351taiement des planchers pour bibliotheque.doc)eprints2.insa-strasbourg.fr/366/1/PFE_ABIS_pour_bibliotheque.pdf · matériels et les temps de pose. Les impacts de cette optimisation

Auteur : ABIS Antoine INSA Strasbourg, Spécialité Génie Civil, Option Construction Tuteur Entreprise : DUMETZ Jean-Marie Chef de Service « Méthodes », BOUYGUES Bâtiment IDF Ouvrages Publics Tuteur INSA Strasbourg : FAVIER Gilles Professeur intervenant INSA Strasbourg

JUIN 2008

Rapport de Projet de Fin dRapport de Projet de Fin dRapport de Projet de Fin dRapport de Projet de Fin d’Etudes’Etudes’Etudes’Etudes ::::

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RemerciementsRemerciementsRemerciementsRemerciements

Je remercie M. Jean-Louis Pradier, directeur technique d’Ouvrages Publics, d’avoir bien voulu m’intégrer dans son équipe.

Au sein de mon service d’accueil que sont les « Méthodes », mes pensées se dirigent tout particulièrement vers mon tuteur, M. Jean-Marie Dumetz, qui a toujours été disponible pour me conseiller et me guider. Je lui suis reconnaissant de m’avoir accordé sa confiance et de m’avoir laissé une grande autonomie dans mon travail.

Je tiens à adresser mes sincères remerciements à l’équipe des méthodes :

Mme Mallory LIMA, M. Norbert Le Hartel, M. Dominique Vacant, M. Frédéric Louis, M. Cédric Maltaverne, qui ont toujours répondu à mes questions avec la plus grande attention et qui ont su m’intégrer d’une manière chaleureuse. J’ai pu apprécier au cours de ces quatre mois leur professionnalisme. Ils m’ont fait découvrir et apprécier une profession très intéressante.

Je remercie M. Hervé Brichard et M. Youssef Chibuba du service Structure pour leurs conseils et leur disponibilité.

Je remercie dans le même élan les collaborateurs de la direction technique, qui par leur

sympathie, leur enthousiasme et leur travail, ont permis le bon déroulement de ce stage et mon intégration dans l’entreprise.

Je tiens à remercier Mme Angélique GRASSY pour son soutien tout au long de mon

projet. Aussi, je remercie M. Patrick Chambon, M. Wilfried El Jalti pour leur aide et leur professionnalisme dans le groupe de travail dont mon projet faisait parti.

De plus, je voudrais remercier mon tuteur école, M. Gilles FAVIER, pour le support qu’il a pu m’apporter, pour le suivi soutenu qu’il a exercé pendant mon étude et les nombreux conseils qui ont fait avancé mon étude. De plus, je voudrais remercier M. Pierre-Ernest Gisselbrecht, M. Jonathan Wendling et M. El Allali Mohammed pour leur aide et coopération tout au long de mon étude.

Optimisation de l’étaiement des planchers

ABIS Antoine PFE / Juin 2008 3 / 84

RésuméRésuméRésuméRésumé

Intégré au sein du service « Méthodes » de Bouygues Ouvrages Publics, j’ai étudié pendant quatre mois et demi l’optimisation de l’étaiement des planchers réalisés à partir d’éléments préfabriqués en béton. Mon sujet comporte trois objectifs majeurs : • Optimiser l’étaiement des planchers afin de réduire les temps unitaires de mise en œuvre de plancher et d’uniformiser celle-ci • Réduire les coûts de mise en œuvre de planchers • Faire une étude comparative au niveau technique et financier de plusieurs solutions optimisées d’étaiement afin de vérifier leur viabilité Une première approche sur la base de la documentation disponible conduit à comprendre quels sont les matériels et la solution d’étaiement utilisés par l’entreprise et à cerner plus précisément le cadre de mon étude. L’analyse combinée des matériels et des éléments préfabriqués pour planchers débouche sur plusieurs solutions optimisées d’étaiement dont il faut déterminer la viabilité. L’optimisation de l’étaiement repose sur l’utilisation des porteurs (poutres en béton armé) comme appui de rive, remplaçant l’étaiement de rive. Cela permet de réduire de façon importante la quantité de matériels et les temps de pose. Les impacts de cette optimisation sur le matériel, les matériaux et sur la main d’œuvre ont été étudiés. Une étude a notamment été menée sur les éléments porteurs que sont les poutres en béton armée afin de déterminer la surconsommation d’acier et de béton. Cette surconsommation est due aux charges provisoires plus importantes dans le cas où les porteurs servent d’appui. Les résultats montrent des temps unitaires de planchers réduits, des gains financiers potentiels ainsi que des avantages liés à la forte réduction de matériel.



AbstractAbstractAbstractAbstract

During this last four months, I completed a work of end of studies on the floor shoring optimization. I was integrated within the service of the methods of Bouygues Ouvrages Publics.

