Murs à coffrage intégré ou prémurs

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1 Fiche Prévention - E4 F Annule et remplace la fiche E4 F Murs à coffrage intégré ou prémurs Mise en œuvre et stabilité en phase provisoire Les murs à coffrage intégré (MCI), communément appelés «prémurs» ou «bilames», sont des ouvrages préfabriqués en usine, constitués de deux parois minces en béton armé reliées entre elles et maintenues à un certain écartement par des raidisseurs métalliques. Un MCI est destiné à former la structure principale d un mur, associé à un remplissage de béton coulé en place entre les parois, celles-ci servant de coffrage. Le remplissage assure la liaison avec le reste de l ouvrage par l intermédiaire des armatures en attente. Les MCI sont utilisés dans tous types d ouvrage, en remplacement de voiles structurels habituellement réalisés en béton banché. Cette fiche prévention décrit les conditions de mise en œuvre des MCI, en proposant les mesures de prévention adaptées. Définitions Paroi mince. Dalle en béton armé d une épaisseur de 5 à 7 cm, généralement sans acier en attente. Raidisseur métallique. Ensemble d armatures destinées à maintenir l écartement des parois du MCI, sans rôle de renfort pour la structure définitive. Aciers de liaison. Armatures disposées sur les côtés du MCI, destinées à assurer la transmission des efforts et la solidarisation des différentes parties d ouvrages liées au MCI. Les aciers de liaison contenus dans l ouvrage sur lequel le MCI vient s appuyer sont appelés «armatures en attente» ou «attentes». Remplissage béton. Aussi appelée clavetage, c est l opération consistant à remplir de béton l espace contenu entre les deux parois d un MCI. INRS Coupe sur mur à coffrage intégré Xavier Pierre Exemple de mur à coffrage intégré Conditions d utilisation et intérêt La structure des MCI permet de réaliser des murs porteurs de grandes dimensions avec une finition d excellente qualité. En effet, la préfabrication en usine n est pas exposée aux intempéries et, de ce fait, favorise l obtention de parements soignés. Le mode de pose des MCI apporte également un bénéfice dans la réalisation d ouvrages à géométrie contrainte, pour lesquels les opérations de coffrage se révèlent longues et complexes (cages d ascenseur, cages d escalier, retours de façade, parois de pièces exiguës, murs coffrés sur une seule face). Avec une organisation correcte du travail et la prise en compte des risques inhérents au produit, l utilisation des MCI apporte un avantage substantiel à la prévention et à l amélioration des conditions de travail des opérateurs.

2 La préfabrication des panneaux peut être complétée soit par un système d isolation thermique par l extérieur, soit par un doublage intérieur isolant. Les menuiseries sont rapportées en œuvre. Les huisseries métalliques peuvent être incorporées. Fig. 1 Composition d un mur à coffrage intégré Tolérances dimensionnelles Les tolérances dimensionnelles admissibles des MCI sont reprises dans le Cahier des prescriptions techniques communes aux procédés de murs à coffrage intégré (e-cahiers du CSTB, cahier 3690, mai 2011). Ces ouvrages répondent à la classification P (3), d après la norme NFP largeur et longueur : ± 10 mm planéité de la face extérieure : 4 mm à la règle de 2 m épaisseur du MCI : +5/-0 mm épaisseur des parois : +8/-0 mm rectitude des arêtes (bord de pièce) : ± 5 mm position des réservations : ± 10 mm Exigences 1,7 cm mini >= 7 cm Raidisseur Enrobages courants 2 ou 3 cm 5 à 7 cm Aciers principaux (2e lit) vertical Ø 6 à Ø 16 Les MCI sont dimensionnés selon les règles usuelles de la résistance des matériaux et du béton armé en flexion simple ou composée avec, le cas échéant, vérification de la stabilité de forme. Les liaisons doivent assurer la continuité mécanique : entre la fondation ou le plancher et le MCI ; entre deux MCI ; entre le MCI et les ouvrages avoisinants. Les MCI destinés à la réalisation de murs extérieurs sont composés de deux parois en béton armé d épaisseur minimale de 5 cm et maintenues espacées par des raidisseurs métalliques à entraxe de 60 cm. L épaisseur minimale du MCI est de 16 cm, l épaisseur minimale du béton coulé en place est de 7 cm (Fig. 1). L enrobage des armatures est choisi en fonction de la nature agressive du milieu ambiant dans lequel est placé le mur. Pour les faces exposées, il est usuellement de 3 cm, mais peut être ramené à 2 cm minimum. Les ouvertures et baies sont obtenues au moyen de mannequins fixés sur les tables coffrantes. Elles sont renforcées par des armatures périphériques dans les parois. Principaux risques Risques liés à la manutention des MCI ou de leurs accessoires : rupture d un ou plusieurs éléments participant au levage (rupture d élingues, renversement de la grue) ; défaut d élingage du MCI ; heurt ou écrasement lors de la manutention ou de la mise en place ; défaut de coordination entre les acteurs chargés de la manutention et de la pose. Chutes du personnel : depuis les véhicules de transport, en cours de déchargement lors de la pose des livraisons ; Aciers de répartition (1er lit) horizontal Ø 6 à Ø 16 pendant les phases d élingage et de désélingage des éléments ; pendant les phases de mise en place et de retrait des stabilisations provisoires ; lors des opérations de positionnement ou de réglage des éléments ; lors de la phase de clavetage. Ruine du MCI, dont les causes sont, notamment : un défaut de fabrication (géométrie non conforme au plan, arrachage partiel ou total des ancrages, fissurations, défaut de ferraillage, fragilité excessive liée aux réservations) ; une défaillance d un bord du MCI : mauvaise qualité du béton, béton trop jeune, détérioration lors des manutentions ou du transport, mauvaise prise en compte des contraintes de manutention ; une détérioration lors des manutention, chargement, déchargement, stockage, transport ; des surcharges sur le MCI, particulièrement en pied d ouvrage pendant les opérations de bétonnage. Risques de chute des MCI liée à la déficience des appuis ou de la stabilisation provisoire : largeur d appui insuffisante (tolérances des ouvrages, implantation, verticalité non respectées) ; déplacement des appuis dû à un effort parasite (masses environnantes, mise en place, chocs) ; ruine de l appui : appui mal conçu pour la phase transitoire, béton trop jeune, clavetage non réalisé ; Mustang 2

