L'hydraulique facilite les réparations d'un toit mobile de 12 000 tonnes

 


Irene Kremer, Enerpac BV,
Collaboration Spéciale

 

Au lendemain du dernier match de la saison des Milwaukee Brewers dans le Miller Park, en septembre 2006, une toute autre équipe se met à l'uvre. Mais cette fois-ci, les entraîneurs ont laissé la place aux ingénieurs et les titulaires aux métallos, aux monteurs de charpentes métalliques, aux chefs d'exploitation et aux ouvriers.

La tâche qui les attend est une réparation importante du toit mobile du stade, à savoir, le remplacement des dix bogies (chariots électriques) qui supportent les cinq sections mobiles du toit. Le toit de 12 000 t est conçu en forme d'éventail. Chacune des cinq sections mobiles pivote autour du marbre et se déplace sur deux bogies électriques à l'autre extrémité du toit au champ extérieur, 183 m plus loin.

Les bogies d'origine de 6,7 m, positionnés par deux dans le coin le plus éloigné de chacune des sections du toit en éventail, sont équipés de deux roues à boudins doubles leur permettant de se déplacer sur un rail de roulement circulaire de 20 cm à environ 42 m au-dessus du sol. L'alimentation des moteurs d'entraînement des bogies en courant triphasé passe le long de chaque section du toit à partir de l'extrémité pivotante de la base, éliminant ainsi la nécessité d'avoir recours à des contacts à friction.

Les deux roues à boudins doubles des bogies sont disposées l'une derrière l'autre pour rouler en ligne sur un rail simple. Pour renforcer la sécurité, des galets de guidage sont positionnés sur un chemin de roulement simple monté sur les deux rebords du rail.

Les bogies d'origine se sont révélés incapables de supporter l'énorme charge. Au lendemain du dernier match à domicile des Brewers, au mois de septembre dernier, le toit du stade a dû rester en partie ouvert suite à la rupture d'un galet de roulement d'un bogie. Les bogies d'origine présentent un autre inconvénient, à savoir des surfaces de roulement cylindriques. "Le problème vient de la surface de roulement relativement large de la roue cylindrique. Le corps extérieur de la roue veut devancer le corps intérieur, avec, dans le pire des cas, une différence de 140 mm", selon Jim Ronning, ingénieur conseil responsable des opérations de levage. "Cette anomalie peut être à l'origine des craquements lors du déplacement des bogies sur le rail."

"Les roues des nouveaux bogies comprennent des surfaces de roulement sphériques pour obtenir une inclinaison minimale du bogie et les axes de roue sont tournés de façon à ce que le bogie suivent naturellement la courbe du rail", ajoute monsieur Ronning. "Qui plus est, le nouveau concept utilise quatre roues disposées deux par deux au lieu des deux roues de l'ancienne configuration." Les nouveaux bogies font 7,3 m de long et pèsent respectivement 49 ou 66 t, selon leur emplacement. Ils sont alimentés par des moteurs de 45 kW via des mécanismes de changement de vitesses et d'imposantes chaînes à galets.

Levage du toit
Le remplacement de chaque bogie ne devait, en principe, pas poser de problème : levage du toit, dépose des anciens bogies, installation des nouveaux bogies et abaissement du toit. L'opération s'est révélée plus compliquée que prévu. "La préparation pour le levage des panneaux de toit a demandé beaucoup de travail", raconte Jim Ronning, expliquant que les éléments de fixation des vérins et les plates-formes de levage ont dû être conçus, fabriqués et installés à part.

Selon Dale Anderson, contremaître général en métallurgie et chef de projet de Price Erecting chargé en grande partie des travaux, le déplacement latéral de la structure pendant la procédure de levage a également dû être pris en considération. Les travaux se déroulant à 183 m de la base pivotante des panneaux de toit, d'importants phénomènes de dilatation et de contraction thermique ont été constatés, et les effets du vent sur la structure ne pouvaient pas rester ignorés.

Dix opérations de levage ont été nécessaires pour soulever les différentes sections du toit du stade, à chaque remplacement de bogie. À chaque reprise, le toit a été soulevé de 102 à 152 mm, l'ancien bogie expulsé sous l'action de sa propre force, un nouveau bogie inséré et le toit abaissé pour être remis en place sur un palier de fusée. Les anciens et les nouveaux bogies ont été descendus et montés au moyen d'une grue de 500 t.

Solution de levage hydraulique
La charge soulevée avoisinant les 800 t, quatre vérins à percussion Enerpac de 300 t, 700 bar, et 300 mm ont été nécessaires pour chaque levage. Les vérins sont branchés à un manifold standard alimenté par une pompe électrique Enerpac de 9,3 kW et 700 bar.

Les vérins sont équipés d'anneaux de verrouillage pour garantir le maintien de la charge et la conduite d'alimentation entre la pompe et le manifold est équipée d'une soupape de verrouillage. Cette soupape de verrouillage comprend un clapet anti-retour à commande manuelle par pilote.

Les vérins de 300 t sont des vérins à simple effet avec rétraction sous action de la charge. Pour obtenir une traction positive vers le bas, la pompe comprend une soupape équipée d'un système Venturi qui crée une pression négative quand cela est nécessaire. Le système hydraulique a été assemblé et testé avant sa mise en service.

Jim Ronning explique que pour autoriser un déplacement latéral pendant le levage, les vérins reposent sur des plaques en acier de 38 mm d'épaisseur, une plaque de téflon et une plaque en acier inoxydé poli.

En conclusion
Les dix nouveaux bogies sont en place et la fin des travaux est prévue pour l'ouverture de la nouvelle saison 2007. Le coût total des travaux est estimé entre 14 et 17 millions $, une estimation approximative qui tient compte des imprévus liés aux conditions de travail hivernales.

Miller Park accueille de nombreux et fidèles supporters. Selon une enquête menée par Sports Illustrated auprès des supporters en 2005, le stade de baseball est le plus côté (valeur par euro dépensé). Les officiels du stade se félicitent de ne pas avoir annulé une seule des 550 manifestations qui ont eu lieu au cours des 6 années d'existence du stade pour cause d'intempéries. Il est donc tout naturel qu'ils se réjouissent à la perspective d'un toit plus fiable d'utilisation.

Trois travailleurs sont morts lors de la construction du stade
Le 14 juillet 1999, lors du levage d'un assemblage de 400 t du toit du stade, la grue Lampson Transi-Lift 1500 Series s'est écroulée entraînant la mort de trois travailleurs et en blessant plusieurs autres. La grue, connue sous le nom de "Big Blue", pesant 2100 t et mesurant 173 m de hauteur se serait écroulée sous la force d'une bourrasque de vent.

L'enquête de l'Occupational Safety and Health Administration (OSHA) a porté le blâme sur l'entrepreneur général Mitsubishi Heavy Industries America, Inc. et les sous-contractants Lampson International Ltd. et Danny's Construction Company, Inc. pour l'accident qui a tué Jeffrey Wischer, William DeGrave et Jerome Starr, en plus de causer pour plus de 100 millions $ de dégats au stade en construction et de retarder l'inauguration de celui-ci de deux ans.

Un monument a été érigé à la mémoire des trois hommes.

 

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