Brevet FR2937349A1 — publié le 20100423

La présente invention concerne un procédé de réalisation d'ouvrages en béton de forme courbe complexe ou non développable. Ce procédé s'applique notamment à la réalisation d'ouvrages en béton dont la surface définitive de forme courbe est recouverte par un parement préfabriqué 15 selon un maillage de ladite surface définitive déterminée par la maîtrise d'oeuvre. En effet, les tendances actuelles architecturales nécessitent la mise au point de technologies de réalisation de voiles en béton armé de forme complexe, 20 d'épaisseur réduite de manière à répondre aux exigences d'esthétique, de diminution des quantités de béton et d'acier, tout en garantissant la précision du maillage de la surface définitive supportant le parement. D'une façon générale, ce type d'ouvrage est réalisé à partir de forme en béton 25 réalisée soit en béton projeté sur une forme en bois, soit en béton coulé entre des coffrages étanches généralement en bois. Sur cette base en béton, sont rapportés des amarrages scellés ou vissés, réglables dans les trois directions, et sur lesquels sont fixées les plaques de parement final. 30 Les plaques de parement sont généralement planes et de forme triangulaire dont les sommets sont situés sur des courbes consistant en les intersections de la surface finale avec des plans parallèles. Ces plaques sont réalisées en divers matériaux (bois, acier, verre) et leurs dimensions sont très précises. Chacune des plaques est espacée des mitoyennes d'un espacement qui détermine le jeu qui, pour des raisons d'esthétique, doit être le plus constant possible. La surface du parement final, qui constitue la surface définitive précise, est obtenue à partir d'une surface brute définie par une translation dans les trois directions d'un repère orthonormé de la surface définitive. Par les moyens traditionnels, l'obtention d'un résultat satisfaisant est difficile, notamment dans les cas qui concernent des surfaces de parement final courbes complexes ou non développables. La réalisation de tels ouvrages à ce jour est effectuée en calculant les coordonnées en X, Y, Z, de chaque point de scellement sur la surface brute et le point final de fixation du bardage. Ce procédé induit, bien évidemment, des temps d'intervention élevés et par conséquence des surcoûts, le résultat final pouvant être aléatoire ou inesthétique. Par ailleurs, les travaux sur site sont de productivité inférieure à celle obtenue en usine, compte tenu des aléas climatiques. L'invention a plus particulièrement pour but de supprimer ces inconvénients. A cet effet, elle a pour but un procédé de réalisation d'ouvrages en béton dont la surface définitive de forme courbe est recouverte par un parement préfabriqué selon un maillage de ladite surface définitive déterminé par la maîtrise d'oeuvre. Si la technique de coulage du béton à l'aide de banches de coffrage est largement utilisée, il y a quelques années la technique du coffrage filtrant perdu est apparue sur le marché tels que décrits dans les brevets français 2 800 112, 2 800 109 et 2 841 920 ; cette technique possède notamment l'avantage de permettre l'évacuation de l'eau excédentaire du béton. En effet, avec une paroi filtrante, le béton contenu dans le coffrage ne se comporte plus comme un fluide créant une pression hydrostatique, laquelle est proportionnelle à la hauteur de béton coulé au dessus du niveau considéré et de ce fait, les forces développées par ce béton sont beaucoup plus faibles. Cette technique permet par conséquent d'utiliser des coffrages légers qui peuvent être mis en place sans nécessiter de recourir à un engin de levage. Dans les réalisations connues à ce jour, ce coffrage filtrant se présente sous la 10 forme de deux parois : obtenues par assemblage de panneaux perméables retenant les agrégats et laissant s'échapper l'eau, les panneaux étant, par exemple en métal déployé, et, maintenues par une structure porteuse constituée de deux parois 15 parallèles, formées chacune de ferrures disposées selon deux directions orthogonales, ces parois étant maintenues à l'écartement requis par des entretoises. Ainsi, lesdits coffrages filtrants, équipés de leurs servitudes, peuvent être 20 réalisés en usine, puis transportés sur site ; quant au béton, il est, bien entendu, coulé sur place. Néanmoins, cette technique de coffrages filtrants pré-équipés nécessite d'effectuer sur le site le positionnement et l'assemblage des différents 25 coffrages filtrants, en conformité avec la structure recherchée et notamment l'obtention de la surface définitive de forme courbe recouverte par le parement préfabriqué. A cet effet, l'invention propose d'associer le coffrage filtrant à une ossature 30 rigide