3 inadéquation, sous-estimation ou défaut dans la mise en œuvre de la stabilisation provisoire ; retrait prématuré de la stabilisation provisoire ; oubli ou sous-estimation de certaines hypothèses de charges (notamment efforts horizontaux). Ruine du voile reconstitué lors du bétonnage, liée à des charges de chantier excessives et/ou non compensées par une stabilisation provisoire adaptée. Prise en compte de la phase provisoire Compte tenu de la présence de plusieurs intervenants, il importe que l un d entre eux regroupe tous les éléments de décision au moment de la conception du produit. Le bureau d études de structure est l entité la mieux positionnée pour remplir ce rôle. Par sa fonction de sachant, il peut prendre en compte l ensemble des paramètres et fournir la solution la plus adaptée aux contraintes de chacun. Par la nature de son contrat, l intégration des phases provisoires dans le calcul des structures est une tâche qui entre naturellement dans son processus de conception. La prise en compte des phases provisoires passe par l analyse des points suivants. 1 Éliminer ou réduire les contraintes extérieures pouvant peser sur le MCI non claveté En aucun cas, le MCI ne peut être utilisé comme blindage pour soutenir des terres en phase provisoire ou comme protection contre le risque d ensevelissement (Fig. 2). Sauf estimation particulière, la stabilisation provisoire est calculée pour reprendre un effort au vent équivalent à une vitesse de 85 km/h. Au-delà de cette valeur, il convient de délimiter un périmètre interdisant la présence des opérateurs à proximité des MCI non clavetés. De manière analogue, la stabilisation provisoire est calculée pour reprendre un choc équivalent à une benne à béton pleine (2,5 t à 2 m/s). Toute manutention d un poids supérieur dans le voisinage doit être prise en compte, particulièrement par rapport aux MCI contigus. De plus, le concepteur doit définir, en collaboration avec l utilisateur, des modes opératoires et des dispositions qui évitent les chocs ou leurs effets néfastes, notamment lorsque le bétonnage doit être réalisé à la pompe à béton. 2 Vérifier les contraintes spécifiques sur les appuis Si les appuis sont constitués par des poutres ou des poutres voiles (Fig. 3), le concepteur doit : vérifier les conditions de résistance des appuis (sections, durcissement du béton) ; prévoir, s il y a lieu, des armatures de renfort et/ou des étaiements pour les phases transitoires ; reporter ces indications sur les plans ainsi que les hypothèses de charges correspondantes ; vérifier les flèches transversales que peuvent prendre ces poutres sous les efforts de chantier ; adapter, en conséquence, la stabilisation provisoire des MCI ; indiquer, sur les plans, les dispositions à prendre. Cette disposition constructive exige une attention toute particulière de la part du bureau d études chargé du calcul des supports car elle entraîne une conception et une disposition d armatures spécifiques. Elle nécessite aussi une grande rigueur dans l exécution. Plan de stabilisation et de pose Le fabricant, connaissant les caractéristiques de ses produits, doit étudier le sens de pose, le plan de calepinage des MCI, leur contreventement provisoire et les détails des éléments singuliers de l ouvrage (réservations traversantes, trémies de bétonnage, inserts, porte-à-faux, aciers de liaison). Fig. 2 Blindage des terres Le blindage des terres (ici, paroi cloutée) doit être indépendant du MCI Fig. 3 Stabilisation sur lests béton INRS Rector 3

