Technologie de Construction i

PARTIE A TRAVAUX DES TERRASSEMENTS ET DES FONDATIONS

1

Chapitre I TERRASSEMENTS 1.1 Définition, Fonction : _ Définition : On désigne par terrassements les opérations consistant à creuser, déplacer ou transporter des terres ; ce sont les travaux destinés à modifier la forme naturelle du terrain. Cette modification est réalisée par l’exécution de déblais et des remblais _ Fonction : Les opérations élémentaires de terrassements comportent principalement :  La fouille ou l’extraction des déblais.  Le chargement de ces déblais dans les véhicules de transport.  Le transport.  La reprise ou la mise en remblais ou en dépôt. _ Les travaux de terrassements sont précédés par les opérations suivantes :  Sondage : études géotechniques chaque fois que la qualité du terrain n’est pas connue.  Relevés des diverses canalisations existantes.  Implantations et piquetage destiné à matérialiser les mouvements de terres en fonction des nivellements définitifs. Terrain naturel

Bas

Haut

Bas

Haut

Talus déblais Talus remblais

Route

2

_ Les terrassements constituent les travaux de préparation pour :  L’établissement de la plate –forme de réception de la construction.  L’exécution de fondations.  La mise en place des réseaux enterrés.  La constitution de déblais et de remblais pour les ouvrages annexes au bâtiment tel que les travaux de voirie.

B Déblais H

H Remblais

Pente de talus : tgφ=

1.2

H B

Caractéristiques des terrains de terrassement

1.2.1 Classification des terrains : _ Les terrains faisant l’objet de terrassements sont classés selon les difficultés  Les terrains ordinaires : les terres végétables , sables meubles, gravois, les remblais de formation récente.  Les terrains argileux ou caillouteux.  Les terrains compacts.  Les roches pouvant être attaquées au pic ou à la pioche.  Les roches dures exploitables.  Les roches très dures. _ Dans la pratique professionnelle, on réduit la classification précédente à deux grandes catégories :  Les terrains meubles : comprenant les terrains légers, ordinaires, lourds ; très lourds. Ces sols peuvent s’exploiter à la pioche(I-IV type).

3

Les terrains rocheux : comprenant les roches tenders, demi-dures, dures, très dures. Ces terrains nécessitent l’usage de marteaux, de rippers ou d’explosifs(V-XI type). _ On peut distinguer encore selon l’humidité du terrain : 

1 2

Terrain sec : Humidité W≤ 5%. Terrain humide : Humidité W≤ 30%. Terrain mouillé : Humidité W>30%. Humidité= (Poids de l’eau)/ (Poids de terre sec) (en %)

3

1.2.2 Talus du terrain : Pente de talus : tgφ=

H B

H

H =1

?= 4 5 °

?

B=1

B

? = a n g le d e s ta lu s n a tu r e l

4

T e r r a in c r o u la n t, e n v ir o n d e 4 5 °

H=1

H

f = 45°

f

B=1

B

2

3

f = angle des talus naturel

1 1

Terrain très compact, environ de 70°

2

Terrain tendre, résistace environ 45°

3

Fondation d'un chemin de grue Pente minimal: 1/1

Terrain mauvais, talus autoroute environ 45°

La fouille est étayée (blindée) si ces valeurs sont dépassées. Ces pentes peuvent être défavorablement influencées par divers facteur : d’eau contenu dans la sol, vibration d’engins, charges à proximité des fouilles. 1.2.3 Foisonnement : Le foisonnement est une augmentation du volume des terres dues à l’ameublissement provoqué lors de l’exécution de la fouille

5

V' V V'>V ou V'= V(1+1M ) ou V'= V(1+coef. de foisonnem ent)

B

H

B'

H'

Tassem ent des rem blais

Foisonnement et tassement

6

Natures des terrains Terre végétable, sable Gravier Terre argileuse Argiles, marnes Marnes très compactes Eboulis, roche tendre Roche compacte

Coeficient de foisonnement Persistant Initial Fp Fp 10 à 15% 1 à 2% 15 à 20% 1 à 2% 25 à 30% 4 à 6% 30 à 40% 6 à 8% 40 à 65% 8 à 15% 30 à 40% 8 à 15% 40 à 65% 25 à 40%

Coeficient du tassemnet 8 à 12% 12 à 15% 17 à 19% 19 à 23% 23 à 30% 17 à 18% 10 à 15%

1.2. Fouilles 1.2.1. Fouilles en terrain ordinaire sans blindage: C’est le cas le plus simple : Il consiste à tailler le terrain suivant les dimensions des massifs de fondation.

Redan d'au moins 0,1 m

Poteau

Semelle en béton

7

0,2 - 0,5 m Angle de glissement

f

Banquette de sécurité

Terrain quelconque

Si la pronfondeur de la fouille dépasse de 4 à 5m, il faut prévoir tous les deux à 3m un redan d’au moins 10 cm de largeur afin d’éviter tout éboulement. Si les terrains ne sont pas assez consistant et que d’éboulements soient à craindre, on pourra avoir avantage à procéder par fouilles ouvertes en talus. L’onclinaison du talus sera déterminée par la nature du terrain. 1.2.2. Blindage de fouilles (ou Etayages) : Lorsque la fouille est profonde, le terrain à traverser au sol d’assise est peu consistant et l’inclinaison du talus à prévoir étant grande, conduira à un prix de revient coutueux, il est nécessaire d’étayer les terres pour prévenir les éboulements et les risques d’accidents. On distingue le boisage. Les boisage peuvent être horizontaux ou verticaux, jointif ou non jointif. Il faut boiser au fur et à mesure de l’avancement des fouilles avec le matériel en bon état et en qualité suffisante, livré à temps sur le chantier. •

Blindage horizontal: Les planches constituant le blindage sont disposes horizontalement lorsque le terrain est assez consistant pour se tenir sur la hauteur d’une planche.

8

cadre ? > 5cm

A n g le d e g liss e m e n t

Etais 7x18cm

E ta is

f

Etrésillon ? >10cm

Planches

N o n - jo in tif J o in tif

•

Blindage vertical: Les planches constituant le blindage sont disposées verticalement lorsque le terrain est peu cohérent et humide. Les planches d’environ 2m de longueur sont posées à l’avancement et doivent pénétrer d’au moins 30 cm sous le niveau du fond de la fouille.

9

15 cm

c o in d e c a la g e Longrine

30 cm

40 cm

Etrésillon

Longrine

Porteur Coin

Planche Etresillon

Calage

Suspente

10

Boisage vertical jointif

Boisage vertical non jointif •

Matériaux utilizes pour les blindages.

Le blindage se fait au moyen de planches de 3,4 à 5 cm d’espaisseur et 22 à 25 cm de larger. Elles sont maintenus par des étais verticaux d’au moins 7 x 18 cm espacés par le terrain. Les planches sont calées par un coin. Les estais peuvent eetre constitutes par de fer en I espacé de 2 à 2,5 m, enfoncés de 1 à 1,5 m au minimum sous le niveau du fond de la fouille. coin cloue

e Plancher

e=3,4 à 5 cm

1.3 Venu d’eau 1.3.1 généralites Les constructions présentant plusieur niveaux de sous-sols ont souvent leur fondation, voire des niveaux d’infrastructure, situées dans les terrains aquifers. La fouille devra donc eetre mise hors d’eau pour permettre une resalisation correte, avec les moyens usuels, de ces ouvrages. Cette operation peut être réalisée des plusieurs facons, la mesthode adoptée dépendant de la nature du terrain et de la quantité d’eau à évacuer.

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1.3.2 Venu d’eau uniquement accidentelle due à l’intempérie ( pas de nappe aquifer ) On realize un simple drainage par des rigoles au fond de fouille qui convergent vers en puisard. L’eau s’évacue par gravité dans les vides du sol. Des rigoles en crête de fouille recueillent les eaux de ruissellement extérieures et les évacuent suffisamment loin de la fouille.

1m

Terrassement

1m

Puisard

Rigole

Drainage en fond de fouille Si est nécessaire,réaliser un épuissement direct

1.3.3 Fond de fouille sous le niveau de la nappe phréatique Il faut donc continuellement évacuer l’eau en provenance de la nappe, en réalisant un rebattement de nappe. a. Assèchement de la fouille a l’aide d’un fosse l’eau recueillie dans un fossé en fond de fouille, est collectée dans un puisard sur-creuse de 0,5 à 1 m, puis evacuee par pompage. Cette méthode simple est utilisée pour des fouilles de faibles profondeurs (3 à 4m). en effet, les parois étant saturées d’eau, les caractéristiques du sol s’en trouvent affectées.

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Position initiale de la nappe acquifère

3-4 m

Pompage

Position apr?s l'évacuation de l'eau Rigole

Fouille en talus Pompage

Blindage

Fouille en exécution

Nappe aquifère initiale Fouille en exécution

Fouille en exécution

Il faut donc la pente des talus soit plus failble que si le terrain était sec. le fond de fouille sonstamment humide gêne le travail du personnel. Le fonctionnement des pompes est généralement automatique, au moyen de contacteur commandé par flotteurs. Le pompage ne doit pas entrainer les éléments fins du terrain, afin d’éviter la production de vide derrières et les blindages de la fouille et des éboulements.

13

b.

Rabattement de nappe.

Il s’effectue par pompage a l’intérieur d’éléments filtrants, • Avantage -Stabilité du fond de fouille et des talus. -Pente plus importante qu’un terrain sec -Fond de fouille sèche, sous entrainement de matériaux. • Domaine d’emploi -La perméabilité horizontale du sol est comprise entre 10-2-10-6 m/s -Le terrain est faiblement hétérogène -Le rabattement est inférieur à 30m -La hauteur d’eau après rabattement est de ¼-1/6 de la hauteur d’eau avant rabattement. -Débit global jusqu’à 3m3/s c. Résea des pointes filtrantes (Ф = 50 à 80 mm) • Mise en oeuvre : Elles sont enfoncées dans le sol par lançage , c’est-à-dire par injection d’eau sous pression à la base de la pointe munie d’un clapet. La pointe pénétrée au fur et à mesure de l’évacualation et de l’extraction du terrain par le courant de l’eau. Les pointes sont reliées entre elles par un collecteur relié a une pompe sous vide.L’eau ét aspirée en bas du tube, dans une partie de crépine (sur envion 1m à partir de la base du tube ), ce qui a pour effet de fermer la clapet. Elle chemine ensuite dans pointe. La hauteur d’aspiration est d’envion 8m et on peut alors espérer rabattement de 6,50m. Si la hauteur à rabattre est supérieure, il faut implanter les pointes plusieurs étages. Le débit unitaire est de l’ordre de 0,15 l/s pour une pointe.

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Colleteur d'aspiration

1a

Bouchon étanche

Tube d'exhauré Sable filtre

Nappe rabattue

Pointe filtrante

15

1b

Terrain peu perméable (K1)

1è rabattement

K2 > K1

Terrain très perméable (K2)

2è série de puits

1c

K1

K2 < K1

K2

1è série de puits

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Utilisation préconisée : Pour des sols perméables ( graviers, sables grossiers), le nombre des pointe devient très vite important. On utilise donc ce procédé pour des sols de perméabilité moyenne à faible dans lesquels le lançage est possible: sable fin ou sableux, ayant un coeficient perméabilité compris entre → m/s. d. Puits filtrants. •

Prise de courant Tout venant Colonne plein

Colonne d'exhaure Colonne crépinée Sable filtre Pompe

Moteur

Vue en plan

Coupe A-A

A

Nappe avant "rabattement"

Nappe apres "rabattement"

A

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• Mise en oeuvre: Une crépine est un outil de pompage sont descendus dans un puits foré au préalable ( Φ400 à 600 mm). Entre le tube de crépine ( Φ150 à 350 mm) et le forage, un massif filtrant (gravier) est constitué. Les puits sont espacés de quelques mètré jusqu’à une cinquantaine de mètres et leur profondeur varie entre 10 et 50m. les pompes, généralement immergées au-delà de 6m d’aspiration évacuent 1,5 à 110 l/s (débit d’exhaure: 5 à 400 m3/s) • Utilisation préconisée: Cette méthode est utilisée quand on a des grands débits à évacuer, pour des sols de forte perméabilié (Kh compris entre 10-2 à 10-4 m/s): gravier,sable. Le pompage est interrompu dès que la construction est suffisamment avancée pour équilibrer les poussées dues à l’eau. e.remarque: • si les solutions précédentes sont inadaptées: Il faut isoler la fouille en créant une barrière étanches (parois moulées…) • Les couches de faible perméabilités:jouent le rôle de couche étanches visà-vis des autres (rapport des perméabilités) -si le fond de fouille se trouve dans le sable fin, il faut prévoir un rabattement complémentaire et indépendant. De plus, cette couche ne sera plus atteinte qu’à l’abri d’un écran étanche.(Figure 1 c) - dans le cas contraire, il suffit de rabattre la nappe dans les graviers pour tout assécher.(Figure 1 b)

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1.4. Cacul des volumes des terrains 1.4.1 Calcul des trous de fondation

V1

V1

c V2

d

V4

V3

V1

V3

V2 H

V1

b a Pour calculer le volume de ce prisme, on doit diviser ce prisme en 9 parties, c’est-à-dire en 9pièces différentes, entre elles,4 pièces de mêmes volumes V1 (4 pièces), V2 (2 pièces), V3 (2 pièces), V4 (1 pièce).

1 c −a d −b 1 V1 = . . .H => 4V1 = .(c − a )(d − b) H 3 2 2 3 1 d −b 1 V2 = .. .a.H => 2V2 = .(d − b)a.H 2 2 2 1 c−a 1 V3 = . .b.H => 2V3 = .(c − a ).b.H 2 2 2 V4 = abH

19

a

c-a 2

H

d-b 2

V2

H

d-b 2

V1

c-a 2

V4 V3

b

H

b

a

a,b: Longueur et largeur de la fondation de trou respectivement c,d: Longueur et largeur de la surface supérieure de trou respectivement H: profonddeur de trou Le volume total de ce prisme sera:

V = 4V1 + 2V2 + 2V3 + V4 1 1 1 = .(c − a )(b − d ).H + (d − b) aH + (c − a )bH + abH 3 2 2 Ou bien

V =

H [ab+ a+( c )(d+ b+ ) cd 6

]

(1)

1.4.2 Calcul de volume des longs ouvrages en terrain (remblais) Le volume du mouvement de terre (terrassement) peut être calculé en utilisant Le moyen des sections extrêmes ou par la formule du prismoide :

20

Hm

h3

m1 b

b

d h4

c

m2 a

Fm L

Vn

d' f1

h2

m1

h1

c'

m2

B'

A' f1

m1=m2 Pente =tgφ=

H B

m = cot g ϕ =

et

B H

De point A (du trapèze ABCD),on applique une coupe verticale au long du prismoide, c’est-à-dire cette coupe est parallèle avec DD’ . De même façons, on fait l’autre coupe commençant de B. Ce prismoide est divisé en 3 parties différentes. Maitenant on va calculer le volume selon les méthodes suivantes. a. Formule du moyen des sections extrêmes : Va = (F1 + F2 ).L

(

)

Vb = Fm .L

(2) (2’)

Soit : F1,F2 = les sections de bases parallèles (sections extrêmes) Fm

= la section de hauteur égale à moitie des hauteurs extrêmes

L

= distance entre les deux extrêmes

b. Formule de prismoïde

21

Le volume du prismoïde sera : φ1 Vp = V1 + Vφ1 + Vφ2

(3)

Mais selon la formule (2) nous avons : V1 = Soit :

.L

F1,F2 : sections transversals extrêmes. φ1, φ2 : surfaces de bases de pyramides 1,2 respectivement. L

: la longueur du prismoïde. Vφ1 = φ1.L

Et

Vφ2 = φ2.L

Substituent en (3) nous obtiendrons : V=

H-H’

. L + φ1.L + φ2.L

Vp =

.L -

m(H-H’)

.L

Si l’inclination de la base du prismoïde n’est pas grande et les talus sont de meme pente, nous avons m1 = m2 φ1 = φ2 =

.m

Soit H = m = cotg φ

et H’ = →

φ1 = φ2 =

et Vp =

Vp = [

.L - [

–

=

.m

.m .m.2] =

]L

22

.L –

(4)

C’est la formule de Vinkler c. Comparaison entre les deux formules : Les volumes calculés par la formule de la moyenne de sections transversals extrêmes sont généralement un peu grande que les volumes obtenus par la méthode de prismoïde. Soit :

Va = Volume donné par la formule des sections extrêmes Vp = Volume donné par la formule de prismoïde. Vv = Va – Vp = Correction de prismoïde

Soit :

Vb = Volume donné par la section que leur hauteur est égale à moitié

des hauteurs de sections extrêmes. Vr = Volume réel du prismoïde. Alors que Va < Vr < Vb Note : Les formules (2) et (2’) sont appliquées quand L < 50m et la diff érence entre les hauteurs des sections tranversales extremes ne dépasse de 0,5m. 1.4.3. Calcul des sections transversales

E

N

M

A

d

F

m

m B

b

a. Section pour la terrain horizontal F = d(b+b+2md) = d(b+md) Soit : b

E

= Largeur de la base AB.

23

d

= déblai ou remblai au centre

m

= talus du terrain m =cotg (

)

b. Section pour le terrain incline. b B

A

m

h C

D

h2

h1

m

h2 - h1 E B' B

B = b + m(h1 +h2) F = b[(

)] + mh1h2

Soit : b = larger de la surface B = larger de la base. Pour calculer la surface de la section donnée, on peut la diviser en deux parties: un trapèze et un triangle. F = FABCD + FCDE b + CD b = b = 2mb .hl = = ( b + mh1 ) h1 2 2 b + 2mh1 = ( h 2 − h1 ) 2

FABCD = FCDE

Substituant en F, nous avons :

24

b + 2mh1 ( h 2 − h1 ) 2 bh bh F = bh1 + mh12 + 2 − 1 + mh1h 2 − mh12 2 2 bh bh F = 2 + 1 + mh1h 2 2 2 b ( h1 + h 2 ) F= + mh1h 2 2 F = ( b + mh1 ) h1 +

c. Section pour la terain de talus différents : On utilise m m =

m1 + m 2 dans les formules précédentes. 2 F=

C’est-à-dire :

b ( h1 + h 2 ) + mh1h 2 2

AE = m1h1 + b + m 2 h 2 BE = h 2 − h1 ⇒B=

( h 2 − h1 )

2

+ ( m1h1 + b + m 2h 2 )

2

B h2 - h1

B

h1

h2

A

D

b

F = FACDN + FABN = FAGC + FCDHG + FDHN + FABN FACDN = ( b + m1h1 + m 2h1 + b )   h 2 − h1 ( b + m1h1 + m 2h1 ) FANB =  2

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C

Si h 2 − h1 ≤ 0,5m ; On peut calculer B = b + m1h1 + m 2 h 2 1 ⇒ F = FACDN + FANB =  bh1 + bh 2 + ( m1 + m 2 ) h1h 2  2

1.5. Mise en œuvre : 1.5.1. Choix du mode d’ouverture de la fouille Les caractéristiques du sol et de l’environnement du terrassement conditionnement le choix du mode d’ouverture de la fouille. Deux possibilités, par fois combinées entre elles, sont retenues : La fouille, obtenue en réalisant, au de-là de l’emprise, des parois avec des talus naturels, ce qui implique de disposer au sol de la surface nécessaire à l’emprise, augmentée des têtes de talus. La fouille ouverte verticalement, fréquement exécutée en agglomération où la surface du chantier est tré exige, cela limite l’importance des déblais, mais oblige à blinder les parois. Naturellement, istables afin d’une part, d’éviter qu’elles ne s’effondrent et d’autre part, de ne pas modifier la stabilité des constructions voisines par décompression du sol sous l’effet de l’ouverture de la fouille. 1.5.2. Terrassements à la main Les fouilles peuvent être réalisées à la pelle ou à la peche dans la terre végétale, le sable, les sols vaseux. On n’effectue des fouilles à la main que lorsqu’il s’agit de petits terassements, dé fouilles en rigoles ou en puits, non accessibles ãu machines ou encore dans des embarras d’étais. Lorsque l’espace est restreint, les fouilles en tranchées pour canalisations ou fondations sont exécutées à la main. Ce travail s’effectue à la pioche par chouches successives d’environ

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40cm de profondeur, la terre ameublie étant rejetée hors de la fouille par le jet de pelle. Si la profondeur augmente, le jet de terre se fait par étape successive: C’est le jet sur banquelles dont la hauteur ne doit pas dépasser 1,80m. 1.5.3 Terrrassements avec engins mescaniques. Sitôt que le terrassement a une certaine importance, on utilise des engins mécaniques. Le rendement de cette machine est variable, car il dépend de la puissance de la machine, de sa capacité, du type de fouille, du terrain rencontré; la débit peut varier de 20 à 400 m3 à l’heure d’excavation. Avec une machine moyenne, travaillant dans terrain ordinaire, il courant de réaliser 400 à 500 m3 de fouille par jour, y compris de chargement des terres sur camion. a. Classification des engins. Cet ouvrage se limite à l’étude des engins de terrassement dits mobiles, c’est-à-dire pouvant se déplacer, même à allure réduite, de manière autonome d’un autre, sur le chantier ou sur le réseau routier national. Les engins de production : ils sont destinés couramment à extraire et charger (plus rarement déplacer) des matériaux. On distingue: +

 La pelle hydraulique  Les chargeuses  Les chargeuses – pelleteuses  Les mini-pelle  Les mini-chargeuses  Les bouteurs +

Les engins de transport: utilisé pour déplacer des matériaux, sont:  Les camions à gabarit routier  Lé tombereaux de chantier  Lé motos-basculeurs b. Caractéristiques principales des engins  Le débit ou la capacité de production

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 Ils dépendent notamment du volume du godet pour les engins de production, du volume de la benne pour les engins de transport.  Le mode de déplacement - Les engins sur chenilles, sont relativement lents.Leur comportement est excellent sur les sols de faible portant,détrempés ou accidentés.Ils sont capables de pousser,tirer ou soulever de lourdes charges.Ils doivent être transportés d’un chantier à l’autre sur des remorques porte-engins. - Les engins sur roues sont plus rapides et donc bien adaptés aux epérations de chargement et de transport.Ils nécessitent des pistes en bon état pout atteindre leur meilleut rendement. 

