Fiche Prévention - E4 F 07 13 Étaiement des balcons Les étaiements constituent, en général, dans le bâtiment, des opérations essentielles et répétées dont dépendent la stabilité et la solidité des ouvrages provisoires, ainsi que la sécurité du personnel travaillant à proximité. Dans le cas particulier des balcons qui, par nature, sont des ouvrages massifs la plupart du temps en porte-à-faux, la réalisation de l étaiement revêt une importance primordiale afin d éviter les accidents par effondrement. Cette fiche prévention rappelle les principales règles à mettre en œuvre lors de l étaiement des balcons. Définition Le balcon est une plate-forme en béton armé de faible largeur, équipée de garde-corps, en saillie sur une façade et positionnée devant une ou plusieurs baies. Il existe une grande diversité de balcons BA : balcons isolés, balcons filants sur la longueur de la façade, balcons superposés, avec ou sans allège béton, avec ou sans retombée béton. Cette diversité conduit à des modes opératoires différents : balcon totalement coulé en place, partiellement préfabriqué ou totalement préfabriqué. Principaux risques Il existe plusieurs types de risques liés à la réalisation des balcons. Chute de hauteur lors de la réalisation de l étaiement ou du coffrage, lors de la pose des éléments préfabriqués, lors du ferraillage ou du bétonnage. Retombée de la charge lors du levage des éléments de balcon préfabriqués (dalle et allège). Effondrement du balcon lors du bétonnage ou de la pose des éléments préfabriqués. Effondrement du balcon terminé lors du retrait de l étaiement ou lors de l approvisionnement de matériaux effectué par les corps d état secondaires. Efforts exercés dans un balcon Les efforts exercés dans un balcon en service, qui ne repose plus sur un étaiement, sont fonction du type de balcon à réaliser. On distingue principalement les balcons en porte-à-faux et les balcons sur appuis extérieurs.
Balcons en porte-à-faux M Figure 1 Étaiement de balcon : vue en plan Mustang V Ferraillage en porte-à-faux sans rupteur thermique Dans le cas des balcons en porte-à-faux, les efforts exercés sont un effort tranchant V et un moment fléchissant M. La reprise de ce moment fléchissant est assurée par des armatures principales positionnées en partie supérieure du balcon, ce qui n est pas courant dans la réalisation des planchers. Balcons sur appuis extérieurs Harsco Figure 2 Étaiement de balcon : vue en élévation V Mustang Ferraillage sur appui avec rupteur thermique Dans le cas des balcons sur appuis extérieurs, l effort exercé est un effort tranchant V. Organisation du chantier Les balcons étant des éléments extérieurs au bâtiment, leur mise en œuvre sur un étaiement qui repose au sol nécessite, au préalable, l aménagement d espaces accessibles et dégagés au droit des zones où sera installé le matériel. Ces zones sont constituées d un remblai homogène en matériaux incompressibles, correctement nivelé et soigneusement compacté, afin d obtenir une portance suffisante pour la descente de charges à reprendre. La mise en œuvre de l étaiement des balcons s appuyant directement sur le terrain naturel est à proscrire. Calcul de l étaiement Une note de calcul de l étaiement permet de définir, en fonction de la géométrie du balcon, de sa masse et de la résistance de la zone d appui, le nombre de points d appui et les charges à reprendre par appui. Le calcul tient compte de la répartition des charges sur les assises et, notamment, des cas où celles-ci sont excentrées (allèges béton). Le centre de gravité du balcon doit se superposer, si possible, au centre de gravité de l étaiement. Afin de faciliter la mise en œuvre de l étaiement par le personnel de chantier, un plan d étaiement est réalisé (Fig. 1 et 2). Harsco Choix du matériel Compte tenu des efforts verticaux et horizontaux qui sont transmis au matériel d étaiement, ainsi que de l absence de possibilité de mise en butée de l étaiement sur trois des quatre côtés du balcon, il est recommandé de privilégier l emploi d un dispositif autostable. Pour cela, utiliser un matériel contreventé verticalement et horizontalement qui pourra être, selon les hauteurs à étayer : des tours-étais ou des tours d étaiement pour des hauteurs d étage courant (< 3 m) ; 2
des tours d étaiement pour des hauteurs supérieures. Pour les tours d étaiement, choisir du matériel à montage et démontage en sécurité, équipé de planchers, de gardecorps et d un moyen d accès sécurisé. Nota. Les trépieds n assurent pas le contreventement contre les efforts horizontaux exercés en tête de l étaiement. Les fourches doivent être adaptées aux poutrelles utilisées. Ces dernières sont centrées à l axe de la fourche et bloquées de part et d autre afin de contrer le risque de déversement de la poutrelle à l intérieur de la fourche (Fig. 3). Figure 5 Tables à balcons Figure 3 NON Poutrelle désaxée et non calée. OUI Poutrelle centrée et calée symétriquement. Matériels particuliers Dans le cas particulier de voiles de façade en béton, il est possible d utiliser des plates-formes de travail en encorbellement (PTE), spécifiquement conçues pour servir d appui au balcon. L entreprise doit alors se mettre en relation avec le fabricant de PTE afin de connaître les règles et les limites d utilisation de ce matériel. Une formation du personnel, sur la base de la notice d utilisation du matériel, doit également être réalisée (Fig. 4). Pour réaliser des balcons continus sur la longueur de la façade, privilégier les tables à balcon préfabriquées et entièrement colisables (Fig. 5). Figure 4 Outils de coffrage de balcons OBS Sateco Sateco Harsco >>> Hussor Erecta 3
Figure 6 Équerres à balcons préfabriqués Les dimensions des cales et leur type de pose sont préalablement calculés en prenant en compte la charge et la portance du sol (Fig. 7). Montage de l étaiement Se conformer aux notices fournies par les fabricants. Respecter les plans d étaiement. Pour les matériels d étaiement spécifiques conçus par les entreprises, respecter les modes opératoires élaborés par les entreprises. Vinci Construction France D autres systèmes d étaiement spécifiques existent encore, notamment pour les balcons préfabriqués, mais leur résistance et leur adéquation doivent également faire l objet d une justification pertinente (Fig. 6). Stabilité et résistance des assises Le sol du rez-de-chaussée sur lequel va s appuyer l étaiement est souvent un terrain remblayé depuis peu (remblaiement périphérique des fondations ou du sous-sol) ou bien le terrain naturel. Les forces verticales exercées par un balcon et transmises par l étaiement appuient sur le sol au niveau des platines de l étaiement. Ainsi, le sol doit offrir une résistance uniforme et compatible avec la charge, de façon à éviter l enfoncement d une tour et, donc, le basculement et/ou l affaissement du balcon. La mise en place d une tour d étaiement, ou d une tour étai, nécessite une surface horizontale nivelée et compactée. Une surface inclinée, talutée peut difficilement présenter un compactage uniforme et une résistance homogène. Pour améliorer la résistance au poinçonnement du sol, l étaiement doit prendre appui sur un calage de répartition de charge. Dispositifs d amarrage de l étaiement au bâtiment Si les tours d étaiement, ou tour étai, permettent de reprendre en partie les efforts horizontaux exercés lors du réglage du balcon, c est l amarrage au bâtiment qui assure la stabilité définitive de l ensemble. Le nombre et la nature des amarrages dépendent de la hauteur de l étaiement et de sa dimension par rapport à celle du balcon. Il convient de faire dimensionner ces amarrages par un bureau d études. L amarrage intéressant simultanément deux pieds de la tour permet de répartir correctement les efforts horizontaux. Cet amarrage peut être réalisé selon deux méthodes : L amarrage à l ouvrage : effectué au moyen de tiges filetées traversant les éléments de façade en béton armé (voiles, poteaux ou poutres) ou au moyen d un dispositif à tubes et colliers prenant les éléments de façade BA en «sandwich». Figure 7 Assises de l étaiement 16 6 Structure portante Cales en pose croisée 32 12 32 12 32 32 48 Cales : 6 x 16 x 32 cm NON Image négative de pose de cales Charge admissible sur cales (dan) Cales au Pression adm. du sol sol 1 bar 3 bars 5 bars 1 cale 350 1 050 1 750 2 cales 700 2 100 3 500 3 cales 1 050 3 150 5 250 Mustang 4
Nota Les serre-joints à frapper sont à proscrire car il est difficile de définir précisément les efforts que peut exercer ce dispositif. Leur état, leur positionnement et leur réponse aux vibrations et aux chocs ont une influence importante sur leur efficacité. Figure 9 Figure 10 Figure 8 Amarrage par étais tirant-poussant Figure 11 Figure 12 Hussor Erecta Eiffage Construction NON Serre-joint à frapper. NON Potelet de gardecorps type pince-dalle. Garde-corps provisoire fixé sur les filières d étaiement (Fig. 11). Garde-corps provisoire intégré à un outil coffrant (ex. table à balcon ou PTE) (Fig. 12). Quel que soit le type de garde-corps provisoire mis en œuvre, son implantation doit permettre la mise en place en sécurité du garde-corps définitif. Pour cela, un décalage de position entre le garde-corps provisoire et le garde-corps définitif est nécessaire. La position relative des deux garde-corps dépend de la configuration de l ouvrage (mode constructif, dimensions et modalités d approvisionnement du garde-corps définitif). Démontage de l étaiement L amarrage sur des étais simples verticaux ou tirant-poussant ancrés efficacement aux planchers BA et reliés à l étaiement du balcon par un dispositif adapté (Fig. 8). Protections collectives contre les chutes de hauteur S il n entre pas directement dans la problématique de l étaiement, le choix de l équipement de protection collective contre le risque de chute de hauteur, adapté à la configuration du balcon et au mode opératoire, est déterminant. Les principaux dispositifs sont les suivants : Garde-corps définitif du balcon préfabriqué mis en place au sol avant levage (Fig. 9). Garde-corps provisoire monté au sol dans des inserts incorporés au balcon à la préfabrication (Fig. 10). Le retrait partiel ou total du matériel d étaiement doit être effectué lorsque le balcon du dernier niveau a atteint sa résistance nominale. Le démontage s effectue depuis le niveau le plus haut vers le bas pour ne pas reporter les surcharges de construction sur les niveaux inférieurs. Utilisation ultérieure des balcons Les balcons sont conçus pour résister à des charges et surcharges d exploitation ordinaires. Le stockage ou le déchargement de certains matériaux peuvent représenter des surcharges très supérieures aux valeurs admissibles (palettes de matériaux du gros œuvre ou des corps d état secondaires ), ce qui peut entraîner la ruine soudaine de l ouvrage. Pour ces phases d approvisionnement, il convient de recourir à l utilisation de recettes à matériaux adaptées. 5
Exemple d un accident de chantier Documents à consulter Norme NF EN 1065 Étais télescopiques réglables en acier Norme NF P 93-322 Poutrelles industrialisées pour l étaiement et le coffrage Norme NF EN 13377 Poutrelles de coffrage préfabriquées en bois Exigences, classification et évaluation Cause : surcharge d un balcon désétayé. Les étais simples du bâtiment Caractéristiques normalisées. Fiche prévention E3 F 04 10, édition OPPBTP. Utilisation du matériel d étaiement : les étais simples. Fiche prévention E3 F 05 10, édition OPPBTP. Poutrelles d étaiement. Fiche prévention E3 F 08 11, édition OPPBTP. Dispositifs de maintien des étais et poutrelles. Fiche prévention E3 F 03 12, édition OPPBTP. Conséquence : effondrements successifs des trois balcons superposés. Les étais tirant-poussant pour les ouvrages en béton armé. Fiche prévention E3 F 10 12, édition OPPBTP. OPPBTP 25, avenue du Général Leclerc - 92660 Boulogne-Billancourt Cedex - 01 46 09 27 00 - www.preventionbtp.fr 6