4 Pour cela, l entreprise doit lui fournir : les plans des éléments porteurs et leurs armatures en attente ; le mode de mise en œuvre choisi et l ordre d avancement de pose ; les charges de chantier (verticales, horizontales, statiques et dynamiques) ; les moyens de contreventement prévus et leurs caractéristiques. Les documents du fabricant doivent être transmis au bureau d études, qui consolide l ensemble des informations liées à la tenue de la structure et met à jour ses plans de coffrage en vérifiant la tenue de l ensemble, y compris pendant les phases provisoires. Lors de la pose, les MCI offrent une prise au vent très importante et n opposent aucune résistance aux efforts horizontaux. L étaiement qui sert de contreventement doit être très soigneusement calculé. Prévention contre les chutes de hauteur Les dispositifs de protection contre les chutes de hauteur doivent être prévus avant toute opération de pose (Fig. 4). Les postes de travail à étudier sont : la pose des MCI successifs ; la fixation du contreventement ; le retrait des élingues de manutention après mise en place ; la mise en place des coffrages d abouts ou de réservations ; la mise en place des aciers de liaison ; le coulage du béton de clavetage ; le retrait des éléments de contreventement Fig. 4 Mise en place d une protection toute hauteur, servant de plate-forme de travail En règle générale, il convient d incorporer dans le MCI un maximum d éléments lors du stade de la préfabrication, notamment : les inserts destinés au support de garde-corps, à souder sur le treillis de maintien (Fig. 5) ; les arrêts de coffrage, par des inserts en métal déployé (Fig. 6) ; les pipes de bétonnage. Le fournisseur doit concevoir les aciers de liaison de telle sorte que leur mise en œuvre soit simple et présente le moins de risques possible. L accès au poste de travail en hauteur s effectue de préférence par nacelle, qu elle soit à bras déporté ou à plateau ciseau. L utilisation d échafaudages roulants ou de plate-forme à prémur est également envisageable pour les ouvrages où cela est plus adapté. Rector Fig. 5 Pose de garde-corps dans l insert Fig. 6 Arrêt de coulage en métal déployé Il existe des passerelles mobiles, qui prennent appui sur la tête des MCI contreventés et circulent par des systèmes de propulsion manuels. Bien que ce procédé paraisse séduisant, il est impératif que l utilisateur (ou son bureau d études) vérifie soigneusement la capacité du support à reprendre les efforts spécifiques induits par l appareil. En effet, dans l état actuel, les fournisseurs de matériel ne peuvent s engager sur la capacité du MCI à reprendre leur machine, laissant cette responsabilité à l utilisateur. INRS 4

5 Fig. 7 Influence du positionnement des inserts de levage Mise en œuvre des murs à coffrage intégré Pose Les MCI, équipés de leurs contreventements, sont mis en place à la grue, sur un support d accueil préparé. Ils sont maintenus par la grue jusqu à leur stabilisation complète (cornières de réglage et/ou étais tirant-poussant, etc.). D autres moyens que l étai tirant-poussant sont possibles lorsque l espace est restreint : on peut utiliser, par exemple, des équerres dans certaines gaines d ascenseurs ou cages d escalier. Le levage en deux points est à privilégier, sinon un moyen adapté pour assurer un levage équilibré doit être mis en œuvre par l utilisateur suivant les prescriptions du fournisseur dans sa notice (Fig. 7). Une bonne coordination des différents acteurs est indispensable pour éviter les ordres contradictoires et limiter les risques de heurt, écrasement, coincement. L un des poseurs, bénéficiant d une parfaite vision du poste de travail, est affecté à la commande de la grue, par le moyen de communication adapté. Le grutier se réfère à un interlocuteur unique. Afin de faciliter le guidage et l orientation des MCI suspendus à l appareil de levage, ceux-ci peuvent être équipés de deux cordes permettant aux opérateurs de les manœuvrer à distance. Ce dispositif trouve son intérêt, notamment, en cas de pose par temps venteux, afin d empêcher la mise en rotation du MCI. La verticalité et l horizontalité des bords des MCI seront recherchées, ce qui suppose la parfaite connaissance de la position du centre de gravité (à déterminer par le fabricant). En effet, les ouvertures dans les MCI amènent une dissymétrie de poids nécessitant une position des points de levage non équidistante des bords. Fig. 8 Pose de MCI à l aide de deux ventouses Le positionnement final du MCI, juste avant sa pose, sur son support d accueil peut être réalisé à l aide de deux ventouses de préhension permettant aux opérateurs d avoir une prise confortable les préservant du risque de se coincer la main entre deux MCI (Fig. 8). Fig. 9 Ferraillage de couture Ferraillage Le fournisseur doit concevoir les aciers de liaison de telle sorte que leur mise en œuvre soit simple et présente le moins de risques possible. Les aciers de liaison entre MCI peuvent s insérer depuis le haut du MCI, sur le côté du MCI à l avancement ou en prévoyant des boîtes d attente (Fig. 9). 5

6 Bétonnage Le bétonnage doit être réalisé dans l ordre indiqué au plan de coffrage, en respectant les charges de chantier prévues (personnel, quantité et nature du matériel). Le réglage des éléments de contreventement ne doit plus être modifié dès que le bétonnage est commencé. La phase de bétonnage consiste à mettre en place : les garde-corps lorsque les inserts ont été prévus dans le MCI ; les arrêts de bétonnage verticaux ; l arrêt de bétonnage est prévu à la conception du produit et ne nécessite pas d intervention particulière de l utilisateur (métal déployé placé en usine) ; les coffrages de rives (abouts coffrés en usine) ; des trappes de bétonnage (elles doivent être prévues dès la conception, par le fournisseur, en fonction de la hauteur du MCI) (Fig. 10). Objectifs pour le coulage : il s effectue depuis le poste de travail situé en partie supérieure du MCI, à défaut de le faire depuis le sol. Afin de limiter les problèmes de ségrégation du béton, il existe des tubes plongeurs souples permettant de diminuer la hauteur de chute du béton (Fig. 11). Le coulage est effectué en plusieurs passes, de 50 à 70 cm/h chacune (sauf dispositions particulières prévues lors de l étude préalable). Les bétons de remplissage sont structurels et participent à la résistance du mur. Ils doivent être réalisés dans les règles de l art et conformément à l avis technique du fournisseur. Il convient de surveiller attentivement l état du MCI au fur et à mesure du bétonnage et d interrompre l opération en cas de fuite importante de béton. Présence du matériel destiné à servir de garde-corps sur les MCI. Conformité de l aire de stockage, le cas échéant. Disponibilité et compétence de l équipe de pose. Disponibilité des moyens de levage et d élingage. Fig. 10 Bétonnage de MCI de grande hauteur par trappe de bétonnage Fig. 11 Bétonnage de MCI avec pompe et tube plongeur depuis une PEMP Enlèvement de l étaiement Le retrait des éléments de stabilisation provisoire ne peut se faire que lorsque la stabilité des MCI est effective selon la préconisation du bureau d études béton ou méthodes (Fig. 12). Le fournisseur précisera, dans sa notice d instructions, les solutions préconisées pour cette phase. L objectif, à terme, est d éviter le travail en hauteur et de permettre un retrait sans risque. Le retrait des éléments de stabilisation provisoire se réalise : de plain-pied pour les éléments de petite hauteur ; à partir d une nacelle élévatrice de personnes pour effectuer le desserrage des étais tirant-poussant qui sont préalablement suspendus à une grue, pour les grandes hauteurs. Les points de vérification, en bref Présence et connaissance des plans d étaiement, des plans de calepinage des MCI et des plans de pose. Présence et bon état des différents inserts, notamment pour le contreventement. Présence et déploiement du matériel de contreventement. Fig. 12 MCI en cage d escalier, après bétonnage et enlèvement de l étaiement Rector 6

7 Documents à consulter Cahier des prescriptions techniques communes aux procédés de murs à coffrage intégré. E-cahiers 3690, CSTB, mai Norme NF EN14992 Produits préfabriqués en béton Éléments de mur. Rapport technique CEN/TR Octobre 2008 Conception et utilisation d inserts pour le levage et la manutention des éléments préfabriqués en béton. Arrimage des charges sur les véhicules routiers. INRS, ED Murs à coffrage intégré (MCI). Prescriptions minimales à intégrer à la conception du procédé constructif MCI pour une mise en œuvre en sécurité. INRS, ED Installations de levage de charges temporaires sur chantiers. Fiche prévention C3 F 05 09, OPPBTP. Manutention des éléments préfabriqués avec des boucles de levage. Fiche prévention E4 F 01 10, OPPBTP. Manutention des éléments préfabriqués en béton du bâtiment au moyen de dispositifs spécifiques. Fiche prévention E4 F 02 10, OPPBTP. Murs à coffrage intégré Manutention, stockage, transport. Fiche prévention E4 F 10 14, OPPBTP. Les dessins crédités INRS sont issus de l ouvrage Murs à coffrage intégré (MCI) avec l aimable autorisation de l OPPBTP 25, avenue du Général Leclerc Boulogne-Billancourt Cedex Fiche Prévention -- E4 F oppbtp Edition : : juin 2015 Conforme à la réglementation en vigueur à la date de parution. 7