La vitesse de déplacement :Elle dépend de la puissant de la machine ,qui doit être majorée pour tenir compte de la résistance total au roulement (liée à portance du sol, à la pente).Ce dernier paramètre,importante pour les terrassements généraux,n’est pratiquement pas pris en compte pour les fouilles de bâtiments son calcul et son utilisation ne sont pas détaillés ici.

1.5.4. La niveleuse ou grader C’est un engin tracté ou automoteur qui refoule et creuse par couches minces ,il est particulièrement indiqué pour égaliser une surface de terre.La lame est orientable dans les plans horizontaux et verticaux.Il est utilisé essentiellement pour les travaux routies ou pour des terrassements de grandes surfaces.

1.5.5. La pelle mécanique en butte (Pelle hydraulique)

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Elle est utilisée pour les travaux où le front d’attaque est situé au-dessus de la machine. Son rendement est supérieur à cellui de la pelle rétrocaveuse ;son équipement est prévu pour des sols tendres à durs. Rmax

Hmax

0.8m

Hc He 1m r

Rmin

Soit: Rmax Rmin r He Hmax Hc H Hd

= Rayon maximal d’attaque = Porté maximal (5-8 m) = Rayon minimal d’attaque = Rayon de déversement (vidage) = Hauteur d’attaque = Hauteur maximale de fouille = Hauteur de camion de transport = La dénivelée entre la camion et pelle mécanique = Hauteur de déversement (vidage) Hd = Hc+H+0,8m Domaines d’emploi

• Facile à charger compte tenu de la force de pénétration importante du godet et du bras support • Utilisé pour des sols plus durs ou sols faciles à excaver • Bien adaptées pour rependre des matériaux (stockage ,transport) • Travail dans les conditions difficiles (carrière ,sol compact , couches …)

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Le rendement du travail sera déterminé par le choix correct du schéma de placement d’engins.Pour la pelle mécanique ,la mise en place peut être longitudinale ou transversale.Il dépend de la longueur de fouille en question.

Transport No2 Pelle mécanique Pelle mécanique No2

Transport No1 schéma de déplacement de pelle mécanique dans le sens de la largeur

Transport No1 Transport No2 Schéma de déplacement de pelle mécanique dans le sens de la longeur

Note : Pour une utilisation optimale; c’est mieux la combinaison de pelle mécanique avec les moyens de transport.C’est –à-dire la pelle creuse et dévér le contenu dans le godet pour les camions.Ces derniers transportent au lieu prévu. 1.5.6. La pelle mécanique en rétrocaveuse (en fouille) Elle est utilisée lorsque le niveau de fouille se trouve en contrebas de la machine. Domaines d’emploi:

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• Dans les travaux de démolition • L’excavation d’une fouille à partie du terrain naturel comme rigoles de canalisation,fouille de fondation etc. • Remblayage de la fouille (Régalage et le nivellement de déblai) • Pose les tuyaux de grand diameter

C D E B

G

F

Soit : A = Profondeur maximale d’excavation B = Portée maximale au niveau de sol C = Hauteur maximale en fin de vidage D = Hauteur maximale de déchargement E = Hauteur minimal de chargement F = Profondeur maximale de la fouille pour fond plat G = Profondeur maximale de la fouille (paroi verticale) Schéma de déplacement de la pelle mécanique travaillant en fouille

31

A

+ Dans le sens de la longueur

+ Dans le sens de la largeur.

32

Avantages : • L’excavation peut atteindre la pfofondeur de 4 à 8m. • Condition de travail difficile : terrain humide avec l’eau • Ne gêne le travail de transport. 1.5.7. La pelle mécanique en dragline (Grue à beene traînante) Une dragline est une sorte de godet qui se remplit par traînage sur le sol grâce à une forme convenable et à des dents en acier au manganèse, facilement remplaçables dont l’angle d’attaque facilite la pénétration dans le terrain. Domaine d’emploi Utilisé pour les travaux où le niveau de fouille se trouve en contre-as de l’assise de la machine et les terres sont déposées sur les berges de l’excavation. C’est la machine appropiée pour les fouilles inondées ou les fouilles non-accessible aux autres machines. Le travail est moins précis qu’avec les pelles en rétrocaveuse ou en bulle, toutefois son rayon d’action est plus éténdu.

33

Soit : A,A’ = Les points d’attque qui correspondent aux positions de machine C,C 1 respectivement. H, H’ = Les profondeurs maximales que correspondent les points d’attaque A,A’ respectivement. B,B’ = Les points plus profonds des points d’attaque A,A’ respectivement. C,C ‘ = Les positions de l’arrêt de la machine A = Le pas de la machine H2 = La hauteur du déversement R1 = Le rayon maximale d’attaque R2 = Le rayon du déversement Pour augmenter le rendemen des draglines, on n’augmente pas seulement le volume du godet mais aussi la portée de la flèche et qu’on resalise ainsi une seulement l’excavation mais du transport.

34

1.5.8 La pelle mescanique en benne preuneus Cette machine présente les mêmes caractéristiques que la dragline avec un rendement moins élevé, son esquipement est prévu pour des sols tendres ou défoncés.

1.5.9 Chargeuse Une chargeuse est un engin automoteur à roues (les plus courants) ou à chenilles, équipé d’un godet frontal,supporté par une structure et une liaison que charge ou creuse par le mouvement de l’engin vers l’avant, soulève, transporte ou décharge des matériaux sur de courtes distances.

35

Soit : A = La portée avant maximale pour hauteur de déversement maximal (m). B = Hauteur de desversement maximal. C = Profondeur de cavage. Domaine d’emploi : •

Les chargeuses sur pneumatique :

Sont principalement utilisées pour les travaux qui né cessitent de nombreux desplacement, essentiellement la reprise de matériaux en vue de leur stockage ou de leur transport, par exemple à la suite de desmolition, de descapage de terre végétale… Parfois, elles peuvent excaver une fouille si le sol est facile à terrasser ou effectuer un régalage ou un nivellement de desblais. •

Les chargeuses sur chenilles :

Sont appréciées pour resaliser les mêmes travaux en terrain difficile, sur des sols compacts détrempés ou glissant, sur des fortes déclivités. Elles ne sont pas adaptées aux travaux nécessitant de nombreux déplacement en raison de leur vitesse de déplacement faible. 1.5.10 Chargeuses – Pelleteuse : Ce sont les engins sur pneus, très polyvalent, elles peuvent effectuer de nombreuses tâches sur des chantiers. Elles chargent à l’avant ( le godet être remplacé par d’autre équipement ) et portent une pelle équipée en retro à l’arrière, qui est souvent déportable par rapport à la cabine sur la largeur de la machine. Domaine d’application : Elles sont très utiles sur les chantiers de petites tailles, comme les pavillons. Dans les petites entreprises, elles sont couramment appelées tracto-pelles, et elles remplacement une chargeuse et une pelle hydraulique. 1.5.11 Bouteurs ( Bulldozer ) : Cet engin est un tracteur automoteur à roues ou à chenilles, qui est utilisé principalement pour exercer une poussé par l’intermédiaire d’une lame ( nombreuses formes selon le matériau ou le travail ).

36

Outils d’un bouteur : + La lame ( bouclier ) + Le ripper ou le scarificateur La lame est un mécanisme placé à l’avant du bouteur qui lui permet de creuser le sol et pousser les matériaux en les rassemblant. La lame peut avoir une inclinaison ou un angle d’attaque variable.

5.1.12 Scarificateur : Mécanisme possédant des dents pouvant pénétrer à faible profondeur à certains matériaux ( terre, routes asphaltiers, routes en graves ) pour les ameublir. Il est habituellement monté sur l’arrière de la chargeuse. Le rippeur : Équipement analogue au scarificateur, mais muni d’une seule dent, en général qui sert à défoncer profondément les matériaux rocheux. Domaine d’emploi des bouteurs : + Décharge, déblayage + Défonçage,refoulement:des matériaux traits déjà explosive peuvent souvent être brisé, fragmentés par ces engins, qui ont de plus en plus souvent uen très grande puissance, sans ébranlements ni projections. + Remorquage de grosses charges à faible vitesse, sur des terrains à fortes pentes ou sur de faibles distances.

37

+ Poussage des décapeuses en cours de chargement •

Les schemas de déplacement du bouteur : + Schema déblai à la côté : Remblai

déblai

+ Schema déblai en échenlon :

+ Schema en numéro 8

•

Augmentation du rendement des bulldozers :

38

+ Déblai en tranches :

0.3-0.5 m

0.3-0.5 m

0.3-0.5 m

0.3-0.5 m

+ 2 ou 3 bouteurs fonctionnant en parallèle très l’un de l’autre :ils peuvent pousser une masse supérieure au double de celle que pousserait un seul engine

+ Déblai en descente : 1.5.13. Décapeuse(scrapers) C’est un engine-automoteur à roués,possède une benne ouvert avec un bord coupant place entre les essieux.il arase. Chargre, transporte, décharge et répand des matériaux par les ouvrages de bâtiment.

• Domaine d’emploi :

39

Cet engine est apprécié pour réaliser les travaux de remblais de la base de route. - Lavitesse de décapeuse une fois charges :15-30 (km/h) - La distance de l’utilisation intéressant:1000m,1500m ou meme 2000m - Capacité de décapeuse : 9 m3 …………tracteur 80-110 CV 12 m3 …………tracteur 110-150 CV 30 m3 …………tracteur 400 CV • Methode de l’augmentation de rendement de décapeuse Il sait que le rendement de décapeuse depend du type du terrain, de la distance transport et du schema de déplacement de lui-même. Si le terrain à excaver est dur, on doit calculer avec le prudence en basant les caractéristiques de la machine Pour augmenter le rendement du travail, on peut choisir les schémas convenables à utiliser chaque ouvrage. Les schémas de déplacements de décapeusess sont les suivaints: a.

Ellipse:

Remblai

déblai

b. Schéma N0 – 8:

40

c. Schéma N0 – 8 allongé

d. Schéma de Sinus

e. Schéma N0 – 8 Sinus

f. Schéma de Navette

41

1.6.Remblayages et compactages 1.6.1. Remblayages Le remblayage ( ou remblai) est une masse de terre rapportée et compactée pour surélever une partie de terrain, combler un déclivité, épauler le pied d’un mur ou constituer ine terrasse derrière un mur de soutènement. Le remblaiement désigne plutôt une accumulation de terre et de matériaux apportés par l’eau. Avant d’entreprendre toute action de remblayage, il faut éliminer tous les elément d’origine végétable, les plâtras et gravats et le terrain de mauvaise qualité tel que vases, terres fluentes, tourbes, argiles, grasses limons. Les terres légères sont réservées aux parties supérieures et aux talus. La mise en place des remblais débute par les parties basses et s’effectue par couches horizontales successives d’environ 20cm d’épaisseur ou plus si le compactage est réalisé par des moyen mécaniques. Au contact d’un bâtiment ou d’un mur de soutènement, il faut utiliser exclusivement des déblais ordinaires provenant des fouilles et particulier, des matériaux assurant le drainage au voisinage de fondation. Le remblayage ne peut s’effectuer que lorsque les marconneries ont acquis une résistance suffisante et que la mise en place des étanchéités et des drainage est contrôlée. • Les principes de remblai en terrain  Les couce de remblai en terrain  Humidité Sable gros………………………….………: 8-10% Sable fin et moyen………………….……...: 12-15% Argile sableuse et peu sableuse…................: 15-18% Argile compacte……………………………: 18-25%

42

1.6.2. Compactage ( tassage) Les operations de remblaiment sont généralement accompagnées des compactages. Notablement pour les travaux de consolidation des sols substitués ou compactes. Le compactage est l’ensemble des operations mécaniques qui conduisent à augementer la densité en place d’un sol. Cette action augemente la compacité du sol resserre la texture du materiau reduit les posibilites de deformation du terrain et augement la capacite portante. Un bon compactage permet de reduire les volume des vides (air et eau). Il faut toutefois une quantite d’eau minimum por lunbrifier les grains et faciliter leurs deplacements, une trop forte quantite de l’eau proche de la saturation, empeche la diminuation des vides remplis d’eau non compressible. a.Pour les terrassements importants • Materiaux de compactage - Utilise les compacteurs vibrants a pieds dameurs( pieds de mouton) dans les sols coherents, plastiques ou fins( argile, limon…). L’effet du compactage commence par le fond de la couche en raison des pilons des dents. +Vitesse maximale: 12 (km/h) +Vitesse moyenne de travail: 3 a 5 (km/h). Ils assurent souvent en meme temps des fonctions de regalage. Note: - Le regalage consiste a decharger des materiaux a la partie superieure d’une couche en cours de mise en forme et a pousser dans le talus les materiaux excedentaires a l’aide d’un bouteur de forte puissante.

43

- Compacteurs tractes vibrants a un seul cylindre( lisse ou a pieds dameurs) utilises en complements des bouteurs, ils sont remorques par le tracteur qui dresse le terrain avec sa lame. b.Pour les terrassements plus petitsou pour des materiaux routiers “ a surface” - Compacteurs a pneus: pour les sols argileux, sableux, graves fines et moyenne. Ils sont tres mobiles. Vitesse maximale: 6 (km/h) Vitesse moyenne de travail: 3,5 a 5 (km/h)

pneu

- Compacteurs mono – cylindre ou tendeur à jantes lisse. Utilisés pour les surfaces stabilisées ou asphaltées en finition des travaux superficiels Vitesse maximale :

2 à 3 (km/h)

Vitesse moyenne de travail : 2 (km/h)

pneu cylindre

- Compacteurs vibrants automoteurs : utilisés pour les sols sans cohésion Vitesse maximale : 2 à 3 ( km/h) Vitesse moyenne de travail : 2 (km/h) c. Pour de petites opérations près des ouvrages

44

Cela concerne les compactages dans de petites tranchées ou au voisinage de murs, pour de faibles volumes ou des lieux difficiles d’accès, en complément de compacteurs lourds. - Petits compactages vibrants à guidage manuel : à un ou deux cylindres (5 à 10 kN= P), facilement transportable, pouvant travailler sur des pentes de 25 à 30%. Vitesse moyenne de travail : 0 à 4 km/h - Plaque vibrantes : le cylindre est remplacé par une plaque ou des patins, qui subissent un mouvement alternatif vertical, avec un léger mouvement horizontal. Pour les sols pulvérulents et les sols cohérents secs. Vitesse moyenne de travail : 0 à 2 km/h.

cylindre

d. Compactage en profondeur Le compactage du sol par vibrations, connu aussi sous le nom de vibroflotation, permet d’améliorer les qualités d’un terrain qui n’est pas à même, dans son état de compacité naturelle, de supporter les charges des constructions projetées. Par cette technique, on tend à obtenir les résultats suivants : - Augmentation de la portance du terrain - Diminution du tassement - Réduction des venues d’eau par diminution de la perméabilité. Le compactage est effectué à l’aider d’un vibrateur, d’une longueur de 5 m et d’un diamètre de 30 cm, suspendu à une grue par des tubes de rallonge. Le vibreur pénétré à l’intérieur des sols à compacter jusqu’à la profondeur désirée. La phase de pénétration est suivie par celle de compactage réalisé en remontant lentement le vibreur, opération qui conduit à la fondation d’un véritable cylindre compacté. Un point de compactage étant exécuté, l’appareil est déplacé afin de procéder aux mêmes opérations pour le point suivant : Ceci en veillant à ce que les

45

zones des actions se recoupent. On obtient ainsi une consolidation de l’ensemble du terrain sur toute la hauteur désirée.

1 4 5

A 3

2

D

B C

1. Rallonge

A. Pénétration

2. Vibreur

B. Compactage

3. Satie de l’eau

C. Sol compacté

4. Matériaux d’apport 5. Formation d’un entonnoir à la surface du terrain 6. Cylindre compacté

46

Chapitre 2 EXECUTION DES FONDATIONS Dans la construction générale, la fondation a un rôle très inportant. La résolution et le choix du type de fondation affectent directement à la qualité et la durée d’ouvrage. Pour chaque ouvrage, on peut utiliser un type de fondation différente, par exemple : pour bâtiment de faibles hauteurs( de 2 à 3 étages), la résolution des fondations superficielles sera raisonnable, c’est-à-dire on peut utiliser les pieux en bambou ou en bois pour renforcer le terrain sous la fondation mais quand la hauteur dépasse 5 étages, la meilleure solution sera la fondation profonde, c’est-à-dire on utilise les pieux en béton armé ou précontraint préfabriqué ou coulés en place pour supporter la charge transmise par le bâtiment. 2.1. Fondations superficielles Il existe 4 types de fondation superficielle : - Fondations en rigoles( toujours filantes) - Fondations rigides( isolées ou filantes) - Fondations souples( isolées ou filantes) - Radiers de fondation 2.1.1. Fondations en rigoles • Le rôle : Diffuser au sol les charges des murs soutenus porteurs ou non des ouvrages petite importance( garage, villa, constructions légères…). •

Caractéristique : - Section rectangulaire d ≤ h/2. - Coffré en plaine fouille - Armatures forfaitaires - Béton faible dosé(150→250kg ciment / m3 ) - Économique mais sensible aux tassements différentiels

47

d 2Ø16 h B 2.1.2 Fondations rigides en béton armé P

a

d

h a'

Réalisation d’une semelle : -

Implantation Terrassement Béton de propreté et tracé des axes. Mise en place du coffrage Mise en place des armatures Mise en œuvre du bé tion Décoffrage

2.1.3. Fondations souples en béton armé.

48

P

Barre de compression

etriers

(fixation des etriers)

acier porteur

acier de repartition

2.1.4. Fondation profondes. Lorsque le terrain d’assie se trouve à une profondeur, on peut utiliser des pieux qui constituent un support interposé entre le terrain d’assise et la superstructure de l’ouvrage. En général, on peut utiliser lorsque les charges à transmettre au terrain d’assise sont soit concentrées, soit ré parties irrégulièrement. Si les surcharges sont uniformément réparties, on recouvre la tête des pieux d’une dalle de béton qui constitue un radier général. construction Dalle (semelle en beton) terrain naturelle

terrain compressible Pieu

terrain d'assie

2.2. Nature des pieux 2.2.1. Pieux en bambou

49

On utilise les pieux en bambou dans le cas dans le cas la construction n’est pas importante et les pieux sont constamment immergés. Caract é ristiques gé né rales : - Bambou vieux : plus de 2 ans. - É paisseur de bambou : δ ≥ 1,5cm Diamètre de bambou : d ≥ 6cm - Longueur de pieu : l = 2 à 3m -

Densité du pieu : 25 pieux/ m 2 2.2.2. Pieux en bois -

mouton à vapeur Frette

Eclisse Frette

>3d

Rondelle en toole ou en zinc

boulon guide Eclisse

ø

Mi-bois Faux pieux

d

1.5 - 2 d

Manchon en tôle

30 cm

> 2d Goujon (acier rond c > 25mm)

Sabot

d

• Caractéristiques générales: Jonction des pieux en bois - De

Guide en bois dur

3e à 4e classe (on classifie en 7 classes de bois)

- Diamètre

: de 20 cm à 30 cm

-Longueur : de 10 m à 12 m

50

-Le bois plus fréquemment est :sapin,pin,chêne. On peut employer aussi: hêtre , orme, mélèze, sycomore -Qualité de bois: droit, sain, non gemmés • Conservation : Les pieux en bambou et en bois ne se conservent que s’ils sont constamment dans l’eau • Préparation de pieu en bois : La préparation comporte les opération suivantes : -

Lignage du pieu

-

Frettage et sabotage avec l’emploi de boulon guidé ( fretter et saboter)

- Enture, c’est-à-dire: réunion de 2 pieux( 2 parties) pour en constituer un de plus grande hauter. Elle peut s’effectuer à mi-bois, à goujon et éclisse, à manchon en tôle ou en gunite armée (si la tôle est attaquée par corroisive de l’eau) Pour renforcer la portante des pieux en bois, on peut assembler (joindre) les pieux avec 2 ou 4 tronҫons de bois -

Diamètre nécessaire des pieux: d’après la formule moderne: D = 30cm + 1,5(L-6) pour L >6m Soit : D – diamètre au milieu du pieu ( cm) L – longgueur du pieu (m)

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F1 F2

F1 F2

F2

Troncons de bois F=F1+2F2

F2

Troncons de bois F=F1+4F2

Résistance du pieu : P = [σ].F

Longeur du pieu (m) 5 7,5 10 12,5 15

Diamètre moyen du pieu (Pag.10) Diamètre musuré Observasion à 1m de la tête (cm) 20 à 22 (jusqu’à 25) Charges admissibles par pieu 22 à 24 (jusqu’à 27) 22 à 25 (jusqu’à 30) À la compression: jusqu’à 45T 25 à 26 (jusqu’à 35) À la traction: jusqu’à 35T 25 à 29 (jusqu’à 40)

2.2.3. Pieux mixtes bois – béton armé

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a.système Raymond

b.système simplex

Goujon acier rond

Béton

c.système Heimba

Chemise en tôle

Pieu en béton

Acier rond

Anneau métallique

Chemise en tôle Pieu en bois

Acier rond

Pieu en bois

Anneau métallique

En réalité, on utilise les pieux en bois combinés avec les pieux en béton armé. La partie constamment immergée est de pieux en bois et la partie supérieure est en béton armé afin de résister aux alternatives sécheresse et d’immersion. Ces pieux ne peuvent pas être battus inclinés. Jonction des pieux en bois et en béton armé. 2.2.4. Pieux en béton armé ou précontraint Les pieux en béton armé ou précontraint sont constitués dans les ouvrages de hauteurs assez grandes, c’est-à-dire sa longueur dépasse 10m, et subi une forte surcharge du bâtiment. Ces pieux doivent être capables de résisster à l’eau de mer et supporter les alternatives de sécheresse et d’immertion. a. Pieux pleins en béton armé ou précontraint. Section en général carré, pentaginale, hexagonale, octogonale.