qui reçoit les plaques de parement préfabriquées et qui définit avec précision la surface définitive dans laquelle lesdites plaques de parement préfabriquées sont inscrites; les liaisons entre le coffrage filtrant et l'ossature rigide est réalisée à partir d'organes indéformables ; dans ces conditions, la forme du coffrage est homothétique de la surface définitive et obtenue par une translation constante et équivalente à l'épaisseur de la lame d'air et augmentée éventuellement de l'épaisseur d'une membrane d'étanchéité et d'un isolant extérieur. L'invention a notamment pour objet un procédé de réalisation d'ouvrages en béton de forme courbe complexe ou non développable recouverts de plaques de parement préfabriquées devant être inscrites dans une surface définitive présentant une configuration prédéterminée, lesdits ouvrages étant réalisés à partir d'au moins un coffrage filtrant associé à au moins une ossature rigide comprenant des supports de plaques de parement préfabriquées et des organes de liaison indéformables reliant lesdits supports de plaques de parement préfabriquées audit coffrage filtrant. Selon l'invention, ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : un positionnement préalable desdits supports de plaques de parement préfabriquées dans leur emplacement définitif selon un repère orthonormé grâce à des moyens de support prenant appui sur un banc d'assemblage, - une fixation dudit coffrage filtrant sur lesdits supports de plaques de parement préfabriquées au moyen desdits organes de liaison indéformables. Avantageusement, les plaques de parement préfabriquées seront de forme triangulaire dont les sommets des triangles ainsi constitués seront des points caractéristiques de ladite surface définitive. 2937349 -5 Ainsi, cette disposition des dites plaques de parement permettra réalisation d'ouvrages en béton de forme courbe complexe ou non développable et par conséquent de répondre aux exigences de la maîtrise d' oeuvre. 5 Avantageusement, les susdits organes de liaison indéformables reliant lesdits supports de plaques de parement préfabriquées audit coffrage filtrant seront situés dans le plan contenant la bissectrice de l'angle formé par les deux supports de plaques de parement concourant en un même sommet. 10 Ainsi l'association desdits organes de liaison indéformables aux dits supports de plaques de parement préfabriquées constitue une ossature rigide tridimensionnelle, laquelle permet à son tour de rigidifier ledit coffrage filtrant. 15 Avantageusement, ledit coffrage filtrant et l'ossature constituée desdits organes de liaison indéformables et dits supports de plaques de parement préfabriquées, seront réalisés et assemblés en usine, puis transportés sur site. Ainsi les risques de déformations au cours des opérations postérieures à la 20 fabrication (transport, mise en place et remplissage de béton) seront donc considérablement réduits. Avantageusement, l'ossature constituée desdits organes de liaison indéformables et dits supports de plaques de parement préfabriquées, sera 25 réalisée sur un banc de montage constituant une référence orthonormée pour la définition de ladite surface définitive. Un mode de mise en oeuvre du procédé selon l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est une représentation schématique d'un ouvrage en béton de forme courbe selon l'invention ; Les figures 2a, 2b, représentent respectivement une vue en plan d'une 5 portion de l'ossature et une coupe en perspective de l'ossature ; La figure 3 représente une vue d'ensemble d'un banc d'assemblage ; La figure 4 représente une vue partielle du banc d'assemblage ; La figure 5 représente une coupe transversale de l'ossature associée à un coffrage filtrant ; La figure 6 représente un outil de réglage ; La figure 7 représente un support de plaque de parement préfabriquée ; et La figure 8 représente une vue en coupe transversale du support de 20 plaque de parement préfabriquée. Dans l'exemple représenté sur la figure 1, un ouvrage en béton de forme courbe selon l'invention est constitué d'un ensemble de plaques de parement préfabriquées P, chacune d'entre-elles étant de forme triangulaire, et de la 25 surface externe d'un voile en béton B constituée de facettes de forme triangulaire, résultant d'une translation homothétique de la surface constituée par l'ensemble des dites plaques de parement préfabriquées P. L'ensemble des dites plaques de parement préfabriquées P constituent la 30 surface définitive dont le maillage est déterminé par la maîtrise d'oeuvre ; ainsi, l'espace entre la surface externe du voile de béton, obtenue par 10 15 2937349 -7 translation homothétique, et l'ensemble des plaques de parement, permettra de réaliser un volume