Table des Matières
- Conditions de sécurité
- Définition
- Rôles des voiles
- Emploi des voiles
- Documents graphiques
- Coffrage de voiles
- Types de coffrage des voiles
Introduction
Le voile de bâtiment, souvent réalisé en béton armé, est un élément structurel essentiel dans la construction moderne. Cet article explore en détail la définition, les rôles, les applications, ainsi que les méthodes de coffrage associées aux voiles de bâtiment. Nous aborderons également les aspects de sécurité et les documents graphiques nécessaires à leur réalisation.
Conditions de Sécurité
Avant d'entreprendre tout travail de construction impliquant des voiles en béton, il est impératif de respecter des conditions de sécurité strictes. Cela inclut le port d'équipements de protection individuelle (EPI) tels que :
- Chaussures de sécurité
- Gants de protection
- Casque de protection
Ces mesures contribuent à minimiser les risques d'accidents sur le chantier.
Définition d'un Voile en Béton Armé
Un voile en béton armé est une structure spatiale caractérisée par une épaisseur relativement faible par rapport à ses deux autres dimensions. Il s'agit d'une paroi verticale, souvent appelée mur en béton banché, réalisée en coulant du béton armé entre deux éléments de coffrage verticaux appelés banches. Il est crucial de ne pas confondre les voiles en béton avec les murs construits en blocs à bancher.
Rôles des Voiles dans la Construction
Les voiles jouent plusieurs rôles cruciaux dans la stabilité et la fonctionnalité d'un bâtiment :
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- Reprise des charges permanentes et d'exploitation : Les voiles supportent le poids des planchers et des éléments structurels, ainsi que les charges variables liées à l'utilisation du bâtiment.
- Participation au contreventement : Ils contribuent à la résistance du bâtiment face aux forces horizontales telles que le vent et les séismes. Les voiles travaillants, constitués de panneaux cloués ou vissés sur l'ossature, sont particulièrement efficaces pour assurer le contreventement.
- Résistance à la poussée de terre et de l'eau : Dans les structures enterrées ou en contact avec le sol, les voiles s'opposent à la pression exercée par la terre et l'eau.
- Isolation acoustique : Ils contribuent à réduire la transmission des bruits entre les différentes parties du bâtiment.
- Protection contre l'incendie : Le béton offre une bonne résistance au feu, protégeant ainsi la structure en cas d'incendie.
Emploi des Voiles : Applications Pratiques
Les voiles en béton armé sont utilisés dans diverses applications, notamment :
- Sous-sol : Pour résister à la poussée de terre et éventuellement de l'eau, ainsi qu'au poids du bâtiment. Ils doivent également tenir compte de la pression hydrostatique si la nappe phréatique est présente.
- Murs de séparation : Pour assurer le contreventement, l'isolation acoustique et supporter les charges.
- Cages d'ascenseur : En tant que noyau de la construction, assurant la stabilité et la résistance.
- Réservoirs, piscines et châteaux d'eau : Pour résister à la poussée de l'eau.
Documents Graphiques
Les documents graphiques sont essentiels pour la réalisation correcte des voiles en béton armé. Ils comprennent :
- Des plans détaillés montrant la position des aciers verticaux et des aciers en attente.
- Des schémas des liaisons aux angles, indiquant les aciers complémentaires nécessaires.
- Des indications sur l'enrobage minimal de 3 cm, assuré par des cales.
- Des coupes sur semelles filantes et voiles banchés.
Coffrage des Voiles : Définition et Rôles
Le coffrage est une structure temporaire utilisée pour mouler le béton jusqu'à ce qu'il ait acquis une résistance suffisante pour se maintenir de lui-même. Dans le cas des voiles, on utilise des banches.
Rôles du Coffrage
- Donner la forme souhaitée au béton.
- Maintenir le béton pendant la période de séchage.
- Donner un état de surface spécifique au béton (béton brut de décoffrage, béton architectonique).
Choix du Coffrage
Plusieurs facteurs doivent être pris en compte lors du choix d'un type de coffrage :
- Économie : Compromis entre durabilité et amortissement.
- Facilité de mise en œuvre et de réglage.
- Poids du coffrage : Nécessité ou non de moyens de levage.
- Sécurité des salariés : Lors des phases de coffrage, de ferraillage et de bétonnage.
- Parement à obtenir : Béton brut, architectonique.
- Possibilités de réutilisation : Durabilité.
- Taux de rotation.
Types de Coffrage des Voiles
Banches Traditionnelles en Bois
Les banches traditionnelles en bois sont utilisées pour les travaux non répétitifs ou pour les murs de faible hauteur. Elles sont mises en place manuellement et sont constituées de :
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- Une peau en contreplaqué
- Des raidisseurs horizontaux
- Des raidisseurs verticaux
- La stabilité est assurée par des étais.
Coffrage de Paroi
Le coffrage de paroi est constitué de :
- Une peau coffrante
- Des raidisseurs verticaux
- Des raidisseurs horizontaux
Mise en Œuvre d'un Voile en Béton Banché
La mise en œuvre d’un voile en béton ou d’un mur banché est définie dans le DTU 23.1 et comprend les étapes suivantes :
- Traçage du mur : Il faut commencer par le traçage du mur et s'assurer que les aciers d’ancrage reliant le mur aux fondations soient bien positionnés. Vérifier s’il existe des éventuelles ouvertures.
- Mise en place des banches : Poser la banche selon le tracé, tout en l’ancrant au sol. Régler le niveau et l’aplomb.
- Préparation du mur : Utiliser un cordeau traceur pour tracer à l’intérieur de la banche les arrêts de bétonnage, la position des réservations et le niveau de l’arase. Employer des aimants pour fixer les arrêts de bétonnage et les éventuelles réservations.
- Mise en place des armatures : Installer des treillis métalliques contre la banche. Mettre des cales à armature en plastique pour écarter les treillis métalliques des parois, assurant un enrobage parfait.
- Fermeture de la banche : Huiler et installer la deuxième banche. Faire traverser et verrouiller les tiges. Intervenir de la même façon pour fermer toutes les banches.
- Coulage du voile : Couler le béton par passes de 1m. Répartir le béton de chaque côté pour pallier les éventuels problèmes de réservation. Faire vibrer le béton au fur et à mesure de la mise en œuvre par passe de 30 cm, en utilisant une aiguille vibrante pour assurer la bonne compacité du béton.
Ferraillage des Voiles
Les ferraillages des voiles sont souvent réalisés avec des treillis soudés (TS) pour les murs courants. Ils peuvent être composés d’une ou de deux nappes. Les aciers porteurs sont positionnés dans le sens vertical, et les aciers de répartition dans le sens horizontal. Cela s’applique aux réservations pour les fenêtres.
Voiles Travaillants : Contreventement en Ossature Bois
Les voiles travaillants sont des éléments des murs qui assurent le contreventement et qui sont constitués de panneaux (contreplaqué, OSB, aggloméré) cloués ou vissés sur l’ossature de bois. Ces voiles conviennent pour des ossatures-bois du type plateforme.
Chaque voile travaillant est constitué d’une ou de deux plaques de bois, posées en pleine hauteur, conformes aux spécifications de la norme EN 13986 et clouées sur tous les montants et les traverses de l’ossature qu’elles recouvrent.
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Avantages des Voiles Travaillants
Le choix du contreventement de type voile travaillant dispose de grands avantages :
- Durable et solide
- Disponible en de grandes dimensions
- Permet d’avoir une bonne isolation thermique et phonique
Choix des Panneaux OSB
Il faut bien faire attention car tous les panneaux OSB ne sont pas utilisables en tant que contreventement. Pour jouer ce rôle, il faut qu’ils aient une certaine résistance à l’humidité et au contact direct avec l’eau pendant une courte durée (qui pourrait se produire durant la durée des travaux sur le chantier). La NF DTU 31.2 sur la construction des maisons et bâtiments à ossature bois détermine une méthode de calcul qui permet le choix du type de contreventement.
Paramètres à Connaître
Les trois paramètres à connaître à l’avance pour cela sont :
- L’effort maximal du vent de la région
- La typologie du terrain
- Le type de bâtiment
Effort du Vent
Par exemple, le tableau ci-dessous liste les efforts maximaux du vent selon la zone et la rugosité concernant une construction de type R + comble pour un terrain plat avec une pente de toiture < 50 %.
| Effort du vent (kN) | Rugosité |
|---|---|
| Zone 0 | |
| 1 | 20,1 |
| 2 | 23,9 |
| 3 | 28 |
| 4 | 32,5 |
La répartition des régions de vent (zones) est donnée par la carte tirée de l’Eurocode1 EN1991-1-4.
Rugosité du Terrain
La rugosité selon les catégories de terrains est donnée par le tableau suivant :
| Rugosité | Catégorie de terrain | Z0 | Zmin |
|---|---|---|---|
| 0 | Mer ou zone côtière exposée aux vents de mer ; lacs et plans d’eau parcourus par le vent sur au moins 5 km | 0,003 | 1 |
| I | Rase campagne, avec ou non quelques obstacles isolés (arbres, bâtiments, etc,) séparés par plus de 40 fois leur hauteur | 0,01 | 1 |
| II | Campagne avec des haies ; vignobles ; bocage ; habitat dispersé | 0,05 | 2 |
| III | Zones urbanisées ou industrielles ; bocage dense ; vergers | 0,3 | 5 |
| IV | Zones urbaines dont au moins 15 % de la surface sont recouverts de bâtiments dont la hauteur moyenne est supérieure à 15 m ; forêts | 1 | 10 |
Z0 et Zmin sont deux paramètres associés à la rugosité :
- Z0 : longueur de la rugosité
- Zmin : hauteur minimale en dessous de laquelle le coefficient d’exposition Ce est constant : Ce(z) > Ce(Zmin)
Résistance d'un Panneau OSB
Selon la NF DTU 31.2 concernant les constructions à ossature bois, la résistance d’un panneau OSB est donnée par la formule :
R = 7,05 × (b²/h) × Cfix
Où :
- R : résistance du panneau
- b : base du panneau
- h : hauteur du panneau
- Cfix : coefficient de fixation selon le diamètre et l’espacement des fixations utilisées
Il faut que la somme des résistances de tous les panneaux sur une face extérieure du bâtiment soit supérieure à l’effort de vent maximal de la région pour que le contreventement de l’ouvrage par voile travaillant soit assuré.
Coefficient de Fixation (Cfix)
| Cfix | Pointes | Agrafes |
|---|---|---|
| Diamètre (mm) | Ø2,1 | 1,9 |
| Espacement (mm) | ||
| 150 | 1,2 | 2,4 |
| 100 | 1,5 | 2 |
| 75 | 2 | 2,8 |
Types de Panneaux OSB Utilisables
Le tableau ci-après liste les panneaux OSB utilisables en contreventement.
| Types de panneaux | Épaisseur minimale |
|---|---|
| Contreplaqués conformes à la norme NF EN 636, type 3S | 7 mm |
| Panneaux OSB 3 conformes à la norme NF EN 300 | 9 mm |
| Panneaux OSB 4 conformes à la norme NF EN 300 | 8 mm |
| Panneaux de particules conformes à la norme NF EN 312, type P5 | 10 mm |
| Panneaux LVL (lamibois) conformes à la norme NF EN 14374 ou NF EN 14279 avec au minimum 5 plis, dont deux croisés au minimum | 15 mm |
Voile Béton Décoratif
Le voile béton est une paroi, obtenue par coulage d’un béton, dans un coffrage vertical. Il peut être réalisé en béton décoratif : coloré, avec relief.
Avantages du Voile Béton
- Rapidité
- Architecture : Le béton banché peut épouser toutes les formes.
- Mécanique : Le voile béton est reconnu pour sa solidité. En outre, c’est un matériau monobloc qui prévient des risques d’infiltrations d’eau.
Voile Architectonique
Le voile architectonique désigne le travail en surface du béton dans une visée esthétique. On peut jouer sur l’aspect du béton : blanc, coloré, mat, satiné ! Les choix sont nombreux. On peut aussi modifier l’aspect du béton en jouant sur sa texture et sur son relief de surface.