53

étrier

e

0,21.l

0,21.l l

25 ÷ 40 cm

Trigonal

e : épaisseur du béton en protection (enrobage) Pour l’eau ordinaire: e = 3 cm

Φ d’acier: l ≤ 10m Φ = 18 mm

Pour l’eau agressive: e ≥ 5 cm

Φ longitudinaux: l > 10m Φ = 20 mm

b. Pieux en béton armé fretté. Longeur jusqu’à 25m Ces pieux sont utilisés dans les ouvrages lorqu’ils subissent une force de traction (arrachement), par exemple, sous radier d’une cale de radoub. Les pieux tors ont donné de bons résultats. Dans un sol non cohérent – A la compression jusqu’à 60T – A la traction jusqu’à 40T

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Pieux tors en béton armé travaillant à l'arrachement

L

c. Pas de la frette: en fonction de L: L(m)

Pas de la frette (cm)

Acier longitudinaux

15

7

4Φ26

16

7

4Φ26

17

6

4Φ28

+ Caractéristique générale du pieu en plein béton armé ou précontraint. – Les pieux peuvent être armés ou fretté ou précontraints (longueur jusqu’à 40m) – Tête du pieu: afin de permettre le battage sans détérioration du pieu, on fette la tête sur une longueur de 0,4m à 1,0m qui sera recepée après le battage. – Transport des pieux: les pieux doivent être calculés à la flexion qui peut se produit pendant le transport. d. Pieux creux en béton armé ou précontraint. On les utilise généralement lorsque la longueur des pieux dépasse 25m et qu’ils ont à supporter une très forte surcharge ce qui exigerait une section importane.

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+ Caractéristiques générales: – Forme: Section circulaire – Longueur: jusqu’à 60 – 70 m – Diamètre: jusqu’à 0,5 – 1,5 m – Epaisseur de la paroi: 8 – 15 cm – Armatures: Constitué par une spirale intérieure et extérieure et des aciers longitudinaux 2.3 Fabrication et mise en oeuvre La fabrication s’effectue en général par centrifugation ou par vibration. Dans le cas où de pieux en béton armé précontraint, centrifugés, on disposerait bout à bout des éléments de 5 à 8m de longueur que l’on assemble par câbles. Les pieux sont munis d’un sabot ou d’une trousse coupante. acier logitudinal

acier logitudinal

Spirale extérieure Spirale intérieure

béton coulé après enfoncement

béton coulé avant enfoncement

sabot en acier

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2.3.1 Pieux métalliques: Les pieux métalliques résistent bien aux efforts verticaux, mais leur manque de masse les rend vulnérables au diversement latéral et aux affouillements du sol. Ils sont de plus en plus remplacés par les pieux en béton mais on utilise néanmoins encore. – Dans les installations soumises à des chocs verticaux ( Par ex. chantier naval) – Dans certains terrains sableux, ou rocheux le battage d’autres pieux est difficile (Par ex. pieu à vis dans le sable) – Afin d’éviter le soulèvement des pieux voisins dans le cas de terrains argileux plastiques. Actuellement, on uitlise les pieux métalliques sous la forme de profilés avec ailes soudées à la base ou enrobés de béton dans tous les terrains.

• Différents types d’ailes soudées: -Pieux en aciers profilés – Ailes soudée à la base +Caractéristiques . Autrefois , les pieux métallique étaient en fonte ou fer , actuellement en acier ou mixte acier-béton. Pleins ,diamètre de 12 à 22 m , terminés en poite ou en profilés spéciaux . Longeur de 4 à 200 m

57

.Charge totale de pieux métalliques : jusqu’à 200 T

• Avantages -Augmentation de la force portante en tous les terrains -Diminution de la longueur de fiche nécessaire -Énergie de battage relativement faible -Facilité de manutention. Absence de fragilité 2.4.Battage des pieux 2.4.1.Définition Le battage consiste à enforcer un pieu après sa mise en fiche , en frappant sur sa tête , au moyen d’une sonnette munie d’une masse ou un marteau appelé Mouton • “Mise en fiche” consister à piquer ou à présenter la pointe du pieu ,à l’emplacement fixé pour son battage et à l’attacher aux guides de la sonnette • “Fiche”: la longeur dont un pieu est enfoncé dans le terrain d’assise. Afin de ne pas détériorer la tête des pieux par le battage on la recouvre d’un “casque de battage” en bois • “Refus” du battage des pieux On désigne par “Refus” d’un pieu , son enforcement sous un nombre déterminé de coups de mouton, appelé “Volé e” Par exemple : le refus est de 5 cm sous une vol é e de 10 coups, ou bien de 5 mm par coup (valeur moyenne)

58

La formule pour déterminer de refus:

e=

n F Q H Q + 0 , 2 ( q +1 q) . P1 ( P1+ n F ) Q+ q+ q 1

Soit: e- le refus d’un coup le refus: n- coefficient n=150 t/m2 pour pieux en béton armé avec le casque n=100 t/m2 pour pieux en bois sans casque n=80 t/m2 pour pieux en bois avec casque n=500 t/m2 pour pieux en m é tallique sans casque F: section tranversale du pieu

(m2)

Q: le poids du mouton

(T)

H: hauteur de chute du mouton

(m)( donné dans le tableau)

q: le poids du casque

(T)

q1: le poids du casque

(T)

P1:la charge portante du pieu

(T)

2.4.2.Matériels du battage des pieux L’enforcement des pieux en bois ou en béton armé préfabriqué se fait au moyen de sonnette a.Sonnette: 1.Poulie 2.Cable du mouton 3.Cable du pieu 4.Jumelle 5.Contre fiche 6.Treuil 7. Pieu 8.Chariot

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Choix de la hauteur de la sonnette Ho=l+H+h+z Soit: Ho - hauteur totale de la sonnette l

- longeur du pieu

H - hauteur de la chute du mouton Z

- hauteur pour les é quipements

H - hauteur du mouton . Choix du mouton. On a: Soit :

Qv. 2 E= 2g

(1)

E : la force vive développée (kGm) v : la vitesse du choc du mouton sur le pieu (m/s) g : L’accélération de gravité (m/s2) Q : le poids du mouton (T)

E doit être satisfait la condition suivante :

E ≥ 25P(kGm) (2) Soit :

P : capacité supportante du pieu (T)

On doit vérifier (1) et (2) avec le coéfficient d’adaptation :

K= Soit :

M + q + q1 E

M : poids total du mouton q1 : poids du casque du pieu q : poids du pieu

Consulter le tableau du coéfficient de K.

60

Si kcalcul # ktableau ,ce n’est pas adaptable. C’est à dire, soit le mouton est plus léger,ce qui peut causer la destruction de la tête du pieu, soit le mouton est très lourd, ce qui provoque l’enfoncement excessif du pieu. c. Exécution du battage des pieux. 

Préparation des pieux. - Les pieux sont disposés hors de la zone d’exécution. - Les pieux doivent être marqués les axes. - Pendant le transport, les pieux doivent être calés, la distance entre les calés et les extrémités est égale à 0,2l (où l est la longueur du pieu).



Battage des pieux. Après « la mise en fiche », on procède à vérifier et ajuster la position du pieu à travers de théodolite. On doit vérifier la position et la stabilité de la sonnete. - Les premiers coups, on doit frapper de manière légèrement. - Pendant le battage, on doit observer l’enfoncement du pieu. La pénétration du pieu ne doit pas être très vite. S’il y a une déviation ou inclination du pieu ,on doit ajuster immédiatement. Dans le cas imposible, ce pieu doit être arraché et rebattu de nouveau. - Quand les pieux sont enfoncés à l’approche de la profondeur désirée, on doit médir le refus du pieu.



Le schéma du battage On commence souvent du centre au dehors.

61

 Espacement des pieux Les pieux battus doivent être espacés de la valeur la plus grande entre celle suivantes : D ≥ 3d D ≥ 2,5.

Soit :

P 100

(m)

D - espacement des pieux P - charge portante d’un pieu (en tonnes) D – diamètre des pieux

 Les incidents trouvés pendant l’exécution des pieux. - Le pieu n’est pas encore battu jusqu’à la profondeur désirée mais il est difficile de l’enfoncer. (se trouver en obstacle) - L’apparence de ‘faux refusù. C’est à dire le pieu n’est pas arrivé à la profondeur calculée mais le refus est déjà atteint la valeur normalisée. - Si il existe une déviation ou l’inclination du pieu, on doit ajuster par des treuils. Dans le cas impossoble, on doit l’arracher et procéder à battre de nouveau. - Quand la tête du pieu est détériorée, on doit le couvrir par casque. - Quand le pieu est détruit pendant le battage, peut-être le poids du mouton choisi est plus pétit que la portance du pieu, on doit donc changer le mouton. - Pour arracher les pieux, on peut utiliser le treuil, la grue ou le vérin. - Pour couper les pieux : La partie en béton, on peut détruire à la main, la partie en armature, on peut détruire par la méthode de soudure. 

Arrachage des pieux et des palplanches.

62

On doit procéder à l’arrachage des pieux ou des palplanches lorsqu’ils ont été battus provisoirement afin de permettre l’exécution des installations de chantier ou lorqu’ils ont été mal battus. On considère un pieu ou une palplanche comme mal battu si sa déviation par rapport à sa position correcte dépasse 15cm pour un pieu et de 5cm pour une palplanche. Pour procéder à l’arrachage, on commence par ébranler le pieu par quelque coups de mouton et on ameublit si possible le terrain qui l’environne. Ensuite, on utiliser le matériel approprié à la nature du pieu, à sa longueur, à son emplacement : vérin à vis, vis, levier monté sur le terrain ou sur un bateau. Pour les palplanches, on utilise une mâchoire spéciale ou des mâchoires de fortune, consritué par deux fers en U accrochés à un treuil et une moufle ou enfin le marteau de trépideur ayant servi à enfoncer les palplanches, que l’on retourne et qui décolle la palplache en la soulevant. On note que d’une manière générale, l’arrachage est plus coûteux que le battage. 

Faux pieux Si l’un des pieux ou palplanche à battre n’est pas assez long et qu’on est obligé de l’enfoncer sous l’extrémité inférieure des jumelles de la sonnete, si de plus, on ne peut l’allonger, on utilise un ‘faux pieux’, généralement constitué par une pièce de bois, frettée aux extrémités, placée sur la tête du pieu ou de la palplanche à battre. L’interposition du faux pieu produit une inertie et diminue par suite le rendement du battage, aussi le prend ou le plus court possible.

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Faux pieu

1,2 à 1,5 m

Galopin de faux pieu

Collier

Sciure de bois et copeau

Plaque de tole 20 mm

Boulon Ø 25

Galopin de palplanche ou pieu

Pieu en béton

2.5. Pieux Franki Le pieu Franki est un pieu en béton monlé dans le sol; Le béton mise en oeuvre à la consistance de terre humide et est fortement damé par un mouton de 2 à 4 tonnes. 2.5.1. Mode d’exécution du pieu Franki Le pieu Franki est exécuté au moyen d’un tube de fonÇage par un procédé qui permet la mise en oeuvre de bé on fortement damé dans le sol. Le mode d’exécution qui comporte des variantes pour les cas spéciaux-est le suivant: Le tube de fonÇage est obturé hermétiquement à sa partie inférieure par un bouchon de béton, puis enfoncé dans le sol au moyen d’un mouton -dameur de 2 à 4 tonnes tombant en chute libre de plusieurs mètres de hauteur. Ce tube est en acier spécial de forte épaisseur et très resistant. La puissance de fonÇage du mouton est supérieure à celle de n’importe quel mouton à vapeur. Le damage s’effectue sur le bouchon qui entraîne le tube. Le tube atteint rapidement les couches résistantes. À

64

la profondeur désirée, le bouchon est expulsé en partie. Du béton très peu mouillé est versé dans le tube par petites quantités et chassé dans le terrain par le monchon. Il se forme ainsi dans le sol, comprimé jusqu’au refus presque absolu, un bulbe en béton qui donne un pieu une très forte assise. Lorsque la base du pieu est terminée, le fût est exécuté par damage,dans le sol de la quantité successive de béton tandis que le tube est progressivement relevé. Le béton est damé à raison au moins 20.000kg/m par métre cube. Le fût terminé se présente donc comme une colonne rugueuse étroitement gainée de terre comprimée, il est parfaitement solidaire de toute la masse du sol. En cas de nécessité, le fût est armé de barres longitudinales reliées par des spires en fils d’acier. Pendant le bétonnage, une hauteur suffisante de béton est maintenue dans le tube de faÇon à éviter toute pénétration d’eau ou de terre. d. Caractéristique générale du pieu Franki - Le diamètre du tube de fonÇage est choisi suivant l’importance de charger à supporter. La charge utile en compression(varie de 35 tonnes à 125 tonnes/pieu) -La charge utile en traction:10-25% de charge utile en compression -La longueur est assez grande.

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M outon

B éton versé pour exécution du bouchon

Bouchon de béton com prim é

Terre végétale

Bouchon de béton parfaitem ent R em blai étanche N appe aquifère T ourbé Le tube reste en place.Le bouchon de béton est expulsé en A rgile partie et le beston est introduit dans le tube G ravier portant

B é ton du fÛt

Profondeur de fon Çage B ase élargie

e. Le matériel Franki La machine Franki comporte (comprend): une plate-forme mobile sur rouleaux,galets ou chevilles,une jumelle de long de laquelle coulisse le tube de fonÇage, un treuil plusieurs tambours, commandant toutes les mainɶuvre nécessaires. Il existe plusieurs types de machines Franki adaptés aux nécessités, de la machine lourde ayant une jumelle de 25m de haut,jusqu’aux petites machine légères se plaҫant sur camion et montées en une demi-heure. Les machine Franki peuvent entreprendre tous les travaux de battage:Palplanches métallique en béton ou en bois,poutrelle métallique, pilots en béton ou en bois. 2.5.2. Pieux Frankis mixtes

66

Les pieux Franki sont appliqués dans certains travaux. Il est exécuté de faҫon suivant: - Le tube de fonҫage est enfoncé dans le sol jusqu’ à la profondeur requise; - Une base élargie est bétonnée par damage à refus. - Un pilot octagonal ou circulaire, en bé ton armé préparé d’avance, est descendu dans le tube et assis fortement sur la base par quelques coups de dameur. - Le tube de foncage est retiré du sol. • Pharses d’exécution des pieux Franki mixte

S ectio n s tran ve rsal du P ilot e n b éto n arm é

Ce mode d'exécution confère au pieux Franki mixte les suivants avantages: • La tête du pieu peut-être arasée à un niveau quelconque au-dessus du terrain, ce qui constitue un grand avantage pour l'exécution des fondations hautes, des fondations en terrain destiné à être remblayé par la suite etc. • Le pieu peut-être foncé dans l'eau Il convient donc pour les piles de pont, les appontements, les piers, etc. • Le fût étant lisse et de diamètre moindre que celui du tube de fonçage, le frottement latéral est très réduit.

67

• Ce pieu conserve une grande force portante due à la puissance utilisée pour fonçage du tube et à la base élargie en béton. • Dans les terrains chimiquement agressifs le fût peut-être recouvert d'un enduit qui le protège contre la corrosion. Le pilot n'est pas enfoncé dans le sol par battage; l'enduit ne peut donc être arraché comme il le serait pour un pilot ordinaire préparé d'avance. 2.5.3. Pieux Franki décarottés Dans certains terrain argileux, les pieux Franki doivent être foncés non par compression, mais par extraction de couches du sous-sol, soit parce que celles-ci sont incompressibles et qu'il importe néanmoins de les traverser pour chercher une assise en profondeur, soit parce qu'il faut éviter toute vibration ou ébranlement du terrain. L'exécution de ces pieux Franki forés, dits "décarottés", s'effectue au moyen d'une machine ordinaire et d'une cloche. Celle-ci est constituée par deux mâchoires cylindriques, coulissant dans un tronsçon de tube, lesté d'un mouton en acier. La cloche est descendue au fond du tube de fonçage; les deux mâchoires se remplissent d'argile, la couche est alors retirée et vidée grâce à un mécanisme spécial. Le tube de fonçage est introduit dans la cavité ainsi formée en utilisant le poids de la machine au moyen de câbles passant sur des poulies de rappel. L'opération est recommence jusqu'à ce que le tube ait attaint la profondeur prescrite. Le pieu Franki s'exécute ensuite de la façon habituelle.

Ascention de la cloche

Sortie de cloche Terre remplie

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Carotte d'argile extraite par le tube-cloche

2.5.4 Pieux Franki tubés: Nous exécutons, pour certaines foundations spéciales des "pieux tubés" composés d'un fourreau en tôle abandonné dans le sol et rempli du béton. Nous utilisons les pieux tubés en rivière; dans les terrains contenant des couches très molles, ou dans les terrains dont l'eau est agressive pour le béton etc. Certaines fondations requièrent des pieux une partie du fût dépasse le niveau du sol. C'est le cas, par exemple pour beaucoup d'ouvrages en rivière, appontements, murs de quai, piles de pont, etc.

Fond

Tube acier épaisseur 9 à 11mm

hautes eaux

Basses eaux Fond

Frette

Frette

Bouchon en béton armé Armature vertical

2.5.5. Pieux Franki de grand diameter Les pieux Franki peuvent avoir un très grand diamètre: un mètre et plus, grâce à des tubes, foncés par forage. Ces pieux de grand diameter peuvent avoir une base élargie.

69

Tube acier épaisseur 9 à 11mm

Ils sont utilisés pour les très fortes charges. Leur mode d'exécution ne diffère pas essentiellement du procédé Franki ordinaire. Sur le chantier, il va procéder comme suite: La machine fore le terrain, sans cuvelage jusqu'à argile dure, au moyen d'un outil spécial. Ou bien la machine Franki va foncer le tube de grand diamètre par battage sur la tête. Après l' exécution de la base élargie, le fût sera bétonné de la manière ordinaire. Le béton de la base et du fût sera vibré. Les pieux ainsi executes et armés offrent une résistance particulièrement élevée. 2.6. Pieux moulés dans le sol 2.6.1. Puits et barrettes - Grosses sections φ > 1,20 m - Faibles profondeurs Z ≤ 8 m a. Puits: - La section tranversale est carré et circulaire. - Exécutés à la tarière ou avec la benne de la pelle mécanique. - Ils sont coulés en pleine fouille ou à l’intérieur d’une buse d’assainissement ( sol pulvérulent ). - Ils sont non armés et realisés en gros béton. - Un plot ( ou en dé béton vient les coiffer et assurer la liaison à la structure) longrines B.A 100 à 150 cm

100 à 150 cm

en béton 60x60cm

<800cm Puits

b. Pieur ou barrettes excavées sous boue stabilisatrice ( Bentonite)

70

 Exécution - Les pieux ou barrettes sont confectinonnés dans un trou réalisé par l’extraction du sol au moyen d’outils très variés choisis en fontion du terrain. - La protectin du trou est assurée par une boue stabilisatrice, dont le niveau minimum dans le trou est maintenu suffisamment haut par rapport au niveau piézométrique dans le sol , de manière à empêcher la décompression du terrain. Dans certains cas ( terrains très mous et surcharges latérales importantes par exemple ) , le trou est protégé sur sa partie supérieure par une protection mécanique ( tubage un exemple). - Il est possible , si cela est nécessaire, de placer préalablement au bétonnage une armature sur toute la longueur du pieu ou de la barrette. - Avant bétonnage, le fond du trou doit être soigneusement nettoyé afin d’éviter un mauvais contact sol-pieu à la base, source de tassement plus ou moins importants. Eventuellement la suspension de bentonite chargée de sable et limon sera remplacée par de la suspension fraiche, de manière à éviter les décantations sur le fond du trou.

