8.4 Les produits en béton fabriqués en usine

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1 8.4 Les produits en béton fabriqués en usine La fabrication en usine de produits en béton permet de rationaliser la production, d apporter la qualité d une fabrication industrielle et de réaliser une importante économie de main-d œuvre sur le chantier. La gamme des éléments élaborés en usine est très diverse, depuis l élément standardisé comme le bloc jusqu à l élément de structure ou le panneau de façade multifonctions. Ces produits présentent plusieurs avantages, dont la disponibilité sur catalogue et leurs possibilités d assemblage. La liberté du choix de l implantation des poteaux, de la portée des poutres, des décrochements de façades séduit les concepteurs de bâtiments industriels, commerciaux ou scolaires. Les éléments de structure Cette famille est essentiellement constituée par les poteaux et les poutres destinés aux bâtiments du secteur tertiaire ou les bureaux, ainsi que par les ossatures industrielles. Par extension, on peut considérer comme appartenant à cette famille les éléments de ponts et les poutres de génie civil. Les procédés poteaux-poutres L ossature est constituée de poteaux et de poutres en béton armé ou précontraint, dans lesquels s insèrent des voiles et des façades pour lesquels un choix total est laissé au concepteur. Les planchers sont généralement constitués d éléments allégés à nervures ou à caissons. Structure poteaux, poutres, dalle-plancher, panneaux de façade. Les éléments pour bâtiments industriels La charpente en béton la plus utilisée pour les bâtiments industriels est constituée de poteaux et de poutres. Les portées, qui peuvent atteindre 25 à 35 mètres, sont obtenues avec des poutres en béton précontraint par fils adhérents, à section constante ou variable, selon les taux de charge et la portée. La charpente béton laisse une grande liberté pour le choix de la couverture et des façades béton : panneaux en béton plein, sandwiches ; béton cellulaire, blocs béton, fibres-ciment. Les avantages de la charpente béton sont la rapidité de montage, l'absence d'entretien, la résistance au feu, à la corrosion et aux agressions chimiques ou phytosanitaires. La conception est facilitée par les possibilités variées de trames, de hauteurs et d'extensions possibles. 193

2 Une autre technique, employée pour les bâtiments industriels et agricoles, consiste en une structure constituée de portiques ou de fermes en béton précontraint qui permettent de créer des toitures en pente. Les portées entre poteaux peuvent atteindre 10 à 35 mètres. Les éléments de façade Cette famille concerne essentiellement les panneaux destinés à l enveloppe (panneaux de façades, panneaux décoratifs), ainsi que des systèmes de construction pouvant associer des voiles verticaux et des planchers. Les grands panneaux des années ont été supplantés par les panneaux à voiles extérieurs librement dilatables ou par les panneaux nervurés, qui répondent mieux aux exigences d isolation thermique. Les modes de liaison évoluent vers des assemblages mécaniques ou soudés. La fonction esthétique peut être apportée par un parement en béton architectonique (sablé, lavé, poli) difficilement envisageable au niveau d une réalisation in situ. Les procédés de cette famille font l objet d avis techniques. La norme NF P «DTU Travaux de bâtiment. Murs extérieurs en panneaux préfabriqués de grandes dimensions du type plaque pleine ou nervurée en béton ordinaire.» (mémento pour la conception des ouvrages) fournit les règles de mise en œuvre et les critères que doivent satisfaire ces éléments pour permettre aux murs d assurer les fonctions essentielles : stabilité mécanique, étanchéité à l air et à la pluie, isolation thermique et acoustique, aspect des parements. Parmi les principales familles, on peut citer : les panneaux en plaque pleine ou nervurée à isolation rapportée (extérieure ou intérieure) ; les panneaux sandwiches à voile extérieur librement dilatable ; les panneaux sandwiches liés par nervures ou plots ; les panneaux sandwiches à voile intérieur mince ; les panneaux en béton léger ou à corps creux incorporés ; les petites plaques, porteuses ou non. Panneaux sandwiches à voile extérieur librement dilatable. L isolation est incorporée. 194

3 Une autre variété de cette famille est constituée par les panneaux de type coque en fibres-ciment ou en béton de fibres de verre utilisés en habillage décoratif. Ces panneaux, légers et de formes variées, sont très utilisés en neuf ou en réhabilitation. Le parement constitue pour l ensemble des panneaux de façade un élément important où le béton peut exprimer ses possibilités architecturales. La teinte et l aspect, mis en valeur par les traitements de surface et le choix des granulats, offrent de vastes possibilités au concepteur. La recherche décorative et esthétique est parfois la seule fonction de ce type de panneaux, dits architectoniques, qui constituent, à l heure actuelle, un secteur important de la préfabrication de façades. Les traitements de surface variés (sablé, désactivé, acidé, poli ) sont beaucoup plus simples à réaliser en usine que sur chantier. Il faut enfin souligner que certains types de panneaux peuvent être démontés pour réemploi. Les éléments pour maçonnerie Les blocs Les blocs courants Ces blocs, aux dimensions et aux caractéristiques normalisées, se sont imposés dans la construction des murs des maisons individuelles et le quart de ceux des logements collectifs. Les raisons de ce développement sont l assurance d une qualité, tant au niveau des produits (conformité aux normes NF et aux normes européennes) qu à la mise en œuvre dont les règles font l objet de la norme NF P «DTU Maçonnerie des toitures et d étanchéité. Gros œuvre en maçonnerie des toitures destinées à recevoir un revêtement d étanchéité. Référence commerciale des parties 1/2». Les principales caractéristiques de ces blocs sont : leur type : blocs pleins ou blocs creux comportant des alvéoles verticaux ; des dimensions constantes pour la hauteur (20 ou 25 cm) et la longueur (40 ou 50 cm), mais avec une large plage d épaisseurs allant de 5 à 32,5 cm ; des granulats courants ou légers (laitier, argile expansée) ; des classes de résistance garantie en compression définies par la contrainte de rupture du bloc rapportée à sa section brute : B40 B60 B80 (résistance en bars = 0,1 MPa) pour les blocs creux en béton lourd, B80 B120 B160 pour les blocs pleins en béton lourd, L25 L40 pour les blocs creux en béton léger, L45 L70 pour les blocs pleins en béton léger. Les blocs isolants La recherche de l isolation thermique a conduit à développer deux familles de produits. Les blocs constitués d un béton à conductivité thermique plus faible que le béton usuel ; pour parvenir à ce résultat, on utilise soit des bétons de granulats légers, soit des bétons cellulaires autoclavés. Ces blocs présentent l avantage d atteindre les niveaux requis par la réglementation thermique pour des épaisseurs de l ordre de 30 cm, tout en présentant une résistance mécanique suffisante pour leur conférer un caractère porteur. Les blocs à isolation intégrée : le caractère isolant est apporté par un isolant rigide (polystyrène expansé, mousse de polyuréthane) qui relie deux blocs dont l un assure la fonction porteuse. Les blocs à bancher Ils comportent un ou deux alvéoles verticaux de grandes dimensions, destinés à être emplis de béton après le montage de la maçonnerie sur une hauteur correspondant à un étage. Le coffrage est, en quelque sorte, assuré par les parois des blocs. Des armatures peuvent être disposées dans les alvéoles pour augmenter la résistance, permettant ainsi la réalisation de plusieurs niveaux porteurs en murs extérieurs ou en refends. L emploi d un béton allégé ou d un isolant permet d assurer partiellement ou en totalité l isolation thermique du mur. Les blocs de parement La qualité du parement de ces blocs permet de conserver la face extérieure apparente, sans utiliser de revêtement ou d enduit. De nombreuses possibilités esthétiques existent : béton coloré, granulats apparents, cannelures. Ces blocs sont souvent porteurs et peuvent parfois être organisés en blocs à bancher (cas fréquent aux USA). La précision dimensionnelle du bloc a une très grande importance dans l impression d ensemble. Par définition sans enduit extérieur, le bloc doit assurer l étanchéité à l eau et à l air. Le montage doit être très soigné car les joints laissés apparents assurent non seulement l esthétique, mais aussi l étanchéité. Certains blocs, qui requièrent alors une grande précision dimensionnelle, sont conçus pour être montés sans joint, uniquement par emboîtements mécaniques (montage dit «à sec»). Les éléments pour planchers Les poutrelles et les entrevous pour planchers Les poutrelles sont des composants en béton armé ou précontraint, de faible section, qui constituent la structure du plancher. Entre les poutrelles, et s appuyant sur elles, sont disposés des éléments intercalaires, les entrevous (encore appelés corps creux, hourdis ou voûtains) 195

4 Mise en place de dalles alvéolées. qui remplissent une ou plusieurs fonctions : porteurs, isolants, éléments de coffrage pour la dalle de compression coulée en partie supérieure. Ce type de plancher est bien adapté à la maison individuelle, du fait du faible poids de ses composants aisés à manipuler. Les poutrelles sont utilisables pour des configurations variées et des portées moyennes de 6 mètres. Associées à des entrevous isolants, elles permettent de réaliser des planchers isolants sur sous-sol, sur vide sanitaire ou sous comble. Les autres éléments pour planchers Les éléments de planchers de grandes dimensions sous forme de dalles pleines, très répandus au début de l industrialisation du bâtiment, se sont trouvés rapidement concurrencés par les procédés faisant appel à un bétonnage sur le chantier (tables coffrantes, banches et tables, ou coffrages tunnels), ou par des éléments moins encombrants (poutrelles et hourdis). A côté des dalles pleines et des dalles sandwiches, deux procédés prévalent : les prédalles et les dalles alvéolées. Les prédalles Elles sont conçues pour servir de coffrage à la dalle de béton coulée en œuvre par-dessus. Cette conception permet de ne transporter qu'une dalle d'épaisseur restreinte (de 5 à 12 cm). Les prédalles sont livrées en 2,40 ou 2,50 m de largeur, dans des longueurs pouvant atteindre 8 à 10 mètres. Elles sont soit en béton armé avec ou sans raidisseurs, soit en béton précontraint.les prescriptions de fabrication et de mise en œuvre des différents types de prédalles font l'objet du cahier des prescriptions techniques : CPT Planchers Titre II «Dalles pleines confectionnées à partir de prédalles préfabriquées et de béton coulé en œuvre». Les prédalles trouvent un vaste domaine d'utilisation dans les bâtiments résidentiels, non résidentiels et parkings. Les dalles alvéolées Bien que connues depuis plus de vingt-cinq ans, les dalles alvéolées ne se développent en France que depuis peu de temps. Les principaux avantages de ce procédé sont la rapidité de mise en œuvre (suppression d étaiement), la possibilité d utilisation immédiate du plancher et le gain de poids (la dalle de 32 cm d épaisseur pèse 360 à 400 kg/m 2 selon les modèles et permet une portée de 15 à 17 mètres). Les dalles en béton précontraint par fils adhérents présentent des alvéoles longitudinaux de nombre et de section déterminés par le choix de la filière d extrusion. Les dalles actuellement fabriquées ont une largeur de 1,20 m, une épaisseur de 16 à 40 cm, et une longueur pouvant atteindre 15 mètres. Les dalles alvéolées sont utilisables pour tous types de bâtiments, et plus spécialement pour la réalisation de planchers de longues portées, permettant d obtenir des plateaux libres de grande surface : bâtiments industriels, locaux scolaires, bureaux, locaux commerciaux, parkings, bâtiments sportifs. Les dalles alvéolées sont également très utilisées pour les planchers dont l étaiement est difficilement réalisable. Les éléments de couverture Couvertures réalisées avec des composants en béton Les couvertures peuvent être réalisées à partir de composants autoporteurs en béton armé ou précontraint dont les performances mécaniques permettent de s'affranchir du réseau de pannes. Ces composants peuvent être soit des éléments courants de plancher tels que des dalles alvéolées, des éléments nervurés, soit des éléments spécifiques permettant une conception architecturale originale de la toiture. C'est le cas, par exemple, des composants nervurés de hauteur variable, des coques, des éléments chéneaux, des sheds Ces divers éléments peuvent en outre comporter l'isolation et l'étanchéité intégrées. Les tuiles en béton Leurs principaux avantages résident dans : l'esthétique, la facilité de la pose, la durabilité et la robustesse, l'aspect économique. Couvertures en béton cellulaire Elles sont réalisées à partir de panneaux en béton cellulaire armé de largeur courante égale à 0,60 m. Ces panneaux reposent sur les éléments porteurs (pannes ou poutres) sur lesquels ils sont clavetés. 196

5 Les produits en béton fabriqués en usine, bien que standardisés, se prêtent également aux formes compliquées. A droite, une voûte à l ancienne réalisée en blocs béton. 197

6 Autres éléments Les éléments de voirie et de mobilier urbain Tuyaux d assainissement et boîtes de dérivation. Les éléments de fibres-ciment Les nouvelles générations de fibres-ciment se prêtent à la réalisation de plaques de faible épaisseur, de formes variées et pouvant être teintées : plaques planes ou ondulées, pour bardages et couvertures, ardoises de grandes dimensions, plaques supports de tuiles. Elles apportent leur résistance mécanique, notamment à la flexion, une faible conductivité thermique, la résistance au gel, et aux agents chimiques. Faciles à poser et économiques, les couvertures en éléments de fibres-ciment trouvent des utilisations nombreuses en bâtiments industriels, agricoles, sportifs. De nombreux éléments en béton se sont développés dans ce secteur où ils apportent une double réponse fonctionnelle (robustesse, résistance aux dégradations) et esthétique. La variété des formes, des textures et des couleurs des éléments béton facilite l intégration aux sites les plus exigeants. Parmi les multiples produits utilisés, il faut citer les pavés, les dalles, les bordures, les caniveaux, les éléments de signalisation, le mobilier urbain (bancs, vasques, etc.). Les tuyaux et les accessoires pour réseaux d assainissement Les canalisations d assainissement constituent un marché dans lequel les exigences de qualité rigoureuses, qui conditionnent le bon fonctionnement des réseaux, ont favorisé le développement des tuyaux en béton. Les résistances mécaniques, la tenue aux agents agressifs, l étanchéité et la durabilité sont contrôlées de manière rigoureuse, ces produits faisant l objet de certification. La forme des tuyaux (circulaire ou ovoïde), les caractéristiques du béton, les diamètres pouvant atteindre 3,50 m, les accessoires très complexes (regards, branchements, dérivations, buses) permettent de réaliser tous les types de réseaux d assainissement. 198

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