direction Technique

Nécessité d’une équipe conséquente de 15 personnes sur le chantier 9 ingénieurs : Un responsable études qui dirige l’action de la cellule et fait le lien avec les autres intervenants du chantier : EDF, équipes travaux, méthodes, GIE Armatures et GIE Études.



5 ingénieurs en charge du suivi des études de GC, responsables chacun d’une zone particulière (IN, IC/BOP) 1 ingénieur en charge de la gestion des modifications (CTS) 2 ingénieurs en charge des études de conception / construction des piscines inox 4 personnes en charge de la GED (e-doc) et des envois. 2 projeteurs dont un en charge de l’exploitation de la maquette 3D d’EDF (logiciel NAVISWORKS) Production des plans de ferraillage par le GIE Flamanville Études Nécessité de mobilisation « inhabituelle » des ressources => création d’un GIE Études (GFE) avec différents centres de production : Coût estimé des études de GC = 35 M€ Localisation: 1/3 France et 2/3 étranger Ressources du GFE 181 personnes réparties comme suit : France = SETEC-TPI: 61 projeteurs + 11 encadrement = 72 personnes Tunisie = BMCI: 25 projeteurs + 3 encadrement = 28 personnes Maroc = INGEMA: 36 projeteurs + 5 encadrement = 41 personnes Égypte = FCBM: 20 projeteurs + 4 encadrement = 24 personnes Belgique = TPF Engineering: 15 projeteurs + 1 encadrement = 16 personnes TOTAL = 157 projeteurs (-3) + 24 encadrement (13%) � Effectif maxi en pointe = 193 personnes (déc. 09) + 6 personnes chez IOSIS en charge des bâtiments diesels soit 200 personnes en pointe Répartition des effectifs du GFE par tâche Répartition des ressources projeteurs par tâche : -production de plans neufs « APREL » (45 % actuellement) -contrôle interne (20 %) -reprise de plans suite aux fiches d’observations (9 %) -modifications du client (CTS) = (26 %) Les équipes sont indépendantes afin de ne pas perturber l’équipe en charge de la production de plans neufs. Difficulté d’adaptation de cette règle en fonction des urgences du chantier, comme par exemple des plans à reprendre sur le niveau « n » en cours plutôt que de sortir des plans neufs du niveau « n+2 » ! Traçabilité et gestion des informations La taille du projet et sa constante évolution impliquent une gestion rigoureuse des flux d’informations Différents documents de suivi sont nécessaires afin de synthétiser 1es informations : -listes prévisionnelles des documents et listes des documents applicables -suivi des données d’entrée des études de GC -suivi des fichiers chronos: FQR, CTS, FAC, FNC, réponses aux fiches d’observations… -suivi graphique des études de GC -indicateurs de suivi des études de GC -avancements des études de GC -liste hebdomadaire des documents à viser

Gestion documentaire Facteur d’échelle inhabituel avec un nombre de documents saisis très important : 48 000 documents BY émis dont 22 400 derniers indices (Im = 2,1) 11 300 documents EDF reçus dont 5 900 derniers indices (Im = 1,9) Soit près de 60 000 documents saisis en un peu plus de 3 ans !

Nécessité d’une équipe de gestion documentaire de 4 personnes.

Quantification des études Nombre de documents, délais et ressources Nombre de plans de ferraillage : -prévu = 4 000 -probable = 7 200 (+80 %) Durée des études de GC : 4 ans (2007-2010) Avancement des études à mi mars 2010 : -IN : 4 069 plans diffusés / 5 288 soit 76,9 % dont 3 228 BPE soit 61 % -IC : 1 686 plans diffusés / 1 728 soit 97,6 % dont 1 643 BPE soit 95,1 % -IN + IC : 5 755 plans diffusés / 7 016 soit 82 % dont 4 871 BPE soit 69,4 2 niveaux d'avance : 1 143 plans diffusés / 1 160 soit 99% dont 923 BPE soit 80 % Ressources -1er planning indice B de février 2007 = 85 personnes en pointe -planning indice F de novembre 2008 = 156 personnes -décembre 2009 = 200 personnes soit plus du double que prévu au début ! Principales difficultés rencontrées en études

• Données d’entrée : Retard dans certaines livraisons de « batchs ». Qualité et complétude (nombreuses FQR rédigées).

• Nombreuses modifications de projet (CTS) : 600 tous indices et 400 premiers indices.

• Complexité du projet liée notamment aux ratios importants de ferraillage (limite des règles de « bonne construction » fixée à 400 kg/m3 !)