71

Le bétonnage est fait au tube plongeura.

a= mise de tube d’appui

e= Descente de la trémie (de tube plonguer)

b=Forage( avec bétonnite)

f= Traitement du sediment

c= Nettoyage de trou

g= arrivée du béton

d= Descente du cage d’acier

h=Sortie du tube

c. Barrette: - Sections:

72

- Protection de la tête du trou à réaliser avec moyen de murets-guids ou d’un caisson métallique. - Outil principal: grappin hydrolique. Et le procédé est même pour les pieux excavés sous boue stabilitrice • Avantages de cette méthode Exécution rapide, contrôle de qualité facile, moins polluante. • Désaventage: Cette méthode demande des équippements spésifiques d’un cout élevé et de main d’oeuvre de qualification. 2.6.2. Parois en pieux: Exécution : Les parois sont exécutées normalement en utilisant la technique des pieux forés avec fourreau provisoire. a. Parois en pieux sécants : - Exécution de pieux impairs (1,3,5,7…) par extraction des terrères. -

Bestonnage de ces pieux par béton dosé à 200 Kg/m3 ciment à prise lente et gravier 4/16 pour faciliter le découpage. Les pieux ne sont pas armés.

73

- Lorsque le béton a fait sa prise mais avant que le durcissement , les pieux pairs ( 2,4,6…) soient successsivement exécutés en utilisant un tube de forage équipé d’une trousse spéciale. - Mise en place de la Cage d’armature dans les éléments pairs. - Bétonnage des pieux pairs au moyen de béton normal. •

Dimentions: φ 800, 970,1080, et 1180 mm

• Distance minimale de l’axe du pieu aux obstacles: 2,5m • Longeur: courante 20 m Schéma d’exécution :

1e phase

1 2e phase

Pieux impairé non-armés 7

5

3

Pieux paires armés 1

2

3

4

5

6

7

8

*Fontion: Ces parois servent essentiellement comme parois de soutènement des terres. b.

Parois en pieux jointifs • Exécution:

- Forage du trou par extraction des terres au moyen d’outils très divers. - La protection du trou par une suspension de bentonite. - Mise en place des armatures après le nettoyage du fond et éventuellement, remplacement de l’eau par de l’eau proper , de manière à éviter les décantations

74

sur le fond du trou. -Bétonnage des pieux pairs • Dimensions : diamètre de 800mm à 1800mm. • Longueur : dépend du probleme • Fonction : Elle a une double function : -Assurer la transmission des charges verticales à un terrain résistant -Assurer une function de soutènement . • Distance minimale de l’axe du pieu aux obstacles : 0,25m +/2 Schéma :

1 2 3 4 2.6.3. Parois excavées sous boue stabilisatrice. a, Parois moulées dans le sol: Exécution : - Construction des murets-guide: Exécution de la tranché par extraction des terres au moyen d’outils choisis en fonction des terrains rencontré . - Nettoyage du fond de l’excavation et recyclage de la boue afin d’obtenir un bétonnage correct. - Mise en place de la cage d’armature. - Bétonnage du panneau au tube plongeur descendu jusqu’au fond de l’excavation •

•

Dimensions : section rectangulaire o en T épaisseur 400mm à 1500mm

•

Profondeur : pas de limite.

• Fonction : utilisés pour substituer les parois de soutenement permanents ou temporaries ainsi que des écrans étanches .Ces parois servent

75

également souvent de foundation profonde portante. Tubes jointifs:

2

1

76

1

a) Murets-guides

c Bentonite propre

S uspension de bentonite

Bentonite mal propre

b

P laque en acier d

e

Mise en place des arm atures

Sortie du plaque Tube en plonguer Be'tonnage en acier f g

77

f. Parois excave’ à la boue stabilisatrice préfabriqué • Exécution : L’excavation est de même manitère pour le cas antérieur et puis on doit substituer la boue par un coulis de scellement des panneaux préfabriques. Descente des panneaux préfabriqués qui sont enclenchés mécaniquement par un crochet de pied et soit maintenus suspend sur le muret-guide jusqu’a la prise du coulis de scellement

C oulis de cellement

Un joint “Water stop” gonflable entre panneaux ou tout autre type de joint permet. d’obtenir une très bonne étanchétité • Dimension de panneau : Variables suivants les projets ( épaisseur 300 à 600mm) • Fonction : soutènement a) Excavation d’un élément de parois sous coulis de bentonite par benne autoguide’ b) Mise en place du coulis de scellement par… rampe de distribution c) Descente du premier panneau sous coulis de scellement d) Descente du panneau adjacent

78

Tirant

Tirant

Tirant

2.7. Les soutènements en palplanche 2.7.1. Généralités Les palplanches forment une classe particulière de soutènement que l’on réalise par des rideaux continus, formés de pièces jointives enfoncées dans le sol par le battage, préalablement aux fouilles . On s’en sert lorque’on a à soutenir des terres don’t la consistance est telle qu’elles ne permettent pas l’exécution économique de fouilles légèrement blindées. Les rideaux de palplanches peuvent être étanches par eux-mêmes ou rendus tels par un procédé quelconque; ils se prêtent alors à l’exécution de travaux dans l’eau ou dans la terre gorgée d’eau. Les palplanches sont emplayées soit à titre provisoire, pour réaliser des enceintes permettant l’exécution de travaux de fondation ou de batardeaux, soit à titre définitif, lorsqu’elles sont incorporées dans les ouvrages comme soutènement de pied de berges ou de talus, soutènement pour murs de quais, piles et culées de ponts, petites écluses, môles, jetées, enceinte autour de massifs de fondation à fin d’encoffrer un terrain fluant ou boulant et de le protéger contre les affouillements et les filtrations. 2.7.2. Les palplanches en bois Le bois a été employé depuis très longtemps pour constituer des rideaux de retenus. L’emploi des pieux en bois jointifs, pour retenir la terre et l’eau, remonte à la plus haute qntiquité, à l’époque des cités lacustres: on emploi d’abord des tronçs d’arbres,puis des pièces de bois équarries, et enfin les palplanches proprement dites. a. Caractéristiques des palplanches en bois: - Bois utilisés: Hêtre, Sapin

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- Dimensions habituelles: - Largeur: 20 à 35 cm - Longueur: 7 à 10 m - Epaisseur: variable selon la longueur

Longueur(m)

3

4

5

6-7

8-9

10

Epaisseur(cm)

10

12

14

16

18

20

Ensuite 1 cm en plus par 1 mètre en plus + Formule empirique: e = 0.04 + 0.02H (m) Où: e – épaisseur de palplanche H – Hauteur entre le terrain d’assise et le niveau d’eau + L’autre formule:

5H 3 e= Rb

Rb : Résistance du bois à compression(Kg/c2) b.Assemblage des palplanches en bois: A grain d'orge

A raimure et languette

A recouvrement

80

Les rideaux de palplanches en bois sont souvent formés de panneaux limités par des pieux en bois espacés de 1,5 à 2m. Ces pieux sont réunis, soit par des moises entre lesquelles passent les palplanches, soir par des longrines boulonnées sur les pieux et contre lesquelles sont battues et clouées les palplanches Palplanche

Longrine

Taquet

Pieux en bois D=15 à 25cm

Boulon en acier

Frette serie à chaud épaisseur:25mm à 40mm

6 à 12 cm

c. Battage des palplanches: - A la tête: Afin d’éviter la fissuration de la tête des palplanches pendant leur battage, on la coiffe d’une frette en acier forgé de 2 à 3 cm sous la tête. On en lève la frette après le battage afin de la réuliser -

A l’extrémité inférieure des palplanches est taillée en pointe asymétrique et munit d’un sabot en tôle en tôle

e= 2mm

Sabot de palplanche en bois

- Equipement: On peut utiliser les outils employés dans le battage des pieux come: Mouton à chute libre, mouton à vapeur et mouton à trépider.

81

- Le procédé est le même pour les pieux 2.7.3. Palplanches en béton armé Les palplanches en béton armé sont surtout employées lorqu’elles peuvent être incorporées dans les ouvrages à titre définitif. Elles peuvent, contrairement au bois, émerger de l’eau sans inconvénient a. Palplanches en béton armé préparé d’avance(Préfabriqué) Dans ce cas, on contruit sur le chantier, préalablement aux travaux de fouilles, des palplanches formées des pièces en béton armé, qui sont ensuite battues dans le sol par emboîtement. - Assemblages: Il existe divers types d’assemblages. Les plus courants sont réalisés par grain d’orge - Battage des palplanches: Lorsque le battage se fait dans un terrain consistant, les palplanches sont munies de lardoire à leur pied. Leur partie inférieure est ,oulée en forme de biseau de manière à ce qu’une buttée de terre développée sur la face oblique ainsi réalisée, provoque pendant le battage, en serrage de la palplanche contre sa voisine. -La tête: est protégée des coups de marteau par un chapeau formant coussin élastique . Dans de nombreux cas ,pour obtenir un enfoncement facile de la palplanche dans le sol,on est obligé de désagréger préalablement le terrain par lançage d’eau sous pression. Les panplanches en béton armé ne peuvent pas général être arrachées en vue de leur réemploi , on les emploie souvent pour les murs de quai ou comme para fouille destinée à consolider des berges. -Équipement du battage: Le même pour les palplanches en bois.

82

60cm

11cm

3mm

Vue latérale

Vue frontale

b.

Palplanches en béton armé moulées dans le sol.

De même que l’on a imaginé des pieux moulés dans le sol,on peut réaliser par un procédé analogue des panplanches moulées dans le sol. C’est ce qu’a fait la firme Franki de la façon suivante: - Les panplanches sont constituées par des panneaux de 1m de largeur en général , 0.20m d’épaisseur et la hauteur voulue qui se soudent un à un dans le sol en cours de bétonnage pour constituer un écran continu sur une grande longueur. - Elles sont exécutées au moyen de deux caissons en acier de section rectangulaire,sans fond.Les caissons sont enfoncés alternativement au moyen munie d`un mouton à chute libre.La même machine sert à l’arrachage et le soulèvement du caisson,par l`intermédiaire de moulages. er 1 phase:Fonçage du premier caisson. 2ème phase: Le premier est foncé à la profonde voulue. 3ème phase: Le deuxième caisson est battu au côté du 1er caisson. 4ème phase: Une armature est placée dans le 1er caisson.Après la mise en place de l’armature ,le 1er caisson est rempli de béton par un goulotte, ensuite soulevé lentement par les câbles de moulages.

83

5ème phase: On se trouve un panneau bétonné dans le sol. 6ème phase: Le 3ème caisson enfoncé à côté du 2ème caisson.On procède alors au bétonnage du 2ème caisson,les phases se succèdent dans l’ordre qui vient d’être indiqué. Remarque: • Le procédé a eté appliqué sur des profondeurs de 8m au maximun avec 0,3m d’épaisseur. • À la partie inférieure,le caisson est obturé ,préalablement à l’enfoncement dans le sol par une plaque de tôle ou de béton. Mouton Casque

ere

eme

1 phase

2 phase

eme

3 phase

Le caisson en cours de fonçage er

1 caisson à fond

ème

2 caisson à fond

Caisson

eme

4 phase Arrivé de l'armature et béton du caison

eme

5 phase Élément bétonné

eme

6 phase Fonçage du 3eme caisson

2.7.4. Palplanches métalliques. a,Généralités. Un rideau de palplanches métalliques est constitué,d’une manière générale,par une paroi ondulée,réalisée par un profil spécialement de laminé à cet effet et ayant

84

une grande résistance.La paroi est formée de pièces jointives,enfoncées successivement dans le sol.Chacune de ces pièces est la palplanche proprement dite. Elles peuvent pénétrer dans la roche tendre. Elles servent non seulement de batardeau,mais encore de blindage des fouilles,de soutènement définitif de murs de quais,des consolidations de berges,etc... b,Avantages des palplanches metalliques. -Elles se lissent battre dans des terrains très compacts et pierreux. -Le battage est rapide et ébranlement est relativement faible. -Peut être arrachées et resservit un grand nombre de fois. -Leur résistance très élevée au flambage et à la flexion ,ainsi que leur étanchéité. c,Classification des palplanches métalliques. •

Panplanche U ( Larsen )

•

Palplanche S (terres rouges)

•

Palplanche Z ( Belval)

•

Palplanche V ( Goutière Rombas)

85

• Palplanche à âme plate ou rectiligne d. Accrochage des palplanches • A griffes et bourrelets. (possibilité de rotation)

• Joint en queue d’aronde

• Join à crochet

• Joint composite

2.8 Battage et arrachage des palplanches 2.8.1. Battage: a.Choix du mouton:

86

Il depend de la nature du terrain, des dimensions et du type de palplanches utilisées. On peut utiliser les moutons habituels comme: moutons à chute libre, mouton à vapeur et mouton de trépideur. À nos jours le mouton de tr1pideur (diesel) et les vérins hydrauliques de plus en plus remplacent les moutons à chute libre et les moutons à vapeur. b. Méthode de battage: • Pour obtenir un alignement convenable, il faut assurer un guidage parfait des palplanches pendant le battage. Les guides peuvent être appliquées directement sur le sol et calés d’une façon quelconque. • Dresser et emboîter d’abord toutes les palplanches en leur donnant une faible fiche( 1m par exemple). Une fois mise ainsi en fiche, les palplanches sont battues par passe 1m à 1,5m maximum. Ce procédé, qui est évidemment long temps, mais donne d’excellents résultats. • • •

Lorsqu’il s’agit de battage dans l’eau, les guides sont fixés à l’échafaudages de battage au niveau le plus bas que possible ( jusqu’au niveau de l’eau). Le battage de la 1ẻme palplanche doit s’effectuer avec la plus grand soin. On coiffe aussi un casque à la tête de palplanche.

• On peut utiliser la méthode de lançage de l’eau sou pression pour enfoncer les palplanches. • On doit dresser un graphique, donnant en abscisse le temps ou le nombre de coups et en ordonnée, les profondeurs atteintes par le pied des palplanches. • Un tel graphique permet de constater tous les incidents du battage: rencontre d’une grosse pierre, désemboîtement, arrivée de pied sur le terrain résistant,etc.

87

PARTIE B 88

TECHNOLOGIE DU BETON

La technologie, c’est la science des procédés auxquels les produits naturels doivent être soumis pour développer leur utilisation au profit de l’industrie, c’est la science des procédés et les moyens mécaniques des méthodes qui touche à la fabrication. En fermes simples, la technologie du béton englobe donc toutes les connaissances qui ont trait à la confection du béton. La connaissance de technologie du béton est pour celui qui travaille avec ce dernier beaucoup plus importance que pour les autres matériaux de construction du fait qu’il est confectionné soit dans la fabrique à béton frais sur le chantier proprement dit ou encore qu’il y est amené comme béton frais et ensuite mis en œuvre dans sa forme définitive. La qualité finale ou produite dépend de divers facteurs et sa résistance ne peut être constatée qu’ultérieurement, sa réalisation exige donc un soin particulier et un contrôle sévère. Le béton est un matériau dont la qualité appartient à l’exécutant, contrairement à l’acier par exemple dont la qualité peut être contrôle au préalable. Le béton est en principe composé de 70 à 80% de granulats (agrégats), de 10 à 15% ciment, de 15 à 20% de l’eau et de 2 à 5% d’air (en pourcentage du volume). Les granulats adhérents lé uns aux autres aux moyens d’une matrice de ciment contenant des espaces capillaires remplis d’eau pour une part et remplis d’air pour

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une autre part. La matrice de ciment ou pâte de ciment durcie se forme à la suite de la réaction du ciment avec l’eau. En raison de son faible résistance à la traction, le béton n’est pas conçu pour les poutres et les plaques. Ces poutres ou plaques travaillent en flexion, c’est - à dire que la matériau est comprimé dans sa poutre supérieure et étiré dans sa partie inférieure. Dans ce cas, l’acier est placé dans la partie inférieure, donc destiné à travailler à flexion et maintenant l’élément constitué de béton et de l’acier appelé : ‘‘ Béton armé ’’.

Chapitre I COFFRAGES 1.1 Introdution : Le béton frais est un matériau facile à mettre en œuvre et peut en principe prendre une infinité de formes. Excepté pour un béton projeté, un coffrage est indispensable pour donner au béton la forme et la texture de surface souhaitée et le soutenir. Durant le processus de prise et de durcissement. Le coffrage est en outre un élément dont il ne faut pa sous- estimer le coût. Celui- ci peut en fonction de l’élément à couler et du choix du système de coffrage représenter de 25 à 75% du prix de revient du béton. 1.2 Caractéristiques des terrains de terrassement Leur classement nécessaire pour organise les analyses est subjectif. On peut proposer des ranger en tirers failles suivant l’action principale qu’il subissent du béton poussée, frottement, ou poids). Dans ces familles, nous distinguerons ensuite les réponses apportées aux problèmes d’organisation des travaux. a) Coffrages pour parents verticaux

90

b) Coffrages grimpant, auto grimpant, console de harrage, traditionnels ou banches, poteaux, fondation, coffrage, de tunnels. c) Coffrages glissants Pour parement verticaux, ou pour parement plus ou moins obliques. d) Coffrages horizontaux Coffrages et étaiement de dalles, table, de coffrage, coffrage tunnels, coffrages de poutre et pontiers. 1.3 Les matériaux de coffrages. Les coffrages sont généralement constitués des parties suivantes : La paroi de coffrage : C’est la partie qui se trouve directement en contact avec le béton frais. Elle est habituellement en bois, en métal, en matériaux synthétiques ou en béton. La construction portante (l’échafaudage) généralement à base de bois, de métal ou d’une combinaison des deux, parfois de béton. Les raidisseurs de stabilité et de flambage, les contreventements, généralement à base de bois ou de métal. a) Le bois : Il est utilisé pour réaliser toutes sortes de coffrage courbes. Il est à travailler et remettre dé assemblages simples. Enfin, c’est un bon isolant et supporte très bien les vibrations. Nombre de fois d’utilisation est limité. b) Métal : L’acier est un matériau homogène. Il possède une résistance et une rigidité importante, grande durée, il n’absorbe pas l’humidité, divers forme. Le domaine d’utilisation de l’acier est très étendu. Nombre de fois d’utilisation est grande. Inconvenients : Le poids spécifique élevé, des éléments lourds, difficiles af manipuler, formation des rouilles. L’acier survient pour la production de grandes séries d’éléments identiques. c) Matériaux synthériques : Ces matériaux sont de plus en plus souvent utilisés. Ils sont résistants à la corrosion, légers, permet de réaliser toutes formes. Les matériaux synthétiques sont également utilisés comme coffrages perdus ( pour remplir les vides dans un plancher, revêtement de caractères architectoniques ou isolants) Etc… d) Béton : Le béton (généralement armé ou précontraint) est souvent utilisé pour concevoir des éléments de coffrages perdus ou permanents.

91

Disposition générale pour les coffrages : Chaque coffrage doit : - Conduire à la forme souhaitée en tenant compte des tolérances admises. - Reprendre toutes les charges en présence, sans de formation ni déplacement inadmissibles. - Être facile à déplacer, à monter ( Y compris la fixation des armature, écarteur, etc. ) et à détacher ( sans dégradation de la surface du béton). - Permettre un bétonnage et un durcissement optimum. Coffrages et aspect extérieur du béton Afin d’obtenir une surface de béton aussi homogène et uniforme que possible, chaque face de coffrage en contact avec le béton doit répondre aux quatre exigences suivants : -Les caractéristiques de surface doivent être constants ( l’absorption d’eau joue ici un rôle important). -L’étanchéité du coffrage est indispensable. -Le coffrage doit être prope 1.4 Système de coffrage 1.4.1 Coffrages de fondation Coffrages de fondation, de gros mur et de grand massif. a.Coffrage de Fondation isolée P lan c h er

B u tée

T ra v e rse

B u to n

b.Coffrage de gros mur

92

T?ants Poutre Plancher écarteur ou espaceur

< 8m

c. Coffrage de grands massifs

Tendeur Contre fiche

Calé

1.4.2. Coffrage pour parois et colonnes. épaisseur de la paroi Longrine Tirant

Planche

Contre - fiche Poutre

93

•

Progressivement, les poutres et longrines en bois pour en augmenter l’efficiente: moins tirants, possibilités de l’utilisation de panneux plus grands et plus maniables. Panneau de Coffrage en multiplix

Longrine

Poutre

• Coffrages des colonnes.

94

40 - 80m < 2,5m

Ouverture pour couler le béton

Ouverture pour couler le nettoyage

Ouverture réservés à poutre et poutrelle

Cadre métallique

Joue

Traverse

95

Fil à plom b

Figure 1 – Coffrage des poteux traditionnels (en bois) M u ltip lix

R aid isse u r

P o u tre d e c ein tu re

Figure 2 – Coffrage de colonnes avec ceinture et longrines en bois • Coffrages de colonnes en acier (Section rectangulaire).

-

• Coffrages de poteux sont constitués par une caisse à 4 panneux (poteux rectangulaires) dont, l’épaisseur a été calculée ou choisie. Le raidisseur de panneux s’effectue par des cadres simples ou double, places tous les 80 cm en bois ou en acier ( serre – joints ).

96

-

Il faut ménager une ouverture dans le bas du coffrage afin de permettre le nettoyage avant mise en place du béton. Dans le damage à main, il est préférable de monter bétonnage, afin d’obtenir un meilleur damage en tous point • Coffrage de poteau en acier (section rectangulaire. Le coffrage du poteuu en acier comporte des éléments que leurs caractéristiques sont les suivants - Plaque d’acier de 1,5 à 4mm d’épaisseur. - Longueur : 1,5 à 2,5 m - Largeur: 16,20, 30 cm. - Raidissage par cadre en fer et traverse. - Poids par m2 de coffrage: 43 à 70 kg/m - Assemblage des éléments par crochets. - Nombre de réemplois : 50 – 300. Montage de coffrage: - Coffrage formé par deux demi – coquilles de largeur constante et longugeur variable.

Crochet

Variable Coffrage à piston: Largeur constante, longueur variable nombreuse position, intermédiaries, pas de trous dans le peau coffiante. variable

Constante

-

97

variable

- Coffrage en aile de Moulin, largeur et longueur variables.

variable

-

Coffrage du Poteau de section polygonale.

62.5

25

75

700

105

100

500

Double ceinture en profiles

50

Contreplaqué 21mm

25

Raidisseurs verticaux en profiles tôle pliée

Entretoises ?15

1.4.3 Coffrage de tunnels Les coffrage de tunnels répondent tous à deux suggestions communes : pas de grue, et absence de place. Leur conception est bien sur dépendante de la function du tunnel mais aussi de son mode d’exécution : le revêtement est-il fait pendant la période de creusement ? Comment circulent le marinage, le matériel et les homes?

98

Le radier est-il execute avant les pieds droits ? Selon fa forme et les diménions de la voûte quel temps doit –t-on ? Peut-on travailler à postes ? Les analyses conduiront soit à un coffrage unique (non télescopique), soit télescopique. a. Coffrage non télescopique Utilisés pour les tunnels de faibles longueur, des galléries très sinueuses, des section très petites ne permettant pas le télescopique, etc. Figure 3: Coffrage non télescopique L’ordre d’exécution du coffrage: Dépose du masque Mise en place transporteur Mise en place des tendeurs Mise en contact du sommier du transporteur avec la voûte du coffrage Dépose du calage en bas de coffrage Repliement des volets des pieds droits (s’il y en a) Repliement des pieds droits (avec les tendeurs) Abaissement du coffrage (avec les vérins) Déplacement de l’ensemble Nettoyage et huilage Relevage du coffrage Dépliage des volets de pieds droits (s’il y en a) Réglage du coffrage (recouvrement 5cm sur l’anneau précèdent) Calage et bétonnage des pieds droits Pose du masque Le radier du tunnel peut être exécute en avance ou à la fois de pieds droits et voûtes. b) Coffrage télescopique Afin de travailler en continu en “masquant” les temps de durcissement du béton, on peut employer un jeu de deux coffrage (on plus). La longueur du coffrage determine par “l’apprentissage” sur le chentier après une période d’exécution. Ces coffrage doivent être repliables pour pouvoir passer avec leur transporteur dans un coffrage identique déjà en place. Dans le cas de galléries de diamètres assez grands, on peut faire passer deux voies de services : la première pour du coffrage enjambant et le deuxième pour le marinage.

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La vitesse d’avancement du revêtement peut alors égaler celle de la perforation. COFFRAGES TÉLESCOPIQUE

Portique

Coffrage té lescopinque pour tunel à section policentrique. Ce type de section est souvent rencontré dans les tunelssoutiers

Coffrage télescopique pour galerie circulaire crulée entiere

Coffrage télescopique pour galerrie en fer chevel avec radier coulé en deuxieme phase et transporteur à mât central.

c) Portique. • Charpente centrale : Robuste et économique, employé généralement dans le petites galeries du fait manqué de place. Inconvénient : elle obture le passage

Tendeur

Figure 4 : Charpente cetrale 100

Charpente en portique enjambant la voi de service permettant de conserver l’usage de celle-ci. Sa longeur devra être supérieure au coffrage pour permettre le repliement de celle-ci Coffrage

Portique

Tendeur

Figure 5 : Charpente en portique d) Phases pour un bestonnage discontinue. Le procédé est successivement exécuté. 1e phase :

2e phase :

A C C'

- Bétonné - Décoffré

C' B B'

- Bétonné - Décoffré

C'

A

B

C'

A

B

- Coffrage

B'

- Coffrage

C

1.4.4 Coffrage grimpant On l’appelle aussi “ Cofrage barrge ou console … tenu en tête “. Il fait appel à toutes les techniques que l’on peut rencontrer dans les différents types de coffrages pour les parements verticaux. La plupart du temps il n’est tenu qu’en pied par un ancrage et en tête par en tirant, ce qui limite pour des raisons de poids et donc de prix. Sa hauteur de béton coffré à 3m, 3.50m environ.

101

Son poids avec tous ses équipements rapport à la surface coffré aviosine les 200 kg/ 1. Les éléments de coffrage a. La peau : Peut être en bois ou en métal -

Tôle 4mm d’épaisseur : 100 fois de réemplois.

-

Contre –plaqué bakélisé de 20mm : 10

-

Bois agglomérés bakélisé de 22mm : 5 → 10 réemplois.

20 réemplois.

b. Ossature : Peut être en bois ou en métal ou mixte. L’ensemble de la peau et de l’ossature doit résister aux efforts de poussées exercées par le béton. Généralement ces efforts sont équilibrés par des réactions d’appuis mobilises dans les ancrages en pied du coffrege, noyés dans le béton durci de levée précédent et en tête de coffrage dans les tendeurs. c. Pincement La zone “pincé” doit être étanche. Or, le béton de cette zone a été moulé par la partie supérieure de la peau du coffrage pendant l’exécution de la levée précédente. On a donc un problème du à la difrérence de planéité entre le haut et le bas du coffrage. D’ou intérêt de laisseer un maximum de souplesse à la zone de coffrage effectuant pincement et étanche cette zone an la calfeutrant avec un “compribaude” ou du mortier avant bétonnage de la levée. d. Arase du béton L’idéal est de faire correspondre le rebord supérieur de la peau de la banche à l’arase du béton. Le chef du chantier voit ainsi aisément le moment ou il doit arrêter le coulage du béton. e. Calage et réglage Destiné rattraper les imprécisions de la levée, et celle de l’implantation de l’ancrage. f. Bouton

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Pour régler la verticalité et pour tenir la banche “à vide” contre les efforts du vent (pouvoir travailler en compression et en traction.

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Tirant du tendeur Passerelle de betonnage

Ossature

A rase du Beton

Bouton

Pincement

Calage et reglage

Passerelle supporte de coffage A ncrage

Figure 6: coffage grimpant

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Remarque : L’ouverture du coffrage peut être conditionée par une durée de protection du béton contre le froid, ou par une résistance minimale du béton de 5 MPa. On peut constater les ruptures de charge de travail pour la main d’œuvre. Pour remédier, on doit analyser de nouveau sur le chantier.

Démarrage du coffrage L’analyse de cette phrase est à tord, trop souvent négligée. Pour un ouvrage de 30m réalise par la levée de 2,5m, le nombre de levée sera de 15m. Sur les 15 levées, 3 au moins seront particulières. 1.4.5.Coffrage auto grimpant C’est un coffrage grimpant équipé de son système pore de levage ( vérin hydraulique, treuils ou tire-forts) lui permettant de monter de la levee n à la levée n+1 sans aides d’une grue. Le coffrage est onéreux qu’un simple grimpant du fait de son alourdissement par un système complexe de charpente, et de mécanique, mais il est particulièrement appréciable par d’autres manutentions. 1.4.6. Coffrages traditionnels de bâtiment et banches. Ces types de coffrages ne sont pas seulement employés pour les murs des bâtiments mais aussi pour des voiles de grande hauteur. Pour les travaux d’exécution, on doit avoir un support pour poser le coffrage, en bâtiment, c’est le plancher bas de voile par des tirants pour équilibrer les efforts de poussée du béton sur les banches en vis-à-vis. La hauteur de la levee sera alors uniquement limitée par la possibilité de bien mettre en place le béton (Problème lié à la densité des armatures et à l’épaisseur du voile). On exécute sur la planche une “talonnette” de 10cm de hauteur environ bien implantée par legéomètre, sur laquelle on pince le coffrage. Les tyrants sont relativement aisé à placer dans le cas des voiles peu épais et peu ferraillés de bâtiments. En revanche, dans le cas de voiles d’ouvrage d’art (voiles de culé de ponts) ou de murs haut, épais et fortement ferraillés, le passage des tirants devient difficile et source de perte de temps.

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Figure 1 : Coffrage traditionnel 1.4.7. Le “coffrage tunnel” C’est un outil coffrant en même temps les voiles et les dales. Ils soit être complets par de banches traditionnelles pour coffrer les faces extérieures des pignons. Avec des “batteries” de coffrage tunnel,on peut réaliser très rapidement les étages répétitifs d’un immeuble dont les planchers portent des murs de refend à mur de refend; on coule en une seule fois les voiles puis les dalles. Il faut prévoir une charpente que l’on accroche en console sur la façade pour sortie les éléments du coffrage après le décoffrage et les passer avec la grue sur le niveau qui vient d’ être réalisé.

Figure 2 : Coffrage tunnel

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1.4.7. Coffrages glissants 1.

Généralités

Le terme coffrage glissant se réfère à une construction de coffrage qui se déplace régulièrement tandis que le béton est place dans le coffrage. Un coffrage glissant n’est pas comme un coffrage habituel, dressé pour maintenie le béton en place puis dé monter lorque le béton a acquis une résistance suffisante. La méthode de travail avec un coffrage glissant ressemble plutôt au processus d’extrusion des métaux. Le béton frais est coul é à la partie supérieure du coffrage et il est dégage (en début de durcissement) de la partie supérieure du coffrage, lors de son passage dans le coffrage, le béton prend la forme souhaité. Mais à l’opposé de ce qui passe pour l’extrusion des métaux, le béton est immobile et c’est le monde qui se déplace. On utilize dès lors des coffrages glissants pour des structures dont la section ne varie pas trop sur la hauteur à réaliser. La technique du coffrage glissant peut être appliquéé entre autres pour les types de constructions suivants : ♦ Constructions verticals pour lesquelles l’épaisseur des parois et la coupe horizontale restent constantes sur toutes la hauteur.  Constructions verticals pour lesquelles l’épaisseur des parois et la coupe horizontale change suivant la hauteur. ♦

Constructions présentant une légère partie par rapport à la verticalité

♦

Constructions horizontals, par exemple bandes de contrebutage.

Les glissements périodique du coffrage, caractéristique du système, exige des équipes de jour et de nuit sur 24h. Un contrôle est nécessaire pour s’assurer que le coffrage reste bien horizontal et dans la direction souhaitée. On prévoira une planification détaillée afin d’éviter l’interruption du travail par suite d’un manqué d’approvisionnement en matériaux ou en matériel ou d’équipes insuffisantes. 1. Conditions et avantages des coffrages glissants. a. Conditions d’utilisation d’un coffrage glissant.

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• On peut envisager l’utilisation d’un coffrage glissant soit lors de l’établissement du projet par l’architecte, soit lors du choix de la méthode d’exécution par l’entrepreneur. Dans ce dernier cas l’entrepreneur doit faire appel à des spéchialistes ayant l’expérience de cette méthode. • L’ouvrage à réaliser doit conserver la même forme sur toute la hauteur. Un changement de forme géométrique (par exemple passage d’une section carré à une section circulaire) n’est pas possible en cours de glissement du coffrage. Certaines variations dimensionnelles sot néanmoins possibles. • L’ouvrage doit avoir une hauteur suffisante. Si la hauteur est trop faible, l’avantage du travail en construire set réduit. • Le nombre d’ouvertures doit être aussi que possible, car elles augmentent la difficulté du travail. • L’exécution doit être confiée à du personnel expérimenté aussi bien pour la direction de l’opération d’un coffrage glissant • Le délai d’exécution est court grâce à l’exécution simultanée d’un grand nombre de tâches et parce qu’on travaille jour et nuit. • Les couts de construction d’un coffrage glissant sot réduits à un minimum, puisqu’un seul coffrage doit être prévu pour toute la structure. • En outre, certains éléments des coffrages glissants sot standardisés, ce qui permet de les utiliser sur plusieurs chantiers. • Des ouvrages de très grande hauteur peuvent être réalisés dans des délais d’exécution minmum. • Les équipes sont plutôt réduites. Par contre, les salaires sont plus élevés que pour d’autres travaux puisqu’on travaille en plusieurs fois et qu’il faut donc prévoir des supplesments pour lé travaux en dehors des horaies habituels. 2. Domaines d’utilisation des coffrages glissants. Les coffrages glissants peuvent être adaptés aussi bien aux ouvrages unitaires qu’en génie civil ou en bâtiment, par exemple : − Silos − Tours (cheminé, chaateaux d’eau …) − Noyaux d’immeubles-tour. − Piles de ponts. 3. Description d’un coffrage glissant :

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a) Coupe d’un coffrage glissant 1.Poteur d’armature 2.Tige support de vérin ou barre de montée ou barre d’appui. 3.Vérin 4.Chevalet 5.Passerelle ou plate-forme supérieure ou de travail. 6.Passerelle ou plate-forme extérieure de circulation. 7.Raidisseur horizontal 8.Peau de coffrage 9.Fourreau des tiges supports des vérins. 10.Passerelle ou plate-forme inférieure intérieure. 11.Passerelle ou plate-forme inférieure extérieure. 12.Le béton 13.Console de couronnement 14.Poutraison b) Dessin en perfective du coffrage glissant donné à la figure au dessus. c) Pièces d’un coffrage glissant • Coffrage glissant : Le proprement dit est costitué de la peau de coffrages et des raidisseurs. Il existe une paroi intérieure et une paroi extérieure, complètement indépendantes l’une de l’autre. La peau de coffrage a en général une hauteur limitée entre 1 et 1,25m. Habituellement, on a deux raidisseurs par hauteur de peau de coffrage, parfois il y a en a trois. Le coffrage peut être : − Entièrement en bois. − Entièrement métalique. − Mixte, c’est-à-dire avec peau de coffrage en bois et ossature métallique ou peau de coffrage en tôle et ossature en bois ou métallique. • Chevalets :

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Les chavalets peuvent avoir différentes formes selon le procédé la forme d’un H. Chaque chevalet a deux montants dont la distance est réglable selon l’épaisseur du mur. Des ferrures sont prévues aux montants pour la fixation des raidisseurs de coffrage. Les chevalets doivent empêcher que les coffrages s’écartent sous l’effet de la pression du béton. L’ensemble du coffrage ainsi que tous les accessoires sont fixés à ces chevalets et cntrainés verticalement par ceux-ci. Ces chevalets sont acutellement presque toujours en acier, auparavant ils étaient en bois. • Vérins : Les vérins sont solidaires des chevalets et montant l’ensemble du coffrage en s’agrippant aux barres d’appui au moyen de griffes. Les vérins sont pneumatiques, hydrauliques ou électriques. Les vérins peuvent actionnés simultanément ou indépendamment, ce qui nécessaire pour les corrections. Les vérins de différences marques sont presque tous concus suivant le même pricipale : Une groupe de mâchoires supérieures et une groupe de mâchoires inférieures fonctionnant alternativement sous l’action de la pression de l’huile. Le travail d’un vérin est schémaitsé sur la figure suivante : barre d'appuis

grifffes

Figure 3 : Travail du vérin 1. Les griffes inférieures du vérin sont fixées à la barre d’appui,les griffes supérieures sont libres

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2. Commande de montée du vérin 3. Les griffes supérieures du vérin sont fixées à la barre de l’appui,et les griffes inférieures sont libres. 4. Le piston inférieure est retourné et on répète le processus. À chaque poussée du vérin , le coffrage monte de 5mm environ. • Barres d’appui: Les barres d’appui supportent tout le poids du coffrage glissant par l’intermédiaire des vérins qui s’appuient sur elles .Elles transmettent directement ce poids aux fondations de l’ouvrage,sans charger le béton de parois qui doivent cependant empêcher leur flambage. Le diamètre des barres d’appui varie de 25 à 40 mm et leur longeur de 1,50 à 4m. Les barres sont vissées l’une à l’autre. On doit veiller à ce que les points d’assemblage soient le moins possibles dans un même plan horizontal.Pour cela , il est indiqué d’utiliser au départ des barres de longeur différentes. • Gaines pour la récupération des barres d’appui Si on souhaite récupérer les barres d’appui,il faut éviter que le béton y adhère .Pour cela,on fixe aux chevalets une gaine dans laquelle on place des barres.Ces gaines ont un diamètre intérieur supérieur de 3 à 4 mm à celui des barres.Les gaines ne restent donc pas dans le béton mais glissent avec l’ensemble du coffrage. • Plate-forme de travail et passerelle extérieure de circulation Tous les travaux nécessaires au coulage du béton, au ferraillage et au placement des cardres pour les ouvertures sont réalisés au départ de la plate-forme de travail. Ce plancher sert également à la circulation des travailleurs, au stockage des armatures,des cadres…. Le groupe hydraulique qui actionne les vérins, est également placé sur cette plate-forme. Le plancher et ses longerons d’appui sont solidaires des chevalets.

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Le démantèlement ou la rupture d’éléments des planchers peut entraîner des accidents graves.Pour des raisons de sécurité, il est donc indispensable de construire solidement la plate-forme. • Passerelles suspendues intérieures au extérieures Ces passerelles sont placées à 2m environ en dessous de la plate-forme de travail. Si c’est nécessaire , on peut fixer une seconde passerelle à la première. On s’en sert pour contrôler le béton après glissement de coffrage et aussi pour procéder à d’éventuelles réparations et au lissage du béton. • Eclairage et moyens de transport Il faut prévoir :  Une travail d’éclairage pour le travail de nuit.  Une installation d’alimentation en eau .  Un ascenseur ou des échafaudages avec paliers et échelles.  Une grue ou un monte-charge ou un treuil pour le transport vertiacal.  4. Fonctionnement des coffrages glissants Dans la plupart des cas , le coffrage glissant est un matériel loué par l’entrepreneur à une firme spécialisée. Outre le matériel de coffrage, cette firme met à la disposition de entrepreneur du personnel spécialisé pour construire le coffrage et commander son glissement. On commence par la construction du plan de coffrage de 1 à 1,25 de hauteur, suivant la forme de l’ouvrage à réaliser.Ce montage peut être exécuté soit sur les lieux même du chantier , soit à proximité (à portée de la grue) et dans ce cas on utilise un gabarit. Le peau de coffrage est ensuite fixée aux chevalets , eux-mêmes distants d’environ 1,5 à 2,5 m.On fixe ensuite sur les mêmes chevalets des longerons d’appui (raidisseurs) qui supportent le plancher de travail.

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Selon l’épaisseur des parois , on fixe sur chaque chevalet un ou plusieurs mécanismes de levage composé d’un vérin ,d’une barre d’appui et une gaine pour la récupération des barres. Il est évident qu’avant de fermet le coffrage on doit placer le ferraillage .Les barres verticales peuvent être avantageusement installées en escalier,tandis que les barres horizontales ne peuvent être montées au-delà de 1,4m environ étant donné. l’espace libre entre les chevalets et le plancher de travail (25 à 60 cm selon le type de chevalet ). Le matériel nécessaire pour les réservations et les ouvertures doit également être placé d’avance. Lorsque le coffrage glissant est complètement installé,on l’estime pour vérifier son fonctionnement. Pour glisser le coffrage , on doit d’abord humidifier pendant 4 à 6 heurs la peau de coffrage pour éviter des ouvertures entre les planchers du coffrage et pour empêcher la peau de coffrage n’absorbe l’eau du béton. Le coffrage est rempli par couches successives de 25 cm de hauteur environ. - 1ème heur : première couche de 25 cm - 2ème heur : deuxième couche de 25 cm - 3ème heur : troisième couche de 25 cm Entre la 3e et la 4e heur, on monte le coffrage de 5 à 7 cm. On contrôle alors la prise du béton libéré ( à la partie inférieure ).Si le béton n’est pas suffisamment durci, on arrête le coulage du béton et le glissement du coffrage. Si la prise du béton est suffisante , on coule à la 4e heur la 4e couche de 25 cm du béton et on monte le coffrage jusqu’à 15 à 20 cm de hauteur. On contrôle le béton libéré. À partir de la 5e heur , on coule des couches du béton de ±20 cm de hauteur et selon la dégrée du béton ,on monte le coffrage de 10 à 20 cm par heur. Le glissement se fait en phases ,par exemple pour une vitesse de 24 cm/h ,on monte le coffrage en 3 à 4 fois de 6 à 8 cm,chaque levage est exécuté assez rapidement (2 à 3 minutes),

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On contrôle la hauteur glissée au moyen de lattes graduées de ±30 cm qui reposent sur les chevalets et qui coulissent en même temps. Pour contrôler la prise du béton ,on pourrait procéder comme suit: - Par au-dessus: On prolonge une barre de Ø12 dans le béton + Si la barre s’enfonce de 70 cm ou plus, on doit attendre avant de glisser le coffrage + Si la barre s’enfonce de 30 à 70 cm ,on peut glisser le coffrage. 1.5. Coffrages horizontaux et étaiement En général, ils sont les coffrages de poutres, poutrelles, de planchers et des dalles. On distingue habituellement deux é fontions : Le coffrage doonant la forme et l’étaiement supportent le coffrage et transmettant son poids et celui du béton est des appuis fixés. 1.5.1. Coffrages horizontaux a. Coffrage de poutre

114

Ces coffrages sont constitués par 3 faces, cloués ou tire formés. L’épaisseur des bois se déterminer par le calcul. Les fonds des poutres sont généralement constitués par des planches de 35mm à 40mm. Pour les poutres de grande butée, on donne au fond une sur-élévation ou contre—fiche déterminée par : - Tassement prévu d’appuis pudes étais. - Modification de la forme du coffrage sous l’effet de la surcharge qu’il reçoit - Flexion élastique de la poutre en béton sous l’effet de la surcharge maximale. - Suppléments imprévus Il est préférable, poue aspect que la poutre ait une courbe légèment concave, plutôt que convexe. b.Coffrage de poutre-plancher

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Afin d’augmenter l’efficacité des coffrages horizontaux, on utilise des plaques de mutiplex renforçées de grilles en aluminum pour former le coffrage de poutre de la plaque métallique est souvent raisonnable. Des pré-dalles constituent également des coffrages performants. Ils forment en effet la partie structurelle du plancher et le soutènement nécessaire est limité aux sous poutres et aux supports. Des panneaux en acier nervuré peuvent également être utilisés comme coffrages perdus.

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1.5.2. Sollicitations : a) •

Sollicitations verticales : Le poids 2 γb =2,5t/m

du

béton,

des

armatures,

•

Le poids propre platelage .

•

Le poids des hommes qui circulent.

•

La surcharge du tas de béton au déchargement de la benne.

•

Les effets éventuels de la vibration.

b)

Sollicitations horizontales :

divers…

L’ évaluation des poussé es latérales sur les faces du coffage serait très simple si le béton à létat plastique qui se comportait comme un liquide homogène. La pression en tous points d’un liquide est en effet proportionnelle dans toutes les directions au poids de la masse de liquide située au-dessus du point considéré. La pression hydrostatique obtient par la simple formule :

P = γh .h

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Évolution des pressions : 1.Hydrostatique 2. Probable 3. Admissble 1.5.3. Etaiements et cintres : Les étaiements et cintres sont des ouvrages provisoies destinés à caler le coffrage au niveau voulu, et à en reporter les charges sur des points d’appui fixes ( par exemple sur le sol ). On parlera l’étaiement pour des échafaudages don’t les montants verticaux descendent verticalement les charges. On parlera des cintres pour des poutres franchissant des obstacles ( par exemple pour la construction d’un pont, au dessus d’une rivière ). a) Les différents types d’étaiements : É taiement par “tubes et raccord” . É taiement par tour ou par table. É taiement par télescopique. Par étai simple et isolé •

Tubes et raccord :

•

Les tours d’é taiement à montage rapide

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Utilisation : Pour coffer des dallessitué es à une hauteur intermeédiaire de 3,5m à 4m. Composants : Les é lé ments présentés à la figure au dessus sont complétés par des échelles de meunier, des plateaux à trappe et des garde-corps. Placés à l’int é rieurs de la tour, ils permettent d’une part de montage de la tour en toute la sécurité , d’autre part l’accès au fourches de tête ( montage, réglage, ou dé centrage du platelage du coffage ). Mise en oeuvre : Quand le platelage coffé se situe au-del à d’une certaine hauteur ( par exemple 5,5m ), des liaisons assurant un contreventement d’ensemble doivent…….. Le platelage du coffage, des longerons, et les étais doivent être calculés selon les Normes de flexion et flambage. Mais en réalité, on peut dimensionner rapidement un étaiement de plancher simple selon les dimentions du même. •

Les tours de grandes hauteurs : Utilisations courantes :

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Ce type d’étaiement est généralement utilisé : -

Pour établir des platelages à grande hauteur ( coffage de poutre, de dalles … )

-

Quand les charges à supporter sont élevées.

-

Pour libérer des servitudes de passages ( gabarits routiers ). Composants :

Ils constituent un système d’étaiement préfabriqué, a finition télescopique manu portables s’autobloquant au montage, permettant ensuite un déplacement d’ensemble, à la grue par exemple ou encore par ripage, sur les galets, qui remplacement les platines de pied. La forme triangulaire des éléments crée automatiquement un contreventement de la tour. Il est possible d’aubmenter la capacité portante d’un plot en ajoutant des poteaux supplémentaires sur une ou plusieurs faces d’une tour. En tête, l’étage coulissant donne la hauteur à 30cm près. Un vérin de tête à fourche permet le réglage fin. Un télescopage ( décintrage du coffage sans démontage ) est possible si l’on incorpore un système au niveau désiré. Mise en oeuvre : Le platelage du coffrage supporté par des tours doit être calculé selon des normes exitantes. Il convient impérativement de s’assurer que la préparation et la nature du sol d’assie permettent effectivement la reprise des charges en pied.

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charge par poteau 10 tonnes charge par poteau 7 tonnes charge par poteau 5 tonnes fouche reglable course 30cm raccord d'extremite

75 ou 100cm

trapere

diagonal horizontale

socle reglable course 30cm

•

Etais simples et isolés:

L’étais simple métalique à l’opposé des tours d’étaiement où les tubes verticaux sont contreventés par des horizontaux ou des dialogues est plus fragile du fait de sa “solitude”. Aussi les normes définissent- elles un certaine nombre d’obligation : L’épaisseur minimale du tube de l’étais doit être de 2,5 mm afin quùil cabosse pas.l’intérieur comme l’extérieur doit être protéger contre la roille. Le diamètre des broches ne doit pas exceeder 2,5 fois le diameter du tube, pour limiter les risques d’excentrement de charge, et ne doit pas transmettre une pression supérieure à Mpa au bois dùappui. - Une note de calculs est obligatoire pour justifier la conception des étaiements supérieurs à 6m.

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tube superieur broche prisonniere

verin a vis pour ajuster la hauteur d'etais

fretti tube inferieur

pied de l'etais

plantin

Figure 4 :Etais simples et isoles b.Cintre: la plupart de temps, ils sont constitutés de poutrelles. Elles peuvent avoir les longueurs fixes, être extensibles (pour les petites portées) ou bien se composer d’éléments qui se motent comme un mécano pour les grands portées.

contreventements verticaux 2.2 -2.5 m

2.5 - 3 m partie superieur

partie inferieure 3 - 4.5 m

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Chapitre 2 ARMATURES 2.1. Généralités L’armature est un assemblage, par soudure ou par attaches, constitutes par des ronds aciers. Les aciers utilisés dans l’ouvrage doivent répondre à la spécification de Normes. Afin d’éviter toute confusion sur le chantier, il est intetdit d’employer dans un même ouvrage des mêmes apparences géométriques mais caractéristiques differérents. On recommende aussi de ne pas utikiser plus de 3 types d’acier dans une même pièce (ou element). Sur le chantier , le ferraillage employ souvent la main d’oeuvre le moins qualifié. Son travail constituant essentiellent à manutentionner et ligature ou souder des armatures. Cependant les longueur des barres tributaires des arrêts de bétonnage, les attentes dependant du sens de coulage du béton. On doit apporter une attention particulière aux principles qui présideront à l’élaboration des plans d’armature. Les armatures doivent être places de manière qu’ealles ne puissant pas se déplacer pendant le couvelage et la peu vibration du béton, ou du fait de la circulation des ouvriers. 2.1.1. Classification des armatures •

Suivant leur diamètre, on distingue :

-

Acier en rouleau : φ < 10mm

-

Acier en barre : φ ≥ 10mm (10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 32, 36, 40)

•

Suivant les formes de leur section, ondistingue:

-

Acier rond lisses, ronds reliefs(acier à haute adherence HA)

-

Acier en profiles L,U,I,…..

•

Suivant la résistance des aciers, on distingue:

-

2 Acier CI: Ra = 2100 kg/ cm

-

2 Acier CII: Ra = 2700 kg/ cm

123

-

Acier CIII: Ra = 3600 kg/ cm2

Acier de haute résistance: utilize pour le béton précontraint : Ra = 10000 – 18000 kg/ cm2 -

Suivant leurs roles, on distingue: - Poteur: dans le sens de la petite portée - De répartition: dans le sens perpendiculaire. Exemple: cas des dalle, les balcons, des murs…

Processus d’execution de l’armature Les armatures sont realisées par des “ateliers forains” sur le chantier. Dans les pays industriels, on leur prefere la plupart du temps des usines, spécialisees, afin augementer le rendement de production. Schéma de processus d’exécution:

124

125

2.1.3. Faconnage de l’armature a. Polissage ( rescurage) et remise à droit et coupage  Méthode manuelle

 Méthode mécanique

126

b. Façonnage de l’armature par l’effet froid Afin d’obtenir une augmentation de la résistance de l’acier utilisé dans les constructions civiles, et industrielles, on utilise la méthode de façonnage de l’armature à effet froid. Les aciers après le façonnage, leur résistance augmente environ de 30% et leur allongement est de 3-8% de longueur initiale.  Par poli-froid Trou de forme conique

Rouleau à fils d'acier

Tambour de treuil

Le fils d’acier passe par le trou de forme conique, leur diamètre après le façonnage est réduit et on peut déterminer l’indice de déformation de la section d’acier par la formule :

∆F =

F0 − F .100( % ) F0

Soit : F0 – section d’acier avant appliqué poli-froid F – section d’acier après appliqué poli-froid Avec ∆ F= 10-20 %, on a un allongement de plus de 20% Cette méthode est appliquée pour les aciers CI, CII de diamètre égale ou moins de 10mm.  Frappe – froid

127

Roue dentée Lame électrique Contact de lame

Chevalet ou étagère

Rouleau à fils d'acier

Section après frappe : D Frappe en 2 faces

d

Frappe en 4 faces

Les barres d’acier passé entre deux roues dentées et frappées, peut être en 2 faces ou 4 faces, dépendant de l’exigence de l’ouvrage. Le coefficient de déformation δ sera : δ=

D−d .100( %) D

Soit : D – diamètre de barre originale d – diamètre de barre après la frappe Avec δ = 10-14%, on a un allongement de barre de 4-7% et la résistance augmentera 25%. L’adhérence augmentera 1,7- 2,4 fois. Champs d’utilisation : Pour les aciers CI  Tire- froid La barre d’acier est allongée par un outil très simple, il comporte d’un treuil (mécanique ou manuel) et un contre – poids. Le processus sera expliqué à travers de la figure suivante Méthode manuelle :

128

4

5 2

1

3

1. Armature à tirer 2. Chariot à tirer 3. Chariot à fixer 4. Treuil 5. Contre-poids

Vérin hydraulique Armature

Pompe

Allongement de la barre : 3-8% Résistance de la barre augmente de 20-30% Domaine d’emploi : Pour les aciers de φ ≤ 22 mm Jointement des armatures 2.1.4. Jointement des armatures Les armatures de béton armé et les gaines de précontrainte doivent être disposées exactement aux emplacements prévus au plan d’exécution et arrimées par ligature, soudure ou supports judicieusement disposés de solidité convenable et en nombre suffisant pour que les armatures ne puissent se déplacer pendant le bétonnage. a. Par ligature Le moyen le plus utilisé est la ligature à l’aide d’un fils d’acier recuit ( φ 1-2mm)

129

Ø

L

L : longueur de recouvrement l ≥ 250mm

-

L’armature à traction :

-

L’armature à compression : l ≥ 200mm

- Lorsque l’armature travail à traction, les barres d’aciers doivent être cintrées de forme de crochet

Ou bien :

l = 30φ pour l’acier rond lisse l = 40φ pour l’acier H.A

L

l = 30φ pour ronds lisses l = 20φ pour acier H.A • Domaine d’utilisation -

Pour les aciers d ≤ 16mm

- Pour les éléments disposés (placés horizontalement comme poutres, planchers, dalles, etc.) b. Par soudage On peut joindre les aciers par différents types des joints pour obtenir une longueur convenable de l’armature.

130

Joint vis à vis

Joint juxtaposition

Joint de ronds aciers

Joint chéneau

2.2. Mise en place des armatures Les principales difficultés provienent de deux sources: - La densité des armatures dans des nœuds qui peut être telle qu’il soit nécessaire dans des cas extrêmes d’enquiller les barres à la masse. - L’ordre de pose des barres qui peuvent être enchevêtrés. On définit souvent les difficultés d’un ferraillage par le pourcentage du poids d’armature rapporté au volume du béton (tone par m3 ). Cette approche qui a l’avantage de la simplifié est loin d’être rigoureuse. Il serait plus représentatif de rapporter le tonnage d’armature à la surface du parement qui lui correspond, mais le calcul s’avère plus complexe. 2.3. Organisation de la main d’œuvre Il peut être int é ressant de donner un emploi contenu aux ferraillages (ferrailleurs) sur un même ouvrage. Les arrêts de ferraillage doivent être calcul é s pour que le travail soit continu et harmonisé. 2.4. Sécurité Un certain nombre d’accidents mortels est arrivé, suite à des chutes d’hommes sur des armatures verticales sur lesquelles, ils se sont empalés. On recommande soit de ″crosser″ les attentes, ce qui n’est pas bon pour les armatures travaillant en compression, soit de charpenter les attentes. 2.5. Préfabrication

131

La préfabrication est employée soit pour obtenir de meilleurs rendements lorsque l’atelier de préfabrication permet un meilleur confort de travail, soit pour obtenir une harmonisation entre les travaux de l’armature, de coffrage et de bétonnage. On doit apporter une grande attention aux manutentions et levage des armatures surtout les attentes. 2.6. Pose des armatures Les armatuires doivent être mises en place conformément aux dispositions définies dans les plans. Les armatures doivent être arrimées, entre-elle, et calées sur le coffrage, de manière à ne subir aucun déplacement ni aucun déformation notable, lors de la mise en œuvre du béton. Calage des armatures La nature des cales et leur positionnement dans le béton doivent être compatible avec le comportement ultérieur de l’ouvrage, notamment en ce qui concerne la protection des armatures contre la corrision et le cas échéant, la résistance au feu. Il se fait en général par l’imtermédiraie de cales en béton ou en mortier, en amiante-ciment, en plastique ou en métal. Les cales métalliques au contact direct des coffrages sont interdites. Disposition des cales en ouvrage Armature de construction

Armature porteuse Coffrage de poutre Cale

132

Etriers

Armature du plancher Coffrage du poteau

Cale

Armature

Cale en béton

Cale

• Remarque : - L’espacement (écartement) minimum des armatures doit être plus grand que la dimension maximale des granulats. - Pour assurer les armatures, on doit attacher tous les croisement des armatures. - Avant de bétonnage, les armatures doivent être sans plaques de rouille ni calamine non adhérente et ne doivent pas comporter des traces, de terre ni de graisse. - Lorsque sur le chantier manque de l’espèce et diamètre de l’acier calculés, on peut seulement changer le diamètre ou l’espèce des aciers si on adapte les conditions suivantes :

Fa' = Fa .

Ra Ra'

Soit : Fa - section de l’armature selon projet Fa' - section de l’armature à changer Ra - résictance de l’acier du projet

133

Ra' - résictance de l’acier à changer

Chapitre 3 FABRICATION ET MISE EN OEUVRE DU BETON Fabrication de béton La fabrication du béton comprend les phases suivantes : L’approvisionnement et le stockage des matières premières La manutention et le transport des granulats Le dosage des matières premières et le chargement du malaxeux Le malaxage du béton frais La vidange du malaxeux et le transport du béton frais 3.1. Généralité Le béton est fabriqué dans une petite bétonnière sur chantier ou dans une centrale à béton installée ou non sur chantier ou en usine de préfabrication

134

De matière générale, les refgles de base suivantes doivent être respectées lors de la fabrication du béton : Le lieu de stockage des matières premières est aisément et rapidement accesible depuis une route et une voie d’eau Le lieu de stockage et l’installation de malaxage forment une toute ou sont proches l’un de l’autre de facon à réduire le desplacement des matières premières au minimum Lors de la fabrication sur chantier, il faut en outre tenir compte des espects suivants : L’espace disponable pour le stockage des matières premières est suffisant L’approvisionnement des matières premières ne perturbe pas l’avancement du chantier et vice-versa L’installation de malaxage est située à un endroit tel que tous les emplacements de bétonnage sont rapidement accesible avec les moyens de transport disponibles 3.2. Centrales à béton Lorsque la place manque sur les chantiers pour installer la malaxage et les dépôts de matériaux (chantiers urbains), il peut être avantageux de produire de béton dans une centrale que dessert les chantiers dans un rayon de 10 à 25km. 3.2.1. Classificatin • Selon la méthode de fabrication utilisée : Centrale sans malaxeur: lorsque les matières premières sont uniquement desées et déversées dans un camion malxeur, le malaxeur a lieu dans le camion malxeur; cette méthode moins appropriée est tres peu utilisée de nos jours. Centrale avec malaxeur: lorsque les matières premières ne sont pas uniquement pesées, mais aussi mélangées dans un malxeur fixe,d’ou le béton frais est déversé vers un mode de transport approprié Centrale mixte: lorsque le ciment, le sable, l’eau et les éventuels adjuvants et additions sont dosés et pré-malaxées dans un malaxeur fixe, le malaxage du mortier et des gros granulats s’effectue dans le camion malaxeur •

Selon la configuration :

Centrale de type vertical: lorsque les matières premières descendent depuis la partie supérieure des tours, le long des silos et des trémies peseuses, vers le

135

malxeur,sous le simple effet de la gravité ; ce type de centrale est souvent utilisé lorsque la space disponible est limitée (par exemple: en ville) Centrale de type horizontal: lorsque les composants sont dosés l’un coote de l’autre et conduits par courroie transporteuse ou par benne d’alimentation vers le malaxeur. •

Selon le degré de mobilité

Centrale fixe qui ne peut être placée et dont seuls certains éléments sont éventuellement récupérables. Centrale mobile équipée de roues permettant un déplacement sur route ou installé sur bateau ou déplacement sur eau. 3.2.2. Schéma La figure illustre un schéma applicable à toute centrale à béton: Schéma d’une centrale à beton (applicable à toute centrale à béton) 2

1 2 3

5

1

6 7 8

4

136

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Stockage des matières premières Manutention des granulats Alimentation des silos Distribution depuis les silos Dosage des matières premières Malaxage des béton frais Vidange du malaxeux Transport du béton frais

Exemple d’une centrale verticale

137

3

4 2

6

5

5 8 9 10

10

1. Silo d'attente granulats 2. Elévateur à godets 3. Goulotte rotative 4. Silos pour granulats 5. Trémie pesense des granulats 6. Silos à ciment 7. Vis à ciment 8. Trémis pesense du ciment 9. Malaxeur 10. Goulotte de distribution du béton frais

Exemple d’une centrale horizontale

138

7

B

A

A

1

B

4 3

5 6 7 8 1

2 3

3.3

4

Approvisionnement et stockage des matière premières

139

2

3.3.1 Ciment Le tableau indique la manière d’approvisionner et stocker le ciment: Conditionnement Mode de Manutention Lieu de stockage transport En sacs Camion, bateau, Manuelle, grue, Abri chemin de fer élévateur En vracs Camion, bateau, Elévateur à godets, Silo chemin de fer air comprimé Le ciment est commercialisé en sacs de généralement 50kg ou en vrac. Les sacs sont utilisés sur les petits chantiers, sur les chantiers plus importants, on utilise pour des qualité spéciales de de ciment (par ex. le ciment blanc). Les sacs doivent être stockés de façon telle que le ciment puisse être utilisé dans l’ordre d’arrivé. Le ciment non conditionné est principalement utilisé dans le centrale à béton et en usine de préfabrication. Il est généralement stocké dans des grands silos d’attente d’où il est transporté vers les silos de travail. Le ciment doit être bien protégé, tout contact à humidité doit être proscrit. 3.3.2. Granulats a. Aprovisionnement L’approvisionnement de granulats peut s’effectuer par camion, par bateau ou exceptionellement par le chemin de fer. b. Stockage Les méthodes de stockage de granulats les plus fréquemment utilisées sont: – En tas à même sol (utilisée en petits chantiers mais est déconseillé) – En tas sur une aire aménagée. On distingue notamment: Stockage en tas séparés, sur une surface en bois et stockage en étoile sur une aire bétonnée – En silos, totalement ou partiellement enterrés. Ces silos sont en acier ou en béton et surtout utilisées dans les centraux fixes de type horizontal. registre donc la hauteur d’ouverture est ajustable et une petite courroie transporteuse à vitesse réglable. • Dosage en poids. Le dosage en poids s’efffectue différemment. Selon le type de centrale, le degré d’automatisation et la méthode de pesage utilisé (mecanique, électronique), on distingue :

140

- Le pesage séparé de chaque granulat. Le pesage cumulait, où l’on pèse successivement les différents granulats dans une même trémie. Pour tous les pesages entièrement ou partiellement automatique, il faut contrôler régulièrement si la masse obtenue est exacte, et il faut toujours vérifier si les trémies peseuses sont entièrement vidées, donc si la balance est remise à zéro. 3.4.3. Eau La mesure du taux d’humidité des granulats permet de déterminer la quantité d’eau présente dans les granulats. La quantité d’eau à ajouter au mélange est celle totale de gâchage prévue, diminué de la quantité d’eau contenue dans les granulats. Pour une mesure correcte, les installation sont pourvues : - Soit d’un réservoir à eau avec indicateur de niveau. - Soit d’un réservoir à eau avec compteur volumique. - Soit d’un réservoir à eau avec temporisateur réglé manuellement ou automatiquement selon le taux d’humidité des granulats dosés, utilisé le plus souvent pour des mélanges de composition uniforme et à consistance détérminée. - Soit d’une installation de dosage complètement automatique où l’amenée d’eau dans un malaxeur contrôlée par :  La mesure de la résistance électrique du béton frais dans le malaxeur.  La mesure de l’énergie de malaxage absorbée, qui dépend du teneur en eau effective (consistance) du béton frais. 3.4.4. Adjuvants et additions Leur utilisation requiert certaines précautions surtout sur les petits chantiers où l’entrepreneur a tout intérêt à disposer de quantités emballées, dont la masse correspond à la quantité requise par mélange. Dans les centrales à béton et usine de préfabrication, on uitilise la plupart du temps des installations de dosage automatique. Les adjuvants et les additions en liquides sont généralement dosés en volume, et ceux en poudre généralement en poids.