My subject comprises three major objectives: • Optimize the floor shoring methods in order to reduce equipment and cost of construction • Reduce floor construction costs • Carry out a technical and financial comparison of different shoring solutions At first, I made researches based on the documentation available. From this, I could index the ready-made shoring methods used by the company and encircle more precisely the subject and the devices existing. The equipment and prefabricated units analysis lead to create new relevant floor shoring. Shoring optimization is based on the use of concrete beam as a border support. This use can highly reduce the equipment quantity. The different shoring solutions have impacts on equipment, materials and labor. A study on concrete beam shows the impacts on steel ratio. Indeed, more steel is needed when the concrete beam is used as a border support. Results show potential benefits and advantages linked to equipment quantity decrease.



Sommaire

Introduction 1. Présentation de l’entreprise ................................................................................................ 8 1.1. Le groupe BOUYGUES............................................................................................. 8 1.2. BOUYGUES Bâtiment Île-de-France ........................................................................ 9 1.3. BOUYGUES Ouvrages Publics (OPB).................................................................... 10 1.4. Le service « Méthodes »........................................................................................... 11

2. Présentation des différents modes constructifs de planchers : ......................................... 13 2.1. Le plancher dalle pleine coulé en place sur coffrages traditionnels......................... 13 2.2. Plancher prédalle ...................................................................................................... 15 2.3. Les planchers confectionnés à partir de Dalles Alvéolées en béton Précontraint : DAP 18 2.4. Les planchers nervurés à poutrelles préfabriquées associées à du béton coulé en œuvre 19

3. Présentation des modes opératoires de planchers ............................................................ 22 4. Présentation du matériel d’étaiement disponible à la location......................................... 23 4.1. Les étais simples avec trépieds : .............................................................................. 23 4.2. Les tours d’étaiement ............................................................................................... 24 4.3. Les poutrelles préfabriquées pour l’étaiement ......................................................... 27

5. Nécessité d’étudier l’optimisation de l’étaiement ............................................................ 29 5.1. Optimisation de l’étaiement ..................................................................................... 29 5.2. Présentation des outils mis en place / à disposition permettant l’optimisation et la comparaison ......................................................................................................................... 32

6. Impacts d’une solution d’étaiement optimisée sur les matériaux .................................... 33 6.1. L’étaiement des prédalles......................................................................................... 33 6.1.1. Évaluation des charges ..................................................................................... 33 6.1.2. Le matériel utilisé – Critères de résistance à prendre en compte ..................... 36 6.1.3. Méthode de calcul pour l’étaiement des prédalles ........................................... 37 6.1.4. Contreventement de l’étaiement....................................................................... 49

6.2. Disposition d’appui des prédalles ............................................................................ 50 6.2.1. Le principe de calcul ........................................................................................ 50 6.2.2. Tolérances d’exécution .................................................................................... 54 6.2.3. Tolérance sur la longueur des prédalles ........................................................... 54

6.3. Étude des éléments porteurs..................................................................................... 56 6.3.1. Le cadre trapézoïdal ......................................................................................... 56 6.3.2. Le double cadre ................................................................................................ 57 6.3.3. La solution traditionnelle ....................................................................................... 57 6.3.3. Impact financier des différentes solutions de poutres ...................................... 58

7. Impacts d’une solution d’étaiement optimisée sur la main d’oeuvre............................... 61 7.1. La chrono-analyse .................................................................................................... 61 7.1.1. Les différents temps utilisés............................................................................. 61 7.1.2. Méthodes d’observations........................................................................................ 62

7.2. Utilisation des temps élémentaires - Détermination des temps unitaires...................... 62



8. Chiffrage des différentes solutions................................................................................... 64 8.1. Méthode de chiffrage de location du matériel.......................................................... 64 8.2. Chiffrage des matériaux ........................................................................................... 64 8.3. Chiffrage de la main d’œuvre................................................................................... 64 8.4. Développement d’un outil informatique .................................................................. 65

9. Application de l’outil de comparaison financière des solutions ...................................... 66 9.1. 1ère étude : Le parking type....................................................................................... 66 9.2. 2ème étude : Les bureaux / commerce type 1. ........................................................... 77 9.3. 3ème étude : Les bureaux / Commerces type 2. ......................................................... 80 9.4. Conclusion sur l’étude des trames « type » de parking et bureaux. ......................... 81

Conclusion ANNEXES



IntroductionIntroductionIntroductionIntroduction

La mise en œuvre des planchers dans le bâtiment nécessite la mise en place d’un système d’étaiement. Cet étaiement, propre au mode constructif choisi par l’entreprise, nécessite une conception nouvelle pour chaque chantier, guidée par les textes réglementaires.