Difficultés d’études : les ratios de ferraillage Tonnage prévu au contrat : 43 000 tonnes Estimation à ce jour (+58 %) : 68 000 tonnes Contrat : Ratio moyen contrat tous ouvrages : 145 kg/m3 se décomposant IN : 180 kg/m3 IC : 100 kg/m3 Estimation actuelle : Ratio moyen contrat tous ouvrages : 216 kg/m3 (+50 %) Se décomposant IN : 240 kg/m3 (+33%) avec 290 kg/m3 pour les coques avion IC : 180 kg/m3 (+80%)



Conséquences annexes : -Complexité des études -Mise en œuvre des coffrages -Mise en œuvre des platines -Contrôles accrus -Difficultés et temps supplémentaires pour la levée des points d’arrêts -Utilisation / saturation des grues -Conséquences sur les ratios h/m3 de béton Difficultés d’études : application de l’Eurocode 2 et l’ETC-C… Avec les Eurocodes, certaines choses simples deviennent compliquées. Ajoutez certaines exigences de l’ETC-C (EPR Technical Code for Civil works) et ça peut devenir un vrai casse-tête ! Quelques exemples : -longueur de recouvrement de barres : 6 coefficients a pour la calculer ! -recouvrements alternés entre plusieurs nappes selon la proportion de recouvrements dans la section -conditions d’adhérence médiocres sous les reprises de bétonnage (zone d’environ 30 cm) -épingles en 2 morceaux refusées dans les radiers + très fortes densités -une nouveauté: les manchons alternés ! Aperçu de quelques points techniques « intéressants » : Exploitation de la maquette numérique d’EDF Logiciel utilisé = « NAVISWORKS » 1 personne en charge à la DT Applications = suivi graphique des études de GC + vues 3D pour meilleure compréhension 2 exemples = piscine IRWST & bâtiment HE Conclusions et enseignements Découpage des études entre EDF et BY : Nombreux AR entre les BET en charge des études et BY en charge des plans d’exécution de ferraillage Optimisation insuffisante des quantités d’armatures Plans de ferraillage intégrant les méthodes de l’entreprise.

Explication des taux élevés d’armatures : Nouvelles normes (EC 2 et 8) : recouvrements majorés, contraintes autorisées dans les aciers pour limiter l’ouverture des fissures (notamment pour les faces ext. des voiles épais)… Certains cas de charges manuels non intégrés dans les modèles aux ELFI => cumul des sections d’armatures Interprétation des cartes de ferraillage (marges quelques fois importantes) Définition tardive du process => nombreuses trémies et réservations non modélisées Définition tardive des platines d’ancrage des piscines liée aux études complexes Organisation des études avec de nombreux intervenants dans la chaine d’études : -BE amont travaillant pour SOFINEL: IOSIS, COB, SETEC-TPI, ARCADIS -SOFINEL amont en charge de la production des plans guide -SOFINEL Y(France) et Z(Allemagne) en charge du suivi des études -CNEN projet -SEPTEN dès qu’on touche à la coque avion -GIE Flamanville Études -BY Direction Technique Suggestion pour les prochains EPR = consortium d’ingénierie en charge des études de détails jusqu’aux plans d’exécution, mais avec la difficulté d’associer les constructeurs suffisamment tôt pour intégrer les méthodes, et afin d’éviter des positions de réservations et inserts incompatibles avec le ferraillage ou trop regroupées. Planification des études du GFE : exercice très difficile pour intégrer les modifications avec remises en cause continuelles des priorités ! Externalisation sur plusieurs centres de production : REX très positif, il faut par contre trouver un expatrié / centre au moins au démarrage pour encadrer.

Les méthodes de construction, Daniel TAILHANDIER - Bouygues 16 grues à tour dont 1 grue Potain 3200 (46 t à 50 m) 3 centrales à béton : 2 x3 m3 + 1 x 2 m3 (COUVROT) � production théorique maximale = 2 x 80 + 60 = 220 m3/h 5 pompes à béton 11 mâts de bétonnage (MX38 – MX32 – M20) 1 200 t d’étaiement 7 000 m² de coffrage Menuiserie + chaudronnerie



Documents méthodes d’exécution Les travaux, Sébastien BRAQUEHAIS – Bouygues



Salle des machines Dimensions : L=112m, l=54m, H=54m, 29 000m3 de béton, 7 500T d’aciers. Épaisseur des radiers: 2.6m. Durée des travaux: 26 mois. Charpente métallique mise en place par BAUDIN CHATEAUNEUF: + 7500T d’acier

BLNC Fonction : Abrite l’ensemble des systèmes élémentaires de l’alimentation de l’IC Dimensions: L=39m, l=25m, H=20m + tour d’accès HM/HF: L=12m, l=8m, H=30m, 4500m3 de béton, 600T d’aciers. Durée des travaux: 17mois. Avancement 95%



POE Fonction : Abrite l’ensemble du personnel des 2 tranches lié à l’exploitation Dimensions: L=85m, l=32m, H=14m, 12000m3 de béton, 3000T d’acier. Les infrastructures ont été terminées début 2009.

Station de pompage Fonction : Alimente la centrale en eau dure. Rôle: Filtration et pompage Dimensions : L=79m, l=44m, H=42m, 60000m3 de béton, 12000T d’acier. Avancement: 55%.



Ouvrage de rejet Fonction : Collecte des eaux de refroidissement avant évacuation en mer via la galerie de rejet Dimensions : L=52m, l=34m, H=22m22 000 m3 de béton, 3 000 T d’acier. Avancement: 64%.

L’ilot nucléaire : des aciers, des inserts et des platines

Le bâtiment réacteur