d'air de séparation et de loger éventuellement un isolant thermique au voisinage du voile de béton, lui-même recouvert par une membrane étanche à l'eau. Avantageusement, la forme triangulaire desdites plaque de parement permet de répondre aux exigences de réalisation de forme courbe complexe ou non développable ; dans le cas général, les triangles seront de forme quelconque ; dans le cas particulier d'une portion cylindrique, les triangles seront isocèles ; dans le cas particulier d'une portion sphérique, les triangles seront équilatéraux. Dans l'exemple représenté sur les figures 2a, 2b, une ossature O est constituée de supports de plaques de parement 7 formant des triangles dont les sommets constituent des noeuds de jonction regroupés le long de lignes brisées L1, L2, L3, L4, situées dans des plans perpendiculaires au plan de représentation H de la figure 2a. En ne considérant que les deux lignes brisées L2, L3, celles-ci sont définies par les noeuds de jonction respectivement 21, 22, 23, 24, et 31, 32, 33, 34 ; ces noeuds de jonction sont distants du plan H selon des tronçons respectivement H21, H22, H23, H24, et H31, H32, H33, H34 ; lesquels tronçons aboutissent perpendiculairement au voisinage du plan H selon des droites respectivement A2, A3, projections des susdites lignes bisées L2, L3 sur le plan H. Dans le cas présent, les tronçons H21, H24, H31, H32, H34, sont de longueurs équivalentes ; les tronçons H22, H23, sont de longueurs égales et inférieures à celles des tronçons H21, H24, H32, H34 ; le tronçon H33 est de longueur supérieure à celles des tronçons H21, H24, 1-132, H34.30 Ainsi, la ligne brisée L2 constitue l'intersection entre une surface convexe et un plan contenant les extrémités des tronçons H21, H22, H23, H24, perpendiculaire au plan H ; la ligne brisée L3 constitue l'intersection entre une surface concave et un plan contenant les extrémités des tronçons H31, H32, H33, H34, perpendiculaire au plan H. L'ossature O comportant les supports de plaques de parement 7 formant des triangles dont les sommets sont les noeuds de jonction, constitue la surface définitive ; celle-ci est donc définie par la hauteur des tronçons, en chaque point de jonction, associés au plan de référence H. Comme il a été défini précédemment, la surface externe du voile en béton B constituée de facettes de forme triangulaire, résulte d'une translation homothétique de la surface constituée par l'ensemble des dites plaques de parement préfabriquées P ; ainsi, ladite ossature O comprendra des organes de liaison indéformables reliant lesdits supports de plaques de parement préfabriquées audit coffrage filtrant, au voisinage de chacun desdits noeuds de jonction. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, un banc d'assemblage 1 est constitué de deux tiges 2a, 2b, solidaires d'un bâti BT, parallèles et définissant le plan de référence H ; des coulisseaux 4a, 4b, coulissent respectivement sur les tiges 2a, 2b ; chacune des paires de coulisseaux 4a, 4b, est reliée par des tiges 3a, 3b, perpendiculaires aux tiges 2a, 2b ; les tiges 3a, 3b supportent à leur tour des coulisseaux 41, 42 , 43, 44 ; ainsi, si on considère que les tiges 2a, 2b sont parallèles à l'axe X, que les tiges 3a, 3b sont parallèles à l'axe Z, les axes X et Z sont donc contenus dans le plan H. Au voisinage de chacun des coulisseaux 41, 42, 43, 44, des ensembles 5, 30 représentés sur la figure 4, de hauteur réglable, sont dirigés selon l'axe des Y et constituent en leur extrémité un noeud de jonction des susdits supports 7 de plaques de parement préfabriquées. Ainsi, les différents éléments réglables selon les trois axes du repère 5 orthonormé XYZ permettent de réaliser une pluralité de noeuds de jonction dont les coordonnées sont définies avec précision par rapport au plan H. Dans l'exemple représenté sur la figure 4, le coulisseau 44 est supporté par les deux tiges 3a, 3b ; un ensemble 54 est constitué d'une tige T54 solidaire du 10 coulisseau 44, dont l'axe principal M4 est perpendiculaire au plan défini par les tiges 3a, 3b, et est par conséquent parallèle à l'axe Y ; ladite tige T54 comporte à son extrémité libre une fourche F54, laquelle comprend une articulation A54 qui constitue un noeud de jonction correspondant à l'ensemble 54. La tige T54 est réglable en longueur grâce à un dispositif vis/écrou ; le coulisseau 44 est réglable en position le long des tiges 3a, 3b, selon l'axe Z, grâce aux vis de blocage V44a, V44b. 20 Dans l'exemple représenté sur la figure 5, l'ensemble 5, dont l'axe principal A5 est parallèle à l'axe Y, est par conséquent perpendiculaire au plan II contenant les axes X et Z. L'extrémité libre de l'ensemble 5 comprend, comme défini précédemment, 25 une fourche et une articulation non représentées, constituant un noeud de jonction symbolisé par le centre 01. Ce noeud de jonction comprend notamment un support 7 de plaque de parement préfabriquée, représenté en section ; lequel support 7 est associé à 30 deux plaques de parement quasiment jointives 6a, 6b. 15 2937349 - 10- Selon l'axe principal M de l'ensemble 5, en direction opposée au plan II, un organe de liaison 8 comprend une première extrémité solidaire, d'une manière articulée, du noeud de jonction symbolisé par le centre 01, et une seconde extrémité solidaire, d'une manière rigide, d'un ensemble 9 constituant le coffrage filtrant. Le coffrage filtrant 9 comprend, d'une manière connue, une armature centrale 91 et deux parois filtrantes, respectivement 92, 93. La jonction entre la seconde extrémité libre de l'organe de liaison 8 et la paroi filtrante 92, située en regard des plaques de parement 6A, 6b, est symbolisée par le centre 02. Ainsi, la surface, définie par la paroi filtrante 92, résulte d'une translation homothétique, selon l'axe Y, de la surface définitive définie par les plaques de parement 6, associées aux supports 7. L'espace ainsi constitué permettra d'insérer un matériau isolant thermique 10, une membrane d'étanchéité 11 et une lame d'air 12, entre le voile de béton et le parement extérieur. S'agissant d'une homothétie, des entretoises de longueur constante, non représentées, permettront de définir avec précision la distance séparant la paroi filtrante 92 des plaques de parement 6, ou plus précisément les épaisseurs de l'isolant thermique 10, de la membrane d'étanchéité 11 et de la lame d'air 12. Pour réaliser cette homothétie, dans l'exemple représenté sur la figure 6, le noeud de jonction, symbolisé par le centre 01, regroupe, l'extrémité libre de l'ensemble 5, l'extrémité libre articulée de l'organe de liaison 8, et les extrémités des supports de parements 7, au nombre de 6, compte tenu de l'agencement des six plaques de parement triangulaires associées au susdit noeud de jonction. 2937349 -11- A titre d'exemple, un outil C permet de positionner l'organe de liaison 8 selon la bissectrice de l'angle formé par deux supports de parement 7a, 7b. Cet outil C, en forme de compas, comprend deux plats, respectivement 13a, 5 13b, articulés autour d'un axe 80 ; cet axe 80 est l'axe principal d'un tourillon TO comprenant une fente permettant au tourillon TO de guider l'organe de liaison 8 ; de même, à chacune de leur extrémité libre, les deux plats 13a, 13b, comprennent un tourillon, respectivement T1, T2 (non représenté) dont leur axe principal, respectivement M, 82, est parallèle à l'axe 80 du tourillon T0. 10 Les tourillons T1, T2, comprennent chacun une fente permettant de guider deux supports de parement, respectivement 7a, 7b. Dans l'exemple représenté sur la figure 7, un support de parement 7 de forme rectiligne, dont la section sera définie ci-après, est préférentiellement réalisé 15 par extrusion en matériau simple ou composite compatible avec la nature de la plaque de parement, notamment afin d'éviter l'effet de pile ; par ailleurs, le profil comporte des évidements permettant la mise en place et l'immobilisation des plaques de parement avec un jeu minimum. 20 Dans l'exemple représenté sur la figure 8, la section du support de parement 7 est constitué de deux parois, respectivement 72, 73, parallèles à une paroi 71, et de deux parois, respectivement 74, 75, obliques ou non selon le souhait de la maîtrise d'oeuvre, joignant lesdites parois 72, 73, à ladite paroi 71 ; l'ensemble extrudé constitue une structure symétrique autour d'un axe A7, 25 formée de deux Z disposés symétriquement de part et d'autre dudit axe A7. Les logements constitués par les parois 71, 72, 74 d'une part, et par les parois 71, 73, 75, d'autre part, permettront le logement des plaques de parement de part et d'autre de l'axe A7 avec un jeu minimum et une distante constante, de 30 manière à garantir la précision du maillage de la surface définitive supportant le parement. 2937349 -12- Avantageusement, le support de parement 7 pourra comprendre, dans les parties de la susdite paroi 71, proches des susdites parois 74, 75, une section d'inertie notablement inférieure à celle des susdites parois 72, 73, 74, 75, de manière à permettre une conformation à l'oblicité des plans contenant deux 5 plaques de parement adjacentes. Ledit coffrage filtrant 9 et l'ossature O constituée desdits organes de liaison indéformables 8 et desdits supports 7 de plaques de parement préfabriquées, seront réalisés et assemblés en usine, au moyen du banc BT, décrit 10 précédemment ; l'ensemble, constitué du coffrage filtrant 9 et de l'ossature O, sera ensuite désolidarisé du banc BT en supprimant les liaisons au voisinage des extrémités libres des ensembles 5. Ainsi les risques de déformations au cours des opérations postérieures à la 15 fabrication (transport, mise en place et remplissage de béton) seront donc considérablement réduits. Avantageusement, ledit coffrage filtrant 9 sera rempli d'un mélange à prise pouvant être lente. Le procédé selon l'invention permettra la réalisation de voiles en béton armé de forme complexe, d'épaisseur réduite, recouverts d'un parement dont le maillage est particulièrement précis, qui pourront répondre aux exigences d'esthétique imposées par les tendances actuelles architecturales. 20 25 REVENDICATIONS1. Procédé de réalisation d'ouvrages en béton de forme courbe complexe ou non développable recouverts de plaques de parement préfabriquées (6a, 6b), devant être inscrites dans une surface définitive présentant une configuration prédéterminée, lesdits ouvrages étant réalisés à partir d'au moins un coffrage filtrant (9) associé à au moins une ossature rigide (0) comprenant des supports (7) de plaques de parement préfabriquées et des organes de liaison indéformables (8) reliant lesdits supports (7) de plaques de parement préfabriquées audit coffrage filtrant (9), caractérisé en ce que ce procédé comprend les étapes suivantes : un positionnement préalable desdits supports (7) de plaques de parement préfabriquées dans leur emplacement définitif selon un repère orthonormé grâce à des moyens de support (5) prenant appui sur un banc d'assemblage (BT), une fixation dudit coffrage filtrant sur lesdits supports (7) de plaques de parement préfabriquées au moyen desdits organes de liaison indéformables (8). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdites plaques de parement préfabriquées (6a, 6b) sont de forme triangulaire dont les sommets des triangles ainsi constitués sont des points (O 1) caractéristiques de ladite surface définitive précise. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les susdits organes de liaison indéformables (8) reliant lesdits supports (7) de plaques de parement préfabriquées audit coffrage filtrant (9) sont situés dans le plan contenant la bissectrice de l'angle formé par les deux supports (7) de plaques de parement concourant en un même sommet. 2937349 - 14 - 4. Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que les susdits supports (7) de plaques de parement préfabriqués comprennent des logements constitués de parois (71, 72, 73, 74, 75) destinés à recevoir deux plaques de parement préfabriquées (6a, 6b) 5 adjacentes. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans les parties de la susdite paroi (71), proches des susdites parois (74, 75), une section d'inertie notablement inférieure à celle 10 des susdites parois (72, 73, 74, 75), de manière à permettre une conformation à l'oblicité des plans contenant deux plaques de parement préfabriquées (6a, 6b) adjacentes. 6. Procédé selon les revendications précédentes, 15 caractérisé en ce que le susdit banc de montage comprend un bâti (BT) définissant un plan de référence (H) contenant les axes X et Z, deux tiges (2a, 2b), solidaires du bâti (BT) dirigées selon l'axe X, des coulisseaux (4a, 4b) coulissant respectivement sur les tiges (2a, 2b), des tiges (3a, 3b) solidaires des coulisseaux (4a, 4b) dirigées selon l'axe Z, des coulisseaux (41, 42, 43, 20 44) coulissant sur les tiges (3a, 3b), des ensembles (5) solidaires des coulisseaux (41, 42, 43, 44) comprenant une tige (T54) dont l'axe principal (A44) est dirigé selon l'axe Y. 7. Procédé selon les revendications précédentes, 25 caractérisé en ce que les susdits ensembles (5) comprennent à leur extrémité libre une fourche (F54) et une articulation (A54) constituant un noeud de jonction symbolisé par le susdit centre (01) caractéristique de ladite surface définitive. 30 2937349 - 15 - 8. Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit coffrage filtrant (9) et l'ossature (0) constituée desdits organes de liaison indéformables (8) et dits supports (7) de plaques de parement préfabriquées, sont réalisés et assemblés en usine, puis transportés 5 sur site. 9. Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit coffrage filtrant (9) est rempli d'un mélange à prise lente. 10 10. Procédé selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit coffrage filtrant (9) et l'ossature (0) constituée desdits organes de liaison indéformables (8) et dits supports (7) de plaques de parement préfabriquées sont destinés à la réalisation d'ouvrages en béton dont 15 la surface définitive de forme courbe complexe ou non développable est recouverte par un parement préfabriqué selon un maillage de ladite surface définitive déterminé par la maîtrise d'oeuvre.