141

3.5. Le malaxage du béton frais Le malaxage du béton frais comporte les opérations suivantes : - Le remplissage du malaxeur - Le malaxage - La vidange du malaxeur L’objectif du malaxage est de répartir le plus uniformément possible les matières dosées, de façon à obtenir un mélange homogène. Lors du malaxage, chaqe particule de ciment devra être en contact avec l’eau pour pouvoir former la colle de ciment, cette dernière, à son tour, doit enrober tous les granulats et également être répartie uniformément dans tout le mélange. Le malaxage des constituants doit être effectué dans une installation mécanique de malaxage et être poursuivi jusqu’à l’obtention d’un mélange homogène. Si des adjuvants sont ajoutés en petites quantités, ils doivent être dispersés dans une partie de l’eau de gâchage. Si des adjuvants hautement réducteur d’eau (adjuvants à action limités) sont ajoutés sur chantier, le béton doit être malaxé de façon homogène avant leur addition.Après celle-ci, le béton doit être re-mélangé jusqu’à ce que l’adjuvant en question soit totalement dispersé dans la gâchée et soit totalement effectif. Une fois sortie du malaxeur, la composition du béton frais ne peut plus être modifiée. 3.5.1. Types de malaxeurs On distingue les types de malaxeur suivant a. Malaxeur à production discontinue. Ces malaxeurs peuvent être classés en 2 catégories :  Malaxeur à tambour Dans ces malaxeurs, le malaxage a lieu dans un tambour muni de palettes du côté interieur qui soulèvent le matériel à mélanger, pendant que le tambour tourne, jusqu’à ce qu’il redescende.  Bétonnière à tambour bacuslant. L’orifice de ce bétonnière sert tant pour le remplissage que pour la vidange. Le tambour tourne sur son axe et il est suspendu dans une construction qui bascule autour d’un axe horizontal. Le malaxeur est rempli en dirigeant l’orifice du tambour

142

obliquement vers le haut. Après le remplissage, on procède au malaxage, durant lequel le tambour reste en position de remplissage où est mis en position horizontale. Lors de la vidange, l’orifice du tambour est bien entendu incliné vers le bas. Les petits modèles de ce type pour le malaxeur sont souvent utilisés sur chantier pour le malaxage du béton ou du mortier frais.

Bétonnière à tambour basculant  Le malaxeur à l’axe horizontal. Il fontionne également selon le principe de la chute libre. Dans ce type de malaxeur, le tambour tourne généralement sur des rouleaux d’appui horizontaux. L’orifice de remplissage se trouve à l’arrière du tambour et l’orifice de vidange à l’avant. Le sens de rotation pour le remplissage et le malaxage est opposé à celui de la vidange. Malaxeur Remplissage

Vider

Malaxeur à tambour à axe horizontal

 Le camion malaxeur Il fait en principe esgalement partie de ce type de malaxeur,étant entendu que celuici comprend un axe oblique un lieu d’horizontal et qu’il possède un seul orifice. b. Malaxeurs – agitateur

143

 Malaxeur – agitateur à axe horizontal Le malaxage s’effectue dans une cuve au moyen de palettes qui se déplacent indépendamment de cette dernière. Il existe des types de malaxeur – agitateur à cuve fixe et à cuve rotative (malaxeur à contre -courant). La cuve est remplie d’en haut et est habituellement vidée via un registre situé dans le fond ou dans la paroi latéral de la cuve. Les matières premières sont malaxées par le mouvement rotatif des palettes, accompagné ou non d’une rotation de la cuve,et après ouverture du registre de vidange, le béton frais est vidé de l’orifice par les palettes. Le mlaxage dans un malaxeur – agitateur est également appelé malaxage forcé. Les malaxeurs – agitateurs sont souvent utilisés dans les centrales à béton et les usines de produits en béton.

palet

registre Malaxeur - agitateur à axe vertical

c. Malaxeur à auge Dans ce type de malaxeurs,le malaxage a lieu dans deux cuves accolées installées horizontalement, dans lesquelles deux arbres horizontaux munis de palettes tournent en sens inverses. Le malaxeur est vidé par un orifice de vidange situé dans le fond.

144

Malaxeur à auge

d. Malaxeurs à productiion continue Dans les malaxeurs à production continue qui sont sililaires aux malaxeurs à auge, le malaxage s’effectue dans une cylindrique installée horizontalement où des palettes tournent sur un arbre horizontal. Le remplissage est continu à une ex trémité du cylindre et le mélage sort de l’autre côté. En raison de la continuité du malaxage, le contenu est souvent restreint. Les malaxeurs à production continue sont presque exclusivement utilisés dans des processus de production spéciaux pour agglomérés de ciment.

3.5.2. Les principes de base de malaxage a. Ordre d’introduction des matières premières Cette ordre joue un grand rôle. Si l’on veut obtenir un bon résultat, il est particulèrement important de suivre les indications du constructeur du malaxeur. Le choix d’un mauvais ordre de dosage peut empêcher la formation d’un mé lange homogène, car des morceaux de béton, l’on n’introduira jamais le ciment en premier lieu afin d’éviter qu’il n’adhère aux paroi. D’autre part,l’amenée simultanée des granulats dans le malaxeur (ou dans la benne d’alimentation) constitue déjà une sorte de pré-malaxage. b. Degré de remplissage Il faut bien faire distinction entre le concepts de capacité utile et de capacité totale. • La capacité totale de la cuve est son volume géométrique. • La capacité utile de la cuve correspond à la somme des volumes apparents le chacune des matières constituantes solides qui constituent le mélage maximal

145

pouvant être correctement malaxés en une gâchée. La capacité utile varie selon le type de malaxeur entre 50 et 70% de la capacité totale de la cuve. De plus, il est bon de rappeler que la somme des volumes apparents des constituants est largement supérieur au volume du bé ton durci (cette différence varie en fonction du type du béton) Le volume du béton durci est la somme des volumes absolus de tous les constituants du béton. Les malaxeurs ne peuvent être remplis au-delà de leur capacité utile. c. Durée de malaxage La durée de malaxage est le temps nécessaire à l’obtention d’un mélange homogène de béton frais. La durée idéale de malaxage doit être déterminée pour chaque malaxeur. Cette durée dépend du type de malaxeur, du mode d’introduction des matières premières dans les malaxeurs, de la nature, du dosage et de la granularité des granulats, de l’ouvrabili té du mélage, du degré de pollution du malaxeur et d’usure des palettes. Un entretien régulier de malaxeur est donc de rigueur. C’est-à-dire que non seulement il doit toujours être nettoyé après l’utilisation, mais que l’usure des palettes doit être en outre être contrôlé régilièrement. Une durée de malaxage trop courte donne lieu à une répartition irrégulière des constituants (mélange hétérogène). Une durée de malaxage trop longue donne également lieu à un mélange hétérogène et peut conduire à une certaine désintégration des constituants (par ex.granulats légers) 3.5.3 Vidange du malaxeur La vidange du malaxeur ne peut provoquer aucune ségrégation (goulotte de distribution). Le béton frais est déversé vers un moyen de transport adéquat. 3.6 Mise en œuvre du béton Après la fabrication du béton vient sa mise en oeuvre. Les operations principales sont suivantes: + Le transport du béton de la central à béton jusqu'au point de déchargement sur chantier. + Le transport du béton sur chantier.

146

+ Le contrôle du béton avant déchargement. + La mise en place dans le coffrage, éventuellement par des techniques spéciales. + Le compactage du béton. 3.6.1 Transport du béton: a. Longs trajets: Les "longs" trajets comprennent les transports de béton sur des distances allant de quelques certaines de mètres à plusieurs kilomètres.  Camion malaxeur (Camion mixer) Le camion mixer est équipé d'une bétonnière rotative qui pendant le transport et avant le déchargement mélange convenablement les constituants du béton de manière à obtenir l'homogénéité. La vitesse de rotation du mixer peut être modifiée. Pendant le transport, la vitesse de rotation doit ểtre adaptée au type de béton. Pour les bétons - faible teneur en ciment et d'une classe de consistance inférieure une vitesse de rotation lente est commandée. Les camions-mixers sont déconseillés pour le transport de mélanges sableciment. Pendant le transport de béton additionné de fibres la cuve ne peut pas être tournée afin d'éviter les concentrations des fibres. Les camions mixers peuvent parfois être équipés de dispositifs spéciaux pour le déchargement du béton tels que: - Grue - Tapis transporteur - Pompe à béton Camion mixer

Camion mixer - pompe avec fleche

147

Camion agitateur Ce véhicule est équipé d'une cuve fixe pourvue d'un système de malaxage qui maintient l'homogénéité du mélange pendant le transport. Le déchargement s'effectue par le basculement de la benne ou par une vis sans fin. Les camions agitateur ne sont pas recommandés pour les bétons très secs ou très fluides. Ils ne permettent pas l'obtention d'un mélange homogène après l'ajout d'adjuvants de fibres. Les camions agitateurs sont déconseillés pour le transport par voie publique.  Camion benne Ce véhicule est équipé d'une benne sans système de malaxage ou d'agitation. Les camions bennes sont plus particulièrement destinés au transport de béton maigre, de sables stabilisés, d'empierrements pour fondation, etc. Du béton ordinaire transporté par camion benne doit être "re-mélangé" avant sa mise en œuvre. Ceci est le cas par exemple pour les trains de bétonnage des revêtements routiers. 3.6.2 Trajets courts Les trajets courts comprennent les transports de béton sur le chantier même entre bétonnière ou le mixer et le coffrage. Les trajets et les obstacles à vaincre déterminent les moyens à mettre en œuvre.  Pour les petits chantiers et moyens chantiers a. Mouvement de translation: On utilise: • Gamattes: sortes de civière en bois porté par deux hommes. Volumes moyen est de 20 litres. 

148

• Brouette: en bois ou en métallique pour le transport de petites quantités de béton sur des distances réduites. Le volume de brouette en bois est environ de 50l et 70l pour les brouettes en métallique. • Wagonnet: V = 500l à 1000l. • Chariot basculant métallique sur deux roués V = 250l à 300l. • Sauterelles b. Mouvement d'élévation et de descente Utilisation de monte-charge, grues, derricks. En descente, la distribution du béton ne peut faire en chute libre que pour des hauteurs < 2m, sous peine de ségrégation des éléments.  Pour les chantiers importants a. Aérocables ou blondins Ces appareils sont très pratiques pour l'exécution des ouvrages comme: ponts, viaducs, écluses, cales de radoub, etc. Les bennes de capacité de 750l à 3000l se vidant par le fond ou par basculement au lieu de mise en oeuvre ou dans des goulottes. Verticales ou légèrement inclinées de 10 à 15m

béton frais

Goulotte vertical mobile

b.Tour avec tapis roulants Tour métallique, haubanée , supportant des tapis roulants orientables, horizontaux ou inclinés jusqu’à 25o , déversant le béton dans une goulotte comme précédement. Rayon d’action jusqu’à 45m Débit horaire , jusqu’à 60m3 Champ d’utilisation: pour l’exécution des barrages

149

Contre-reventement

Tour Haubans

Trémie de réception

Goulotte tapis roulant

Béton

R=45m

Distribution par tapis roulants ( 60 m3 à l’heure, R= 45m) c.Grues – titans Pour les gros travaux comme : barrages , pose de blocs en mer, etc. Par exemple: grue de 3 à 30m de portée et de 30m à 60m de hauteur sous crochet. Le béton peut être transporté de la bétonnière ou du mixer au coffage à l’aide d’une grue et d’un cufa. Le beston doit être sufisamment fluide pour assurer un déchargement sans pronblème. Le cufa peut être pourvu d;un manchon en caotchouc pour limiter la hauteur de chute dans le coffrage. La capacité de levage de la grue devra correspondre au poids total d’un cufa rempli de béton une capacité de levage ínuffíante ralentira le rythe de bétonnage. Pour le transport de randes quantités de béton – béton de masse, le cufa peut être remplacé par un grappin. d. Pompe à béton :

150

Pour le transport de plus grands volumes, debeton et sur des distances plus importantes (jusqu’à plusieurs centaines centaines de mètres) et à des niveaux defférents, les pompes à béton présentent la meilleure solution. La combinaison mixer – pompe trouve aujourd’hui un important marché de p0lace ou la rentabilité à cause du volume limité de béton à couler. • Les pompes mobiles Ces installations de pompage sont montées sir im châssis de camion ou sur un camion-mixer. Elles sont habituellement pourvues d;un bras de distribution ( flèche) et d;une conduite de longueur limitée . La pression de pompage se situe habituellement entre 50 à 80kg/cm2 • Les pompes fixes Ces installations comprenent une pompe à béton et une tuyaux fixe, et conviennent mieux pour des pompages sur de grandes distances ou dde grandes hauteurs. Leur pression de pompage peut atteindre à 200 kg/cm2 . Les pompe à béton déversent le béton de manière pratiquement continue et facillement ainci le travail des hommes qui régularisent le remplissage de coffrage. Elles ne peuvent être utilisées que pour le transport du béton , elles supporsent donc que les engins de levage habituels du chantier. Les tuyaux peuvent avoir de 125 à 150 mm de diamètre et admettre agrégats ayant une grosseur élémentaire de l’ordre de la moitié du diamètre de la canalíation. La distance horizontale de transport maximum est de 200 m et la hauteur d’é lévation peut atteindre jusqu’à 40m. Ces deux donnés dépendent d’une de l’autre par une relation approximative , telle que: 5H + D= 250 = rayon d’action Soit: H- hauteur d’élévation D- la distance horizontale Débit: de 15 à 30 m3/h

151

Alim entation

Aspiration remplissage

Refoulem ent

Fonctionnem ent des pompes à piston

Remarque: • Presstion au départ: P ( kg/m3) P= 0,14.D.f pour le parcours horizontal P= 0,24.H pour le parcours vẻtical Soit: f : le cofficient de frottement des matériaux dans les tuyaux H: hauteur d’élévation (m) D: distance horzontal (m) • Vitesse de déplacement du béton : 10m/min • Puissance nécessaire 8 à 50 CV pour distance de 1 à 30m • Les tuyaux ne doivent pas être fixés d’une manière rigide au coffage et échafaudages, afin de ne pas leur transmettre les chocs. • Nécessité de nettoyer à chaque arrêt . 3.7. Contrôle du béton avant le bétonnage 3.7.1. Contrôle du béton Avant le bétonnage ou le déchargement du camion mixer,il y a toujours lieu de contrôler si le bétons correspond avec le béton commande’ ( contrôle du béton de livraison) Un contrôle visual du béton permet ensuit de juger: - L’homogénéité du mélange - La correspondence de la consistence ( si nécessaire faire le test au cône d’Abranis - La correspondence de la dimension maximale des granulats Le contle de conformité comprend la combinaison des actions et des decisions à prendre , selon des règles convenues à l’avance en vue de vérifier qu’un lot défine

152

presalablement est conforme aux spécifications . La verification, l’échantillonnage ,les tailles des lots et les critères de conformité sont conformes aux procedures décrites dans les Normes 3.7.2 Ajout d’adjuvants: D’après les specifications de la norme, les adjuvants qui sont ajoutés en petitequantités par rapport à la masse du ciment, sont ajoutés dans l’eau de gâchage du béton, ce qui permet d’obtenir une repartition optimal dans la masse de béton . Il est souvent preferable de les ajouer sur chantier. La règle dans ce cas pour que le mélange soit homogène est de malaxer 1 minute par m3 de béton. 3.7.3. Ajouts de fibres Avant d’introduire les fibres, le béton doit présenter une bonne homogénéité etune consistence appropriée . Dán un camion malaxeur, seul un béton assez fluide permet une pépartition uniforme des fibres. L’ajout de fibres dans un béton plus sec doit se faire pendant la fabrication en centrale 3.8. Mise en place du béton 3.8.1. Desversement du béton dans un coffrage En déversement du béton dans un coffrage,il faut veiller aux aspects suivants: a, Limiter la chute libre du béton frais (1 mètre ) une hauteur de chute trop importante donne au béton frais une force dynamique qui peut: Provoquer la segregation Déformer ,voire même ouvrir le coffrage Déplacer les écarteurs et aussi diminuer le recouvrement des armatures Déplacer les armatures La hauteur de chute peut être diminuée en utilisant des goulottes. Ainsi le béton coulera dans le coffrage au lieu d’y tomber. a. Imposer en cas de bétonnage d’une paroi le remplissage par couches successive sur toute sa longueur. Surtout ne pas déplacer le béton à l’aide d’une aiguille vibrante d’un point central vers les côtés b. Imposer également ; en cas de bétonnage de colonnes,le remplissage par couches successive qui seront vibrées une à une afin d’assurer un bon compactage du beston et une remontée de l’air occlus

153

c. En cas de bétonnage de plance, la repartition du béton doit être commenced’une l’extrémité à l’autre afin d’éviter la circulation sur le béton frais exécuté recent d. En tous cas de bétonnage, le béton doit être versé au coffrage de haut à bas,c’est obligatoire. Le rendement sera augmenté considérablement. La segregation peut être évitée en conduisant le béton par une goulotte ouPar un tuyau avec entonnoir dans le coffrage lorsque la hauteur de chute du béton dépasse de 1m Brouette Entonnoir

H>1m

En absence de goulotte ou de tuyau, e béton rebondira contre le coffrage et les armatures ceci peut provoquer la segregation et des nids de graviers Bétonnage par couches successives

-

Bétonnage en escalier

Lorsque l’on verra qu’il n’est pas possible de bétonner par couches successive ,ni même en escalier, le temps de prise ne permettant pas à la couche en cour de realization d’être liée à la couche qui lui est inférieure on changera les hypothèses de travail par exemple:

154



En augmentation les cadences de bestonnage avec du matériel Plus puissant



En mettant un retardateur de prise

3.8.2. Arrêt de bétonnage Les arrêt du bétonnage doivent être soit préscisés sur le plan d’exécution, soit soumise à l’avis de l’ingénieur d’étude. Les arrêts sont placés dans des sections où les efforts sont les plus faibles. La reprise peut être coffrée par un “grillage” qui sera ensuite retiré. La laitance (pour faciliter le décofrage) devra être retirés de la surface de reprise, et un surdosage (mortier de repise) pourra être prévu lors du démarrage de la phase suivante: • Les arrêts dans structure Poutre

II

I

I

III

II

II

I

I

II

II

III

II

Dalle Plancher

I

I

Fondation

• Les arrêts dans plancher Lorsqu’on réalise le bétonnage du plancher, les arrêts seront installésen dépendant de la direction d’exécution du béton. Par exemple: -

Lorsque la direction de bétonnage sera parallèle à poutrelle → les arrêts seront installés sur les poutrelles. Dans ce cas, on divise la poutrelle en 3 parties,les arrêts sont placés dans la partie centrale, mais en réalité, les arrêts sont placés exactement au lieu de L2/3 (I-I, II-II)

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Zones des arrêts

L1

Poutrelles

L1

Poutres

L2/3 L2/3 L2/3

L2

L2

L2

- Lorsque la direction de bétonnage sera perpendiculaire à poutrelle, les arrêts seront installés sur les poutres. On divise la poutre en 4 parties, les arrêts sont installés en 2 parties centrales, la meilleure solution sera en I – I, II – II. Poutrelles

L1

L1/4

L1/4

L1/4

L1/4

L1

Zones des arrêts

L2

L2

L2

L2

L2

- Zone d’exécution Le plancher sera divisé en quelques zones d’exécution de bétonnage par les arrêts. La division doit être répondue la condition suivante: Vmax − Vmin .100 ≤ 25% Vmin

Soit: Vmax – volume du béton de la zone plus grande Vmin – volume du béton de la zone plus petite 3.8.3. Serrage

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Du béton fraîchement coulé contient entre 15 et 20% d’air occlus. Un béton durci dans cet état serait très poreux, ce qui aurait une influence néfaste sur sa résistance et sa durabilité. On a établi la formule suivante: 2

  Vc f 'c = k    Vc + Ve + Va  Où: f’c = la résistance à la compression Vc = le volume absolu du ciment Ve = le volume absolu d’eau Va = le volume absolu d’air k = une constante On voit qu’une augementation de la teneur en air diminue donc proportionnellement (et au carré) à la résistance à la compression. La surface du béton après décoffrage sera par ailleurs moins uniforme. On y observera des trous et des cavités. Le béton ne remplira pas peut-être complètement les coins et le recouvertement des armature risquent d’être insuffisant. Si l’on veut permette à l’aire de s’échapper et combler tous les vides, il faut vaincre toutes les forces existantes (force de frottement aux points de contact,les forces de cohésion entre les particules et les forces capollaires) ce qui nécessite une énergie. Les méthodes applicables sont classées en deux groupes: - Suppression ou diminution du frottement par un effet dynamique: vibrer, secouer - Par augmentation de la pression: comprimer, centrifuger, laminer 3.8.4. La vibration a. Principe et méthode de vibration La vibration fait perdre sa cohésion au mélange et diminue sa viscosité, elle a pour conséquence: - Transformer le mélange en un psedo-liquide permettant au béton de pénétrer dans l’enchevêtrement des ferraillages et dans les recoins du coffrage, en même temps la surface du béton va “se mettre à l’horizontal”

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- Faire remonter les bulles d’air d’abord, puis le mortier et l’eau en surface, descendre les gros cailloux par l’effet de pression d’Archimède. L’air libérant est emplacement de mélange devient plus compact. fin de dégagement de balles

-->

laitance plus mortier

apparition de laitance

Béton non vibré

Béton vibré

Béton trop vibré (Ségrégation)

b. Matériel de vibration  Aiguille vibrantes sont constituées d’un cylindre à inférieur duquel tourne un excentrique L’entraînement peut être:  Mécanique en câble métallique dans un flexible transmet la rotation impulsée par un moteur à l’excentrique.  Pneumatique :un tuyau flexibe conduit un flux d’air comprimé d’une turbine située dans l’aiguille 

Electrique: un moteur est placé dans l’aiguille

Ces deux dernières techniques sont les plus couramment employées. L’investissement “pneumatique” est moins cher que l’électricité,les chantiers étant systématiquement équipés de réseau d’air comprimé,et les aiguilles pneumatiques coûtant moins cher à l’achat que les aiguilles électriques.Cependant l’électrique est de plus en plus répandu car plus fiable. 

Caractéristiques de l’aiguille

•

Diamètre:de 25 mm à choisir en fonction

-

De la dimension des mailles de ferraillage Des cadences de bétonnage De la dimension de plus gros grains du béton

-

Grains le plus gros (dimension en mm)

Diamètre de l’aiguille

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Où? Quand?

Gravions petits ou 25mm moyens(16mm) Gravillons 35-45mm gros(25mm),petits cailloux(31,5mm) Petits cailloux (31,5mm) 45-55mm

éprouvettes,noeuds de ferraillage très dense Ouvrages de petites dimensions,ferraillage dense

70 à 100 mm

60-100mm

100 à 200 mm

100-200mm

•

Ouvrages courants,voiles de 20 a 50cm d’épaisseur Béton de masse:fondation,voile de 60 à 80 cm d’épaisseur Béton de très grande masse:barrages et de très gros massifs: voile de 1 a 1,2m d’épaisseur

Rayon d’action

On admet que le rayon d’action d’une aiguille est égal à 5 jusqu’à 10 fois environ son diamètre Ф: r0=(5÷10)D Soit : D-diamètre de l’aiguille r0-rayon d’action La distance entre l’introduction successive de l’aiguilles a sera: A=1,5. r0 C’est-à-dire: a = (7,5÷10) D •

Durée de plongée:

Les durées de plongé de l’aiguille varient avec la consistance du béton,seront données dans le tableau suivant Ouvrabilité Classe de Affaissement consistance ( Cône Abrams) (en cm) Ferme 0÷4 Plastique

5÷8

Type d’ouvrages

Béton de propreté Gros béton de fondation Structure béton armé Semelle,poteaux,poutres

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Durée de plongée de l’aiguille (minute) 1 a 2 minutes 20 secondes

Très plastique

10÷15

Fluide

≥16

, dalles ,voiles,dallages Fondation coulée à 5 secondes pleine fouille, pieux , voiles de faible épaisseur Parois moulées Pas de vibration

c. L’utilisation de l’aiguille - La longueur de l’aiguille et l’épaisseur des couches de béton à vibrer doivent correspondre. Il faut faire descendre l’aiguille jusqu’à10cm de profondeur dans la couche précédente. Couche fraîcherment coulée Sens de vibration

30-50cm

10cm

Couche antérieure compactée

- Une aiguille vibrante ne sert pas à déplacer le béton horizontalement. Le compactage du béton coulé sur un plan incliné doit se faire en commençant par le bas. - On laisse l’aiguille vibrante s’enfoncer verticalement ( ou presque verticalement) dans le béton pour éviter une ségrégation,il faut limiter le temps de vibration.L’aiguille doit être retirée quand la surface du béton commence à réduire.La durée de remontée de l’aiguille doit être telle que le trou laissé par l’aiguille puisse se refermer complètement. - Le béton peut être vibré tant que ,par son poids propre,l’aiguille descend dans le béton et tant qu’en sortant l’aiguille,le trou se referme aisément.

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- Les armatures ou autres éléments noyés ne peuvent être touchés par l’aiguille .En cas de contact ,les armatures vont propager les vibrations vers les bétons déjà compactés,éventuellement visibles dans la surface décoffrée.Autre conséquence,l’adhérence béton-acier peut être perturbé. - On doit laisser une distance suffisante entre aiguille et le coffrage afin d’éviter ,autant que possible,une éventuelle vibration du coffrage. - Le mélange du béton frais avec le béton précédemment coulé doit éviter autant que possible les joints de reprise (la ligne de séparation entre les deux couches est appelée “joint de reprise”) d. Vibrateurs de coffrage Les vibrateurs de coffrage sont installés à l’intérieur de coffrage.Les vibrations sont transmises successivement au coffrage et au béton.Cette méthode n’est intéressante que dans les cas où la somme des sphères d’influence des parois mises en vibration est plus grand que l’épaisseur de la couches de béton frais se truant entre ces parois.Ce procédé est donc adapté au serrage d’élément de constructions hautes et à parois fines (parois,colonnes,poutres) qui sont difficiles à vibrer autrement. Le moteur vibrant à utiliser et les distances à respecter dépendent du matériau de coffrage,de sa construction et de la consitance du béton:ces paramètres doivent donc être déterminés expérimentalement. Les coffrages en bas sont mieux vibrés à basse fréquence car l’amortissement interne augmente fortement avec les fréquences croissantes.Les coffrages en acier,par contre peuvent être vibrés à haute fréquence.Les vibrateurs doivent être fermement arrimés au coffrage de préférence aux raidisseurs.Les vibrateurs disponibles sur le marché sont aussi bien électriques,pneumatiques ou mécaniques. e. Tables vibrantes La table vibrante est principalement utilisée dans l’industrie des produits en béton.Les coffrages sont fixés à la table vibrante(une plaque horizontale rigide)qui est mise en vibration par un moteur vibrant.Cette méthode de serage permet la mise en oeuvre de béton très sec,surtout si la vibration est complétée par une compresstion. f.Vibreur de surface

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Ces vibreurs sont intéressants pour le serrage de construction mince et horizontale telles les dalles de béton,les routes,etc.L’amblitude doit être suffisante pour garantir une efficacité en profondeur.Le poids de la poutre (ou de la plaque) vibrante,le moteur vibrant et le nombre de vibration à appoter par unité de longueur au béton à serrer son autant d’autres paramètres déterminants. 3.8.5.Serrage par compression La compression introduit l’énergie de serrage à la surface du béton frais.Delà,elle va propager progressivement dans l’ensemble de la mise du béton. Cette méthode va souvent de par avec une mise en vibration préalable ou simultanée.Le béton frais doit contenir suffisamment d’éléments fins pour faciliter le mouvement des granulats dans la masse. Les granulats ne peuvent être poreux car l’eau s’introduit dans les pores lors de la compression et les quittes lors de la diminution de pression en formant autour des grains un film qui nuit à l’adhérence du mortier. 3.8.6.Serrage par laminage(aplatissement) Le laminage est une variante du serrage par pression.Contrairement à cette dernière méthode où la machine et le béton bougent à peine l’un par rapport à l’autre, il y a,lors des laninages un déplacement du béton par rapport à l’engin de serrage ou viceversa. La pression peut aussi bien s’exercer à l’intérieur du béton, par un rouleau ou un piston par exemple qu’à l’intérieur même de la masse, par une vis hélicoïdale. Cette méthode de serrage est utilisée pour la production d’éléments ronds et creux tels les tuyaux,de petits élements peu épais tells les tuiles, des hourdis en béton précontraint,etc. 3.8.7.Centrifugation. La centrifugation est une des méthodes dans lesquelles l’énergie de serrage de extérieur sur la masse de béton. La force centrifuge remplit un double rôle: -Le serrage du béton. -L’expulsion de l’eau excédentaire. Prenons un moule donné(par exemple circulaire) rempli partiellement de béton. Si on impose une rotation au moule,le mélange va se comprimer et se compacter le long de la paroi sous l’effet de la force centrifuge. Il est clair que ce procédé de

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serrage n’est utilisable qu’en usine. Il est surtout adapté à la fabrication de longs éléments creux à section circulaire ou polygonale tells les tuyaux,les poteaux d’éclairage,etc. 3.9. Cure et protection du béton. Pour que le béton obtienne les propriétés escomptées,une bonne cure et protection du béton frais sont nécessaires.Cette cure et protection doivent débuter aussi rapidement que possible après le serrage du béton frais. La cure du béton frais est une mesure de protection contre le dessèchement prématuré du béton jeune. La cure est indispensable, en particulier, par temps chaud et venteux. La protection après bétonage du béton frais est une mesure de précaution pour prévenir les dégâts du béton. Durant la pris, le béton doit être protégé contre délavement par la pluie et un ruissellement d’eau. Durant la phase de durcissement, il est nécessaire que le béton soit à l’abri des basses températures. 3.9.1.Protection du béton jeune contre le dessèchement a. Evaporation de l’eau à la surface du béton. La vitesse d’évaporation de l’eau à la surface du béton est principalement dépendante des conditions environnementales mais aussi de la température du béton frais. Ces facteurs différent agissent des manières suivantes: −

L’humidité relative de l’air: plus l’air est sec, plus le dessèchement est rapide.

La température de l’air: la température de l’air est étroitement liée à son humidité, une augmentation de température de 100C correspond à une baisse de 50 % de l’humidité relative. −

− L’ensoleillement: l’ensoleillement conduit à un échauffement de la surface du béton et à une augmentation de la tension vapeur de la couche d’air juste à la surface du béton, ce qui entraine une augmentation de la vitesse d’évaporation. − Le vent: le vent intervient dans le processus de dessèchement en ce sens qu’il amène aconstamment de l’air nouveau et plus sec à la surface humide du béton. Plus le vent est fort, plus de dessèchement est dont rapide.

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− La température: plus élevée la température du béton, plus haute est tension de vapeur de la couche d’air juste à la surface du béton et plus grande par conséquent est à vitesse d’évaporation. b.Infuence néfaste du dessèchement du béton Le dessèchement conduit à deux sortes de pertubations : – La pulvérulence de surface due à l’arrêt de l’hydralation à la surface – La formation de fissures causées par le retrait plastique et le retrait hydraulique précise. 3.9.2 Méthodes de cure Pour empêcher l’eau de s’évaporer hors du béton prématurément, une cure efficace doit être exécutée. Le principe de la cure est l’isolement du béton des facteurs atmostphériques. Les méthodes pricipales de cure sont : - Laisser le coffrage en place - Recouvrir par des bâches plastique ou des panneaux de recouvrement - Mettre en place des couches humides(sables, jute..) - Pulvériser l’eau ou placer sous eau. - Appliquer des produits de cure formant des membranes de protection Ces méthodes peuvent être appliquées iso ément ou en combinaison, En tout cas, la cure doit débuter aussi tôt que possible. Il est aussi nécessaire de décider la méthode de cure avant le début du travail sur chantier. a.Laisser le coffrage en plac. Laisser le coffrage en place est en général une méthode de cure suiffisante. Comme matériaux, on rencontre le bois, l’acier, les plastiques. Les éléments en bois et les panneaux sans recouvrement doivent être humidifiés avant la coulée du béton et doivent être maintenus humides dans des conditions fortement desséchantes. b.Recouvrir par des bâches plastique ou des panneaux de recouvrement En utilisant des bâches plastiques et des panneaux de recouvrement, il est possible de recouvrir toute la surface. Il faut toutefois veiller à ce qu’il n’y ait pas de courrants d’air entre le béton et la bâche.À cause de cet effet dénommé ‘effet

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cheminée’, on peut avoir un dessèchement accéléré. Les bordes des bandes des bâches doivent se superposer complétement de sorte que l’air peut passer sous ce matériau. c.Mettre en place des couches humides Toute la surface est recouverte de matériaux conservant l’humidité, maintenus humides en continue par pulvérisation. Il faut éviter que les matériaux ne puissent s’envoler. Comme matériaux on utilise le sable, le jute et des nattes. Un recouvrement avec du sable doit avoir une épaisseur d’au moins 25mm. Les matériaux ne peuvent contenir aucune matière qui attaque la surface du béton ou qui a une influence négative sur le durcissement de la surface du béton. d. Cure avec de l’eau. La cure avec de l’eau peut être effectuée par la pulvérisation constante d’eau à la surface ou au moyen de la mise sous eau de surfaces horizontales. On doit veiller à ce que la surface du béton soit compèletement et en permanence humide. Pour la pulvérisation, on doit faire attention que les gouttes d’eau ne soient pas trop grosses pour éviter qu’elles marquent des revêtements lors de leur chute sur la surface du béton frais. En général, des processus de cure ou l’eau est ajoutée conduisent à une stucture du béton plus fermée que celles où empêche de dessèchement du béton. On doit éviter que les surfaces de béton chaudes soient brusquement refroidies par la pulvérisation d’eau lors de la pulvérisation d’eau à la surface, on doit surtout éviter durant la phase de prise que la surface soit endommagée. e.Application des produits de cure. Ceux-ci sont des résines répandues par pulvérisation à la surface du béton et qui forment un film continu d’une épaisseur suiffisante pour empêcher l’évaporation de l’eau. Le produit doit être réparti très finement et former une brume qui se pose sur la surface du béton frais sans pénétrer. Les produits de cure ne peuvent pas former de tâche ou exérocher le saleté dur la surface du béron. 3.9.3. Durée de la cure La durée de cure requise dépend du temps nécessaire pour atteindre une certaine perméabilité. Ceci est également en rapport avec le dévelopempent de la résistance du béton et les exigences de durabilité posée. La durée de la cure est aussi

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dépendante d’un grand nombre de facteurs : la sorte de ciment utilisé et sa classe, le facteur eau-ciment, la température du béton, les conditions climatiques de durcissement, l’exposition ultérieure du béton En général, la durée de cure varie de 5 à 10 jours. 3.9.4. Protection du béton frais contre la pluie Le danger de dégât dû à la pluie existe dans les premières heures jusqu’à un jour après le bétonnage. Le ciment à la surface supérieure est délavé par forte pluie. Ceci a pour conséquence que la surface est riche en graviers et peu plane. Des recouvrements simples sans moyens d’isolation supplémentaire suiffisent pour prévenir les dommages de surface par la pluie. Les recouvrements doivent se superposer afin que l’eau ne puisse s’écouler sous ceux-ci. Avec des haussés, il ne peut apparaître de ventilation sous le recouvrement. Certains produits de cure peuvent former également une protection suiffisante contre la pluie. Les films secs de ces produits de cure peuvent résister à la chute de grosses gouttes de pluie. 3.10. Le décoffrage- Le moment du décoffrage 3.10.1.Généralité Le moment où le coffrage et les appuis peuvent être enlevés est défini en fonction des critères suivants : - Les constraintes qui seront produits lors du décoffrage ou dudécintrement - La résistance du béton lors du décoffrage - La nécessité de laisser certaines étançons pour réduire les déformations dues au fluage ou d’assurer la stabilité pendant la phase de construction. - Les conditions climatiques de l’environnement et les mesures qui seront prises pour protéger le béton après le décoffrage. Pour les contraites lors du décoffrage, on doit faire spécialement attention : - Au poids du béton, puisqu’il constitue la partie principale de la charge - À la charge suite à l’étançonnement sur des étages supérieures - Aux charges suite aux éventuels appuis momentanés lors du décoffrage Pour déterminer le moment de décoffrage, la résistance du béton durci peut être mesurée ou on peut prendre garde durant un certain temps d’attente.La mesure de la résistance en compression du béton dans un élément de construction est un

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problème séparé. Pour juger de cette résistance, on peut entre autres avoir recours à: - La méthode de la maturité pondérée - La détermination de la résistance en compression des cubes de chantier - Des essais non destructifs 3.10.2. Recommandation En l’absence de données plus détaillées, les périodes minimales suivantes sont recommandées : - Pour coffrages d’elément non porteur : 2jours -

Pour dalles de portée de moins de 2 mètres: 5 jours (quand σ b = 50%[σ b ] )

-

Pour poutres de portée inférieure à 8 mètres : 8jours (quand σ b = 70%[σ b ] )

-

Pour dalles de portée comprise entre 2÷6 mètres: 8jours (quand σ b = 70%[σ b ] )

- Pour les dalles et les poutres de portée supérieure à 8 mètres : 21 jours Cas particulier L’enlèvement du coffrage et le décintrement sont effectués sans chocs et par des efforts statiques. L’attention est attirée sur l’incidence de l’âge du béton au moment de la mise en charge sur les déformations initiales et différées (fluage) de la construction. L’influence de l’âge du béton au moment de sa mise en charge sur les déformations ne peut en effet pas être négligé. Plus la mise en charge est différée, plus c’est favorable pour le fluage. C’est principal pour les éléments non porteurs qu’il peut arriver que déjà tôt dans la phase de durcissement, on peut décoffrer. La résistance en compression est.Il est vrai, suiffisante au point de la stabilité et des déformations, mais un traitement brutal pendant le décoffrage peut conduire à des dégâts dans le béton. Si le décoffrage présente des coins saillants tournés vers l’intérieure, ces parties doivent être enlevées aussi tôt que possible, en tenant compte d’autres critères liés au décoffrage. 3.10.3. Remarques a. Pour des ouvrages spéciaux, nécessité de faire des essais de résistance du béton b. Au cas de gel, prolonger le délai de décoffrage

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c. Dans le cas de poutres ou d’élément de grande portées, le délai peut être doublé d. Pendant le décoffrage ,il est prudent de conserver quelques étais de secours sous les poutres et les hourdis. On disposera ces étais comme suite: • Poutres : des étais au milieu de la portée • Hourdis: des étais tous les 6m ( si leur portée est supérieure que 3 m) e. Après le décoffrage et avant de réemploi , le coffrage doit être nettoyé soigneusement et remis en état et sera classé par longueurs et categories.

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