Le secteur de la construction est en constante évolution, et chaque jour de nouvelles techniques et systèmes sont développés pour faciliter le travail des professionnels. Parmi ces avancées, le coffrage grimpant horizontal occupe une place de plus en plus importante. Il s'agit d'un système utilisé dans la construction de structures verticales en béton, telles que les noyaux d'immeubles de grande hauteur, les cages d'escalier et d'ascenseur, les piliers et les colonnes circulaires. Ce système se compose d’un ensemble de moules temporaires qui soutiennent le béton frais jusqu’à ce qu’il atteigne la résistance nécessaire pour supporter son propre poids.
Il existe plusieurs types de coffrages à mettre en œuvre en fonction de la construction à réaliser. Les coffrages en blocs à bancher sont utilisés pour réaliser des murs et des parois des piscines notamment. Ces blocs, souvent en béton ou en polystyrène, sont empilés et remplis de béton coulé. Les banches sont des panneaux amovibles utilisés pour réaliser des murs en béton. En métal ou en bois, elles sont maintenues par des étais pour garantir une parfaite verticalité. Elles permettent une finition lisse et régulière des surfaces. Le coffrage perdu reste en place après le durcissement du béton. Généralement en polystyrène ou en carton, il se décompose avec le temps ou reste intégré à la structure. Le bois de coffrage se compose principalement de planches de coffrage en bois, en contreplaqué filmé ou en panneaux trois plis. Largement utilisé pour couler des dalles béton et réaliser des arases de murs, il convient parfaitement aux ouvrages de petite maçonnerie. Le coffrage métallique, souvent en acier ou en aluminium, offre une durabilité exceptionnelle. Les banches métalliques assurent une excellente stabilité dimensionnelle et un décoffrage rapide. Idéal pour les grandes infrastructures, il supporte de nombreuses réutilisations. Le coffrage en plastique est économique, léger et facile à manipuler. Généralement fabriqué en polypropylène ou en polyéthylène, sa praticité et sa modularité en font un choix privilégié pour les petites et moyennes structures. Constitué de carton renforcé, le tube coffrage en carton est principalement utilisé pour les piliers et colonnes circulaires. Léger et facile à installer, il s'adapte aux besoins des chantiers temporaires et réduit les délais de mise en œuvre. Les peaux coffrantes élastomères offrent une grande souplesse permettant des finitions originales. Leur élasticité et leur capacité à créer les détails architecturaux en font une option prisée pour les projets incluant des formes complexes.
Comprendre le Coffrage Grimpant Horizontal
Le coffrage grimpant, par opposition au coffrage glissant qui est un procédé en continu utilisé principalement pour les ouvrages de grande hauteur, est un système qui évolue étage par étage. Il repose sur un système de plateformes qui s'élèvent progressivement. Ce type de coffrage est particulièrement utilisé pour les gratte-ciels et les ponts. Le coffrage horizontal, quant à lui, est utilisé pour les dalles et les surfaces planes. Il se compose souvent de panneaux en métal ou en bois. Ces éléments forment une base solide sur laquelle le béton est coulé.
Le coffrage grimpant horizontal est une méthode de coffrage qui permet de construire des structures verticales en béton en procédant par étapes successives. Contrairement à un coffrage fixe, le coffrage grimpant est conçu pour se déplacer verticalement au fur et à mesure de l'avancement du chantier. Il est souvent associé à des systèmes de consoles ou d'échafaudages qui permettent de monter le coffrage d'un niveau à l'autre une fois que le béton a atteint une résistance suffisante.
Mécanismes et Types de Coffrage Grimpant
Il existe plusieurs variantes du système de coffrage grimpant, chacune adaptée à des besoins spécifiques :
Coffrage grimpant dépendant d'une grue : Ce système nécessite l'utilisation d'une grue pour déplacer le coffrage et son support (console grimpante) d'un niveau à l'autre. Le coffrage et son support se déplacent indépendamment à l'aide d'une grue, ce qui permet un avancement progressif du chantier. Dans ce cas, le coffrage et son support ou console, se déplacent ensemble en utilisant une grue, ce qui facilite leur montage et démontage sur des chantiers de grande envergure. Ce type de coffrage grimpant permet de couvrir les espaces internes des cages d'escalier/ascenseurs, ce qui permet à cette plateforme de monter avec une grue. Le système de coffrage à une face permet de résoudre des murs ou des piles en hauteur, sans avoir besoin des barres Dywidag. Ce système est utilisé dans la construction de murs et de piles de grande hauteur.
Coffrage grimpant autoportant (ou auto-grimpant) : Ce système est guidé en déplacement à travers des vérins hydrauliques, éliminant ainsi la dépendance à une grue pour le déplacement vertical. Le coffrage est déplacé par des rails fixés à la structure, ce qui garantit une plus grande précision et une plus grande sécurité pendant le processus. On travaille normalement avec des modules indépendants.
Coffrage grimpant combiné : Certains projets peuvent nécessiter une combinaison de ces systèmes pour optimiser l'efficacité et la flexibilité.
Composants Clés d'un Système de Coffrage Grimpant
Un système de coffrage grimpant typique comprend plusieurs éléments essentiels :
Le coffrage lui-même : Il s'agit des panneaux qui formeront la paroi en béton. Ils peuvent être en métal, en bois, ou en matériaux composites, et sont conçus pour résister à la pression du béton frais. Les banches métalliques, par exemple, assurent une excellente stabilité dimensionnelle et un décoffrage rapide.
Le système de support (console ou échafaudage grimpant) : C'est la structure qui soutient le coffrage et permet son élévation. Elle est fixée à la structure en béton déjà coulée. Ces consoles supportent le coffrage et les plateformes de travail.
Les plateformes de travail et de sécurité : Ces plateformes sont intégrées au système de support et offrent un espace de travail sécurisé pour les ouvriers, ainsi que des protections contre les chutes. La passerelle grimpante peut supporter une charge de circulation importante, permettant ainsi le stockage d'outils et de petits appareils.
Le système de levage et de guidage : Il peut s'agir de vérins hydrauliques, de treuils ou d'autres mécanismes qui permettent de soulever et de déplacer le coffrage et son support.
Les éléments d'ancrage : Des systèmes d'ancrage robustes sont nécessaires pour fixer le coffrage à la structure en béton existante et pour assurer la stabilité pendant le coulage. Le cône d'ancrage M30/DW15, par exemple, est un élément homologué qui simplifie et accélère l'ancrage du système grimpant. Il est conçu pour s'adapter à tous les systèmes grimpants et de plates-formes.
Applications et Avantages du Coffrage Grimpant Horizontal
Le coffrage grimpant horizontal trouve son application dans une multitude de projets de construction où des structures verticales de grande hauteur sont nécessaires.
Projets Typiques
Immeubles de grande hauteur et gratte-ciels : C'est l'application la plus courante, où le coffrage grimpant permet de construire les noyaux centraux (ascenseurs, escaliers) et les murs porteurs de manière efficace. L'entrepreneur général NCC a misé sur le coffrage grimpant de PASCHAL pour le coffrage des cages d'escalier et d'ascenseur du nouveau bâtiment gouvernemental WoodHub sur l'île de Fionie. Dans le cas du WoodHub, futur bâtiment gouvernemental à Odense, le coffrage des cages d'ascenseur a pris de la hauteur étage par étage en même temps que la console grimpante 240.
Tours et cheminées industrielles : La construction de tours de refroidissement, de cheminées ou de pylônes nécessite souvent des méthodes de coffrage qui peuvent s'adapter à des hauteurs importantes. La tour d'observation du chemin des cimes « Heide Himmel » dans la lande de Lunebourg a été achevée en 14 cycles. Le coffrage de voile LOGO.3 a été combiné au système grimpant 240 pour réaliser le coffrage de la cage d'ascenseur.
Châteaux d'eau et réservoirs : Ces structures, souvent cylindriques, bénéficient de la capacité du coffrage grimpant à s'adapter à des formes circulaires ou semi-circulaires. La tour de décharge de fond du barrage de l'Urft, l'un des plus anciens barrages d'Europe, a été rénovée et recouverte d'une enveloppe en béton afin de la rendre résistante aux tremblements de terre. Le coffrage circulaire à poutres trapézoïdales (TTR) de PASCHAL a été utilisé pour réaliser le coffrage de la tour en sept étapes.
Ponts et viaducs : Pour les piles de ponts ou les éléments verticaux de grande hauteur, le coffrage grimpant offre une solution rapide et sûre. L'entreprise de construction Scherberich S.A. a réalisé le coffrage de la tour en béton apparent de 25 mètres de haut du centre de secours de Cernay-Wittelsheim en huit coulées de béton.
Coffrage grimpant guidé MEVA MGC *F
Avantages Significatifs
L'adoption du coffrage grimpant horizontal présente de nombreux avantages pour les projets de construction :
Rapidité d'exécution : Le système permet un avancement continu et rapide de la construction, souvent plusieurs mètres par jour. Le coffrage grimpant peut s'élever à une hauteur de 3 mètres par jour. Le système de coffrage auto-grimpant est un système guidé en déplacement à travers des vérins hydrauliques. La vitesse d'élévation est de 10-30 cm/heure. Il y a une escalade d'environ 2,5 cm dans chaque élévation.
Sécurité accrue : Les plateformes de travail intégrées et les systèmes de protection limitent les risques de chute et améliorent l'ergonomie du chantier. Les bâtiments élevés tels que la tour de l'hôtel de Lörrach ne sont pas les seuls édifices où il est important que les ouvriers travaillent dans un environnement sûr, quelle que soit la hauteur.
Qualité de la finition : Les systèmes de coffrage modernes, notamment les banches métalliques, garantissent une surface de béton lisse et régulière, réduisant ainsi les besoins en finitions ultérieures. Les banches métalliques assurent une excellente stabilité dimensionnelle et un décoffrage rapide.
Réduction des coûts : Bien que l'investissement initial puisse être plus élevé, la rapidité d'exécution, la réduction de la main-d'œuvre nécessaire et la diminution des besoins en finitions se traduisent par des économies globales sur le coût du projet. Il est important de considérer les économies potentielles en termes de temps d’exécution, de qualité du béton et de réduction de la main-d’œuvre.
Flexibilité et adaptabilité : Les systèmes de coffrage grimpant peuvent être adaptés à diverses géométries de structures, y compris les formes courbes et les parois inclinées. Les planificateurs de coffrage de PASCHAL travaillent pour prévoir chaque cadence de coffrage en fonction de chaque projet de construction. Ils ne perdent jamais de vue le fait que l'entreprise de construction doit être en mesure de réaliser les hauteurs et diamètres de coffrage voulus avec le moins de matériel possible. Et ce, en aussi peu de cycles de bétonnage que possible. Des parois inclinées ne constituent pas un obstacle elles non plus. Si un architecte veut construire « à l'aplomb », le système grimpant peut s'adapter à la géométrie de l'ouvrage avec une tolérance de 15 degrés.
Travail continu : L'avantage du système est sa capacité à fournir une imperméabilité grâce à l’absence d’ouvertures de connexion. De plus, les joints froids ne se forment pas lors du coulage du béton parce que ce système travaille continuellement. Le système de coffrage grimpant est préparé et monté au sol une seule et unique fois et le système n’est pas désassemblé jusqu’à ce que le processus de bétonnage est terminé.
Considérations pour le Choix d'un Système de Coffrage Grimpant
Le choix du système de coffrage grimpant le plus approprié dépend de plusieurs facteurs cruciaux liés au chantier :
Hauteur de la structure : La hauteur totale à atteindre est un déterminant majeur. Les systèmes dépendant d'une grue sont souvent utilisés pour des hauteurs très importantes, tandis que les systèmes autoportants peuvent être plus adaptés pour des hauteurs moyennes ou lorsque l'accès par grue est limité. L'échafaudage grimpant CS 240 de HÜNNEBECK est un échafaudage roulant grimpant dépendant d'une grue, qui sert d'une part d'échafaudage porteur conformément à la norme EN 12812 pour la réception de coffrages de murs ; d'autre part, il peut être utilisé comme échafaudage de travail et de protection conformément à la norme EN 12811-1 pour les travaux d'armature, de bétonnage et de finition.
Géométrie et section de la structure : Les variations de la géométrie (formes circulaires, rectangulaires, inclinées) et de la section de la structure nécessitent des coffrages adaptables. Les systèmes modulaires et flexibles sont généralement préférables. Les systèmes par tronçons ou autoportants peuvent être plus polyvalents et faciles à adapter. Le coffrage circulaire à poutres trapézoïdales (TTR) de PASCHAL, par exemple, a été utilisé pour réaliser le coffrage d'une tour de 3,80 mètres de diamètre.
Conditions environnementales : Les contraintes liées au vent, à la température et à l'accessibilité du site doivent être prises en compte pour garantir la sécurité et l'efficacité du système. Les conditions du vent sont les conditions les plus importantes à prendre en compte.
Coût et efficacité : Il est essentiel d'évaluer le rapport coût-bénéfice, en considérant non seulement l'investissement initial mais aussi les économies réalisées en termes de temps, de main-d'œuvre et de qualité du résultat final.
Sécurité et ergonomie : La sécurité des travailleurs est primordiale. Les systèmes qui minimisent les travaux en hauteur et offrent des plateformes de travail stables et sécurisées sont à privilégier. Les systèmes guidés et autoportants offrent généralement un environnement de travail plus sûr, car ils réduisent le besoin de travaux en hauteur et garantissent une plus grande stabilité de la structure.
Matériaux de fixation : Le choix des barres et des ancrages est crucial pour la solidité et la durabilité du système. La barre M24 est la typologie la plus utilisée en cas de possibilité de barre traversante sur le mur. La bretelle perdue M24 a la même fonction que la barre traversante, mais permet de positionner les deux faces grimpantes indépendamment, sans que les deux faces soient alignées. L'ancrage perdu DW26.5 est utilisé en cas de système grimpant sur une face, où l'ancrage doit supporter à la fois le poids du système et la pression du béton.
Le coffrage grimpant horizontal est une solution technique avancée qui répond aux exigences croissantes de la construction moderne pour les structures verticales. Son utilisation correcte, guidée par une planification méticuleuse et le choix du système adapté, garantit des projets menés à bien dans les délais, le budget et avec les plus hauts standards de sécurité et de qualité.
La flexibilité est un atout : c'est selon cette devise que les planificateurs de coffrage de PASCHAL travaillent pour prévoir chaque cadence de coffrage en fonction de chaque projet de construction. Ils ne perdent jamais de vue le fait que l'entreprise de construction doit être en mesure de réaliser les hauteurs et diamètres de coffrage voulus avec le moins de matériel possible. Et ce, en aussi peu de cycles de bétonnage que possible. Pour atteindre cet objectif, l'équipe de projet consacrée à la technique de coffrage innove sans cesse. La tour d'un hôtel 4 étoiles à Lörrach, près de la frontière suisse, constitue un projet particulier en la matière. Un concept grimpant particulier a été élaboré pour la construction d'un nouvel hôtel en face de la gare centrale, lequel associe le système grimpant 240 au système de coffrage LOGO.3. Le coffrage a été réalisé de cette manière jusqu'à une hauteur de 63 mètres et sur plus de vingt étages. L'entreprise de construction Implenia Bau, chargée de l'exécution, voulait cependant que les passerelles grimpantes soient déplacées d'étage en étage en recourant à aussi peu de levages par grue que possible. Deux tailles de passerelles grimpantes ont donc été combinées et les mouvements de grue ont été optimisés. À l'aide de cette méthode, quatre passerelles grimpantes d'environ six mètres de long ont suffi pour chaque côté de la tour. Le système grimpant 240 garantit aux collaborateurs un espace suffisant pour effectuer leur travail en toute sécurité. Par mesure de sécurité supplémentaire, les solutions d'angle ont été conçues ici de manière à ce que les ouvriers puissent se déplacer en toute sécurité autour des angles. Les planificateurs de coffrage de PASCHAL ont conçu l'unité grimpante dans la zone extérieure de sorte que la plate-forme de travail, la plate-forme de bétonnage et la plate-forme arrière affleurent le bord de l'ouvrage d'un côté. De l'autre côté, les plateformes ont été prolongées jusqu'à ce qu'il y ait un chevauchement suffisamment large. Le système grimpant Hünnebeck est votre partenaire fiable, même en hauteur. Nos coffrages grimpants vous permettent de réaliser des projets de construction à des hauteurs impressionnantes tout en économisant du temps et de l'argent. Nos systèmes de coffrage grimpant sont conçus spécifiquement pour la construction de noyaux en béton d'immeubles de grande hauteur et peuvent également être utilisés pour la construction de murs intérieurs et extérieurs. Les systèmes sont robustes, faciles à monter et permettent des travaux de bétonnage rapides. Le portefeuille comprend l'échafaudage grimpant CS 240, efficace et dépendant d'une grue, pour les grandes hauteurs jusqu'à 100 m et plus, ainsi que le coffrage auto-grimpant SCF guidé par rails avec système hydraulique intégré pour les travaux de coffrage en hauteur. Les plateformes grimpantes sont livrées prémontées et prêtes à l'emploi sur le chantier, en fonction des exigences du projet. Le Système de Coffrage Grimpant est généralement utilisé dans les bâtiments de grandes hauteurs comportant un grand nombre de sections de murs en béton armé. Le système de coffrage grimpant est préparé et monté au sol une seule et unique fois et le système n’est pas désassemblé jusqu’à ce que le processus de bétonnage est terminé. Cette méthode, en plus de fournir une application continue et rapide, supprime également toute nécessité d’une cage supplémentaire. Cette méthode est basée sur un système suspendu double qui a une hauteur de coffrage limitée, et une construction rigide, est de plus petite taille et à double paroi.
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