L’entreprise BOUYGUES Bâtiment Île-de-France Ouvrages Publics a émis le besoin d’étudier l’optimisation de l’étaiement des planchers confectionnés à partir d’éléments préfabriqués en béton armé et précontraint. En effet, des chrono-analyses effectuées ont montré une perte importante de temps de mise en œuvre de plancher sur des chantiers récents. Ces pertes de temps ont été identifiées et l’étaiement des planchers est ciblé. Les deux principaux soucis constatés sont l’utilisation trop rare du ripage de tours (matériel insuffisant, encombrements) et les problèmes de mise en place de prédalles. En effet, les torons dépassants ainsi que les aciers en attente des porteurs sont gênants à la pose si on ne prend pas en compte les tolérances cumulées de fabrication et d’exécution.

J’ai donc été missionné au sein de BOUYGUES Ouvrages Publics afin d’étudier l’optimisation de l’étaiement dans le but premier de réduire les temps unitaires de mise en œuvre de planchers. Le deuxième but est de réduire les coûts de plancher et d’uniformiser la mise en œuvre des planchers au sein de l’entreprise. Cette entité de BOUYGUES Construction intervient sur le marché francilien des équipements publics (crèches, écoles, collèges, lycées, médiathèques, stades, gymnases, commissariats, musées) aussi bien en construction neuve qu’en rénovation. Les planchers sont donc pour la plupart d’une hauteur supérieure à 3 m et l’utilisation de prédalles et dalles alvéolaires précontraintes est très courante. C’est donc l’étaiement de ces deux modes constructifs de planchers que nous allons étudier.

Une première analyse combinée des matériels et des éléments préfabriqués pour planchers débouche sur plusieurs solutions optimisées d’étaiement dont il faut déterminer la viabilité. L’optimisation de l’étaiement repose sur l’utilisation des porteurs (poutres en béton armé) comme appui de rive, remplaçant l’étaiement de rive. Cela permet de réduire de façon importante la quantité de matériels et les temps de pose. Les impacts de cette optimisation sur le matériel, les matériaux et sur la main d’œuvre ont été étudiés. Une étude a notamment été menée sur les éléments porteurs que sont les poutres en béton armé afin de déterminer la surconsommation d’acier et de béton. Cette surconsommation est due aux charges provisoires plus importantes dans le cas où les porteurs servent d’appui et au dispositif de ferraillage spécifique. Enfin, l’étude de ces impacts sur plusieurs trames « type » de bâtiments (parking et bureaux/écoles) va nous permettrent de dégager des résultats concernant les solutions optimisées d’étaiement. Les objectifs de l’étude sont donc :

• Optimiser l’étaiement des planchers afin de réduire les temps Optimiser l’étaiement des planchers afin de réduire les temps Optimiser l’étaiement des planchers afin de réduire les temps Optimiser l’étaiement des planchers afin de réduire les temps unitaires de mise en œuvre de planchersunitaires de mise en œuvre de planchersunitaires de mise en œuvre de planchersunitaires de mise en œuvre de planchers

• Réduire les coûts de mise en œuvre de planchersRéduire les coûts de mise en œuvre de planchersRéduire les coûts de mise en œuvre de planchersRéduire les coûts de mise en œuvre de planchers



1. Présentation de l’entreprise

1.1. Le groupe BOUYGUES

BOUYGUES a été crée en 1952 par Francis Bouygues. A l’origine centrées sur le bâtiment et les travaux industriels en Ile de France, les activités de BOUYGUES se sont étendues, au fil du temps, et se sont diversifiées en direction des travaux routiers, de l’immobilier, de la préfabrication, des médias et des télécommunications. Aujourd’hui, BOUYGUES est présent dans 80 pays et a réalisé à l’international près de 29% de son chiffre d’affaire. Avec un peu plus de 137 500 collaborateurs, Bouygues a réalisé en 2007 un chiffre d’affaire de 29.6 milliards d’euros soit une augmentation de 12% par rapport à l’année 2006.

Fig 1.1.-1 Organigramme simplifié du groupe BOUYGUES Le groupe BOUYGUES s’organise autour de deux pôles :

� Le pôle construction (70% de l’activité) : - BOUYGUES Construction (Bâtiment et Travaux Publics, Electricité) :

Bouygues Construction est un des leaders mondiaux dans les secteurs du bâtiment, des travaux publics et de l’électricité/maintenance. Présent sur les cinq continents, il conjugue la puissance d’un grand groupe et la réactivité d’un réseau d’entreprise organisé en entités complémentaires : Bouygues Bâtiment Ile-de-France, Bouygues Entreprise France-Europe, Bouygues Bâtiment International, Bouygues Travaux Publics, VSL, DTP Terrassement, Pole Concessions, ETDE. Avec 49 800 collaborateurs, Bouygues Construction a réalisé en 2007 un chiffre d'affaires de 8.3 milliards d'euros. 45% de son chiffre d’affaire provient de ses activités en France.



- BOUYGUES Immobilier : Bouygues Immobilier est le leader de la promotion immobilière en France. A travers ses 23 agences en France et ses 7 implantations à l’étranger, Bouygues Immobilier développe des projets de logements, d’immeubles de bureaux et de parcs commerciaux. Chiffre d’affaire 2007 : 2.1 milliards d’euros.

- COLAS : Colas est le leader mondial de la construction et de l'entretien d'infrastructures de transport, d'aménagements urbains et de loisirs. N°1 mondial de la route, il est implanté dans une quarantaine de pays sur les 5 continents, comprend 53 500 collaborateurs et réalise chaque année plus de 90 000 chantiers dans le monde. Son chiffre d’affaire 2007 est de 11.6 milliards d’euros.

� Le pôle Télécommunications et Médias :

Les Télécoms-Médias emploient plus de 11 400 collaborateurs et ont réalisé un chiffre d'affaires de 7 500 millions d'euros en 2007.

1.2. BOUYGUES Bâtiment Île-de-France

Fig 1.2.-1 Organisation du groupe BOUYGUES Bâtiment IDF au sein de BOUYGUES



Bouygues Bâtiment Ile de France est la filiale francilienne de Bouygues Construction. Elle est composée de six unités opérationnelles qui participent à l’aménagement du cadre de vie suivant leur spécialité :

• Construction Privée • Rénovation Privée • Habitat Résidentiel • Habitat Social • Brézillon (génie civil industriel, environnement et réhabilitation) • Ouvrages Publics

Bouygues Bâtiment Ile-de-France est situé en tête sur le marché francilien, avec une part de marché globale estimée à 10 %. Avec 5000 collaborateurs, Bouygues Bâtiment Ile de France a réalisé un chiffre d’affaire de 1 556 millions d’euros.

Fig 1.2.-2 Répartition du chiffre d’affaire par entité en 2007 :

1.3. BOUYGUES Ouvrages Publics (OPB)

J’ai effectué mon Projet de Fin d’Etudes au sein de l’entreprise BOUYGUES Bâtiment Île-de-France Ouvrages Publics. L’entité Bouygues Ouvrages Publics est née de la fusion en août 2002 de deux filiales de Bouygues Bâtiment : OLIN-LANCTUIT et OUVRAGES FONCTIONNELS, toutes deux spécialisées dans les ouvrages fonctionnels pour des clients publics et privés. Ce rapprochement crée OF EQUIPEMENT, qui se spécialise dans les ouvrages fonctionnels pour des clients exclusivement publics et dans la rénovation de commerces. En novembre 2003, cette entité change de dénomination pour devenir BOUYGUES OUVRAGES PUBLICS. L’unité opérationnelle Ouvrages Publics a réalisé, en 2007, 11% du chiffre d’affaire de Bouygues Bâtiment Ile de France soit 171 M€.

� Cette entité intervient exclusivement sur le marché francilien des équipements publics (crèches, écoles, collèges, lycées, médiathèques, stades, gymnases, commissariat, musées) aussi bien en construction neuve qu’en rénovation.

� La taille moyenne de ses chantiers est située en 6 et 10 millions d’euros. � Ses compétences et son savoir faire lui permettent aussi bien de réaliser des petits

chantiers que des de grande envergure.



� L’entreprise assure la totalité de son chiffre d’affaires auprès de :

• L’Etat, • Les collectivités locales et territoriales (régions, départements, communes), • Leurs établissements publics locaux, • Les entreprises publiques.

Bouygues Ouvrages Publics comprend environ 512 collaborateurs dont la moyenne d’âge a 38 ans avec une répartition des collaborateurs comme suit :

Fig 1.3.-1 Répartition des collaborateurs OPB

1.4. Le service « Méthodes »

Les principaux objectifs du service « Méthodes » sont d’optimiser la production et d’organiser les chantiers en phase gros œuvre. Les missions confiées à l’ingénieur méthodes sont multiples :

• Réalisation des Plans d’Installations de Chantier • Détermination des plannings et des cadences. Les plans de cycle doivent permettre de

dimensionner au plus juste les quantités de travail journalier mais aussi de déterminer le phasage du matériel

• Choix des modes constructifs et mise au point des modes opératoires correspondants • Conception de nouveaux outils

En dehors de sa mission lors de l’exécution, l’ingénieur méthodes peut intervenir en avant projet lors de l’appel d’offre. En effet, les méthodes sont parfois sollicitées pour étudier des opérations en phase « étude » afin d’anticiper les problèmes éventuels, de définir les modes constructifs et le matériel nécessaire et d’être plus compétitif en terme de prix auprès du client. Les méthodes ont avant tout un rôle de conseil et d’aide auprès des services travaux. Leur approche plus globale et l’aide de l’outil informatique leur permettent de trouver des solutions les plus adaptées possibles. Voici l’organigramme du service Méthodes :



Quelques chantiers phares :

Stade de France Musée du quai Branly

Bibliothèque Nationale de France Maison des Adolescents

Grande Arche de la Défense Intérieur du musée d’Orsay



2. Présentation des différents modes constructifs de planchers : Avant d’entrer dans la partie développement de mon étude, il me paraît approprié de présenter les différents planchers, les modes opératoires associés ainsi que le matériel utile à leur mise en œuvre. On peut séparer les planchers suivant 4 grandes familles :

- les planchers dalles pleines coulés en place sur coffrages traditionnels, - les planchers nervurés à poutrelles préfabriquées associées à du béton coulé en œuvre, - les planchers dalles pleines confectionnés à partir de prédalles préfabriquées et de

béton coulé en œuvre, - les planchers confectionnés à partir de dalles alvéolées en béton précontraint.

Ces planchers se différencient par leur mise en œuvre, mais aussi par la portée qu’ils peuvent atteindre et les charges qu’ils peuvent supporter.

2.1. Le plancher dalle pleine coulé en place sur coffrages traditionnels

Le plancher traditionnel est un mode de construction où l’ensemble du coffrage est monté manuellement. L’utilisation de ce procédé constructif est limitée à une portée inférieure à 7 m. Au-delà, la solution faisant appel à la précontrainte est financièrement plus intéressante. Pour l’utilisation d’étais, nous sommes limités en hauteur par les conditions de sécurité du travail des compagnons. Au-delà de 3m, nous utiliserons obligatoirement des tours d’étaiement ce qui alourdit le procédé constructif. Cette valeur correspond à la hauteur de travail considérée comme non dangereuse en cas de chute. Ce mode de construction est adapté aux situations suivantes :

• Faible hauteur de plancher (< 3 m) et faibles portées (< 7 m). • Architecture simple ou complexe : procédé flexible et adaptable. • Grue saturée (beaucoup de voiles et d’ouvrages divers) : occupe peu de grue • En rénovation (travailler sans grue) • Peut porter sur quatre appuis ou 4 côtés (moins de ferraillage).

Les planchers traditionnels, de hauteur inférieure à 3m, sont réalisés au moyen d’un outil de coffrage : DOKAFLEX. Il s’agit d’un système de plaques de contre-plaqués appelé DOKADUR de dimensions variable (50×150 - 50×200 - 50×250). A ceux-ci s’ajoute un réseau de poutrelles primaires et secondaires de section en I. Ces dernières seront posées à la perpendiculaire des primaires. Les poutrelles sont maintenues aux étais grâce à des fourches pouvant accueillir une ou deux poutrelles simultanément en fonction de leur position.



Fig 2.1.-1 Système DOKAFLEX Le complexe de coffrage doit être soutenu par des étais tubulaires. L’entreprise privilégie un matériel développé par la base technique appelé CAP 30. Ce dernier permet un décoffrage rapide grâce à une cartouche d’huile situé aux niveaux des manchons. Il permet de maintenir des ouvrages jusqu’à 2.75 m, ce qui correspond à la hauteur de plancher maximum pour un logement.

Fig 2.1.-2 Coffrage plancher traditionnel avec réseau de poutres principales + secondaires Le mode opératoire du plancher traditionnel est divisé en 4 étapes principales: 1. Le coffrage 2. Le ferraillage 3. Le bétonnage 4. Le décoffrage



2.2. Plancher prédalle

La prédalle est un élément de coffrage en béton d’épaisseur minimale de 5cm et de largeur standard de 2.50m, faisant partie intégrante de l’ouvrage. En intégrant la majorité des aciers porteurs de la dalle, elle assure la résistance du plancher. Elle est complétée par un bétonnage sur chantier, ce qui permet d’obtenir un plancher monolithique et homogène. Elle trouve une utilisation privilégiée dans les constructions à usage de bureaux, les bâtiments industriels et les parkings.

Fig 2.2.-1 Constitution d’une prédalle Pendant la construction, les prédalles sont étayées à distances régulières de 1,5 à 3,0 m, en fonction du type de prédalle. Ces étais restent en place jusqu’au séchage de la dalle collaborante rapportée. La prédalle peut être déclinée sous différentes versions qu’offre l’utilisation du béton armé et du béton précontraint.



Les prédalles en béton armé La solution béton armé permet une grande liberté quant à la forme des prédalles et la disposition des armatures. Son utilisation est bien adaptée pour les bâtiments à usage d’habitation. L’épaisseur de la prédalle est généralement de 5cm. A ces 5cm, il faut rajouter l’épaisseur de la chape collaborante rapportée. Par exemple, pour une épaisseur de plancher fini de 20cm, on fera le montage suivant : une prédalle de 5cm d’épaisseur et une chape rapportée de 15cm. La portée est conditionnée d’une part par l’épaisseur du montage choisi et d’autre part par la surcharge appliquée sur le plancher.

Fig 2.2.-2 Epaisseurs des planchers (montage) selon la portée et charges appliquées selon le fournisseur RECTOR

La solution prédalle en Béton Armé se décline sous 2 formes :

• La prédalle extérieure, préfabriquée par un fabricant extérieur à l’entreprise, • La prédalle foraine, préfabriquée sur chantier, en zone de préfabrication.

Les prédalles en béton précontraint Lorsque l'épaisseur de la dalle finie n'est pas conditionnée par des critères acoustiques ou de tenue au feu, elle peut être réduite de façon notable, allégeant ainsi la structure du bâtiment. Les prédalles précontraintes, qui permettent cette réduction, sont réalisées en béton précontraint par armatures adhérentes. Elles sont associées sur chantier à du béton coulé en oeuvre. Un crantage sur la face supérieure de la prédalle améliore l’adhérence entre la prédalle et le béton coulé en place. La prédalle précontrainte est particulièrement adaptée aux grandes portées.

Fig 2.2.-3 Schémas de prédalle



Fig 2.2.-4 Epaisseurs des planchers (montage) selon la portée et charges appliquées selon le fournisseur RECTOR

La prédalle précontrainte est obligatoirement fabriquée par un fabricant extérieur. La préfabrication sur site n’est pas faisable (niveau matériel). Cas de la pose sans étaiement ou étaiement réduit Dans le cas de plancher de grande hauteur pour lesquels l’étaiement est difficile et coûteux, la pose des prédalles peut se faire sans étaiement ou avec un étaiement réduit : En béton armé, suivant l’épaisseur de la prédalle, les portées maximales sans étai sont de 5 m. Lorsque les moyens de levage du chantier le permettent, des prédalles épaisses (jusqu'à 12 cm) peuvent être mises en oeuvre. Dans les cas où la légèreté est un facteur important, il est possible d'utiliser des prédalles de 5 cm d'épaisseur munies de raidisseurs renforcés. En béton précontraint, les portées maximales sans étai sont de 6 m et l'épaisseur des prédalles peut varier de 6 à 12 cm.

Fig 2.2.-5 Epaisseurs des prédalles autoportantes selon portée selon le fournisseur RECTOR On s’aperçoit que l’épaisseur de prédalle augmente rapidement avec la portée.



Les avantages que présente l’utilisation des prédalles sont multiples :

• Elles permettent de s’affranchir de la mise en place d’un coffrage, tâche particulièrement délicate lorsque l’on a des hauteurs d’étage supérieures à 2,70m,

• La manutention se fait par de simples élingues (sans palonnier), • La sécurité en phase provisoire est assurée par des crochets incorporés à la prédalle

qui permettent de fixer les potelets de garde-corps, • Les réservations éventuelles sont directement incorporées à la fabrication, • Très peu d’aciers complémentaires sont à mettre en place sur le chantier, • La sous-face est lisse et peut être directement traitée par peinture.

En revanche, malgré la rapidité d’exécution, il faut traiter hors cycle d’une part les joints entre prédalles et d’autre part les éventuels défauts de planéité. Le mode opératoire du plancher prédalle est divisé en 5 étapes principales: 1. La mise en place de l’étaiement 2. La pose de la prédalle 3. Le ferraillage additionnel 4. Le bétonnage 5. Le désétaiement

2.3. Les planchers confectionnés à partir de Dalles Alvéolées en béton Précontraint : DAP

Il s’agit d’une dalle en béton précontraint par armatures adhérentes allégée par des alvéoles longitudinales. Le pourcentage d’espaces vides (volume des alvéoles par rapport au volume d’un élément plein de même épaisseur) des planchers alvéolés se situe entre 30% et 50%. La largeur standard d’un élément est de 1.20m, mais elle existe aussi en 0.60m (d’autres largeurs sont possibles suivant les fournisseurs). Les éléments sont réalisés en différentes épaisseurs suivant les charges et portées nécessaires. Dans les cas les plus courants, l’épaisseur varie de 16 à 36cm. Elle peut être utilisée seule ou associée à une dalle collaborante d’épaisseur minimale de 5cm. Les DAP sont posées jointivement et assemblées par un clavetage béton coulé sur place, sans coffrage en sous face.

Fig 2.3.-1 Coupe transversale d’une DAP



Les DAP sont principalement utilisées dans des bâtiments à grandes portées et charges moyennes ou à petites portées et fortes charges tels que les immeubles de bureaux, les hôpitaux, les écoles, les centres commerciaux et les immeubles industriels. Elles sont peu utilisées en logement en raison de leurs propriétés acoustiques plus faibles que les dalles en béton armé. La DAP permet de franchir des portées allant jusqu’à 18 m suivant les cas de charge et les épaisseurs. La portée moyenne se situe autour de 12 m. La pose se fait sans appuis porteurs intermédiaires, seules les rives sont étayées. De plus, si l’on dispose d’un appui suffisant sur les éléments porteurs, on peut s’affranchir de l’étaiement en rive.

Fig 2.3.-2

Avantages :

• Pas d’étaiement en travée donc possibilité de circulation sous la zone de travail • Rapidité de mise en oeuvre • Grande portée, jusqu’à 18 m ! (cas rare mais faisable) • Tenue au feu : 2 heures maximum

Inconvénients :

• Poids allant de 235 à 563 daN/m² donc nécessité de moyens de levage importants • Traitement des joints entre dalles alvéolaires • Défaut de planéité : il faut reprendre les effets de pianotage au niveau des joints

lorsque la pose se fait sans dalle collaborante Le mode opératoire du plancher à DAP est le suivant : 1. La mise en place de l’étaiement 2. La pose de la DAP 3. Bétonnage de la chape si nécessaire et clavetage entre dalles 4. Le désétaiement

2.4. Les planchers nervurés à poutrelles préfabriquées associées à du béton coulé en œuvre

Le plancher se présente comme un assemblement de poutrelle préfabriquée et de hourdis. Par définition, ces planchers sont dits nervurés, par opposition aux dalles. En coupe transversale, leur section résistante prise en compte dans les calculs se présente alors comme une succession de sections en T dont les nervures sont en béton. La nervure est composée d’une ou plusieurs poutrelles en béton préfabriquée, et du béton coulé en œuvre entre des entrevous ou des coffrages récupérables.



Il existe deux types de poutrelles : • les poutrelles en Té renversé, en béton armé ou béton précontraint, • les poutrelles en treillis, composées d'une armature en treillis et d'un talon béton

fabriqué en usine.

Fig 2.4.-1 Coupes transversales plancher poutrelles + hourdis

Fig 2.4.-2 Disposition type Poutrelles + hourdis + dalle de compression



Comparatif final des 4 types de planchers :

Modes constructifs Avantages Inconvénients

Prédalle BP Gain de matériel Prévoir une zone de stockage

Rapidité de MO, MO réduite Délai de mise au point et commande

Sécurité Géométrie simple

L < 8.50m ; l< 2.40 m Traitement des joints

Contraintes de levage

Prédalle BA Gain de matériel Prévoir une zone de fabrication

foraine Rapidité de MO, MO réduite adaptée (1.4 x surface de cycle)

Sécurité Contraintes de levage

Souplesse de réalisation

L < 7 m ; l >= 2.40 m

Prédalle BA Gain de matériel Prévoir une zone de stockage

extérieure Rapidité de MO, MO réduite Délai de mise au point et commande

Sécurité Géométrie simple

Souplesse de réalisation Traitement des joints

L < 7 m ; l<= 2.40 m Contraintes de levage

Dalle alvéolaire Gain de matériel; pas d'appui intermed. Réalisation de trémies

précontrainte Rapidité de MO, MO réduite Surface d'aspect brut

Sécurité Coût des éléments

L < 18 m ; l = 0.60 m ou 1.20 m Contraintes de levage

Dépendance au constructeur

Dalle coulée en Libère la grue Quantité de matériel

place Géométrie complexe MO élevée et qualifiée

Mise en œuvre d'un isolant Sécurité (console + vide)

Qualité de parement

L < 7 m

Dimensionnement sur 4 côtés

Poutrelles préfa associés à du

Ce mode constructif n'est pas vraiment utilisé chez Bouygues OPB

béton coulé en place ou avec

Plutôt utilisé pour de petites constructions et pour du pavillonnaire

entrevous Mais il faut savoir que ça existe

Dalle préfabriquée hauteur totale Nécessite seulement un clavetage

Pas de continuité de dalle Très lourd



3. Présentation des modes opératoires de planchers Les deux types de planchers auxquels nous nous intéressons plus particulièrement sont les planchers confectionnés à partir de prédalles (BA ou BP) ou de DAP. Il semble essentiel de connaître les modes opératoires de mise en œuvre de ces planchers afin de pouvoir optimiser leur système d’étaiement. En effet, un mode opératoire consiste en la description détaillée des actions nécessaires à l’obtention d’un résultat, ici la mise en œuvre du plancher. Ce mode opératoire permet de définir :

• l'ensemble des postes de travail concernés par la réalisation du plancher, • les temps de passage prévus (alloués) à chaque poste, • l'ordre logique d'intervention de chaque poste, • les conditions d'enchaînement, de déclenchement, des opérations successives.

En détaillant toutes les phases du processus de construction, il permet à l’exécutant d’accomplir la tâche dans les meilleures conditions de travail et de sécurité. Il est destiné aux équipes travaux, encadrements et maîtrise. Il est présenté aux chefs d’équipes et compagnons lors de ¼ d’heure sécurité. Ces modes opératoires seront notamment très utiles pour pouvoir chiffrer une solution d’étaiement. En effet, nous pourrons réaliser un chiffrage très précis grâce à la décomposition des tâches et la connaissance des temps élémentaires. Les 2 modes opératoires de planchers étudiés sont inclus en annexes.

Fig 3.-1 L’utilisation de la cage permet de travailler en toute sécurité



4. Présentation du matériel d’étaiement disponible à la location Afin d’optimiser l’étaiement des planchers, une présentation du matériel est primordiale. Nous nous intéresserons plus particulièrement au matériel de location proposé par le GIE Matériel, entreprise appartenant au groupe Bouygues, afin de rendre l’étude applicable directement. En effet, quasiment toute demande de location de matériel passe par le GIE Matériel, c’est ainsi que l’entreprise fonctionne. Ce choix est purement pratique et économique. Il est possible de commander du matériel ailleurs mais de manière exceptionnelle. De plus, nous ciblerons cette présentation à l’étaiement nécessaire pour la mise en œuvre des planchers prédalles et DAP. Le matériel d’étaiement nécessaire à la mise en œuvre des planchers à prédalles se limite aux étais simples, aux tours d’étaiement ainsi qu’aux poutrelles de coffrage préfabriquées.

4.1. Les étais simples avec trépieds :

Utilisés comme supports verticaux temporaires pour l’étaiement des coffrages, les étais simples sont conçus pour supporter des charges en compression axiale. Constitution : Un étai métallique est constitué de deux tubes coulissant l’un dans l’autre, pouvant être réglés à la côte désirée et bloqués à cette côte par un dispositif approprié. Chaque tube est muni à son extrémité d’une platine qui peut permettre la mise en place d’une fourche.

Fig 4.1.-1 Constitution d’un étai avec trépied



Les étais utilisés par Bouygues OPB sont les étais Euronorm pour les faibles charges, les étais ISCHEBECK pour les charges moyennes à fortes.

Fig 4.1.-2 Tableau des capacités d’étais Euronorm Les étais ISCHEBECK peuvent reprendre des charges de 4 à 10 T, suivant le modèle et la hauteur. Les étais télescopiques réglables en acier font l’objet de la norme NF P 93-321.

4.2. Les tours d’étaiement

Les 2 principales tours d’étaiement utilisées par Bouygues sont les tours STAFLEX et les tours MILLS. Les STAFLEX étant utilisées pour des charges moyennes à faibles, les MILLS principalement pour les fortes charges. Les tours d’étaiement font l’objet des normes NF EN 12811-1, 12812 et 12813. Les informations techniques qui suivent proviennent des sites Internet www.mills.fr/ et www.jalmat.com/. La tour STAFLEX : Les tours STAFLEX sont les tours les plus utilisées actuellement et depuis plusieurs années sur les chantiers d’OPB. En effet, ce type de tours se prête bien à la nature des ouvrages réalisés (hauteur inférieure à 6 m). Elles permettent de soutenir les coffrages de planchers et de poutres, puis les prédalles.

Fig 4.2.-1 Etaiement d’une poutre préfabriquée par tour STAFLEX



Fig 4.2.-2 Etaiement d’un plancher et utilisation pour clavetage de poutre sur poteau

Les tours permettent d’étayer en toute sécurité grâce aux lisses de garde-corps. Elles se déclinent en alu et en acier. Néanmoins, les compositions de ces dernières sont similaires. La solution en aluminium:

• Facilite les opérations de montage • Soulage les opérateurs lors de la manutention de cadre • Permet la manutention par un seul homme • Supprime l’utilisation d’une échelle d’accès à l’intérieur de la tour grâce aux barreaux

intégrés au cadre • Le planchon alu remplace deux planchons acier

Le système Staflex est constitué d'un ensemble d'éléments de faible poids, galvanisés, dont l'assemblage permet de couvrir en hauteur une gamme continue, depuis 1,67 m jusqu'à 6,64 m ou d’avantage, avec contreventements spécifiques.



Fig 4.2.-3 Détails des éléments d’une tour STAFLEX

Configuration : Longueur : 1.60 m Largeur : 1.20 m Un tableau référençant les charges admissibles par pied suivant la hauteur de la tour est fourni par le constructeur.

Fig 4.2.-4 Tableau des capacités portantes STAFLEX



Les tours MILLS Les tours MILLS sont des éléments d’étaiements de coffrages horizontaux au même titre que les tours STAFLEX. Elles sont constituées d’éléments préfabriqués modulés, emboîtables les uns aux autres et verrouillés sans apport de lisses à clavette ou de boulons. Tout comme les tours STAFLEX, les tours MILLS sont composées de vérins de tête et de pieds, de planchons et de diagonales horizontales. La différence réside dans la dimension des cadres et des modules. Configuration : Longueur = Largeur = 1.60 m Ces tours sont utilisées dans le cas où on a de fortes charges à étayées. Chaque poteau peut reprendre entre 65 et 60 kN, ce qui fait une capacité portante totale de 240 kN.

4.3. Les poutrelles préfabriquées pour l’étaiement

Les poutrelles industrialisées pour l’étaiement sont les éléments directement en contact avec la prédalle / DAP. Elles viennent s’assembler sur les fourches des tours afin de créer ce qu’on appelle une file d’étai. Cette file d’étai constitue l’appui provisoire nécessaire pour assurer la résistance de la prédalle / DAP avant durcissement de la dalle de compression. Ce sont des éléments de longueur variable, en bois ou en aluminium. La poutrelle bois est beaucoup moins résistante que la poutrelle ALU mais son coût en fait d’elle la solution la plus utilisée. De plus, les poutrelles ALU sont plus chères à la location, et plus propices au vol que les poutrelles bois. A titre de comparaison : Poutrelle BOIS H20 DOKA / poutrelle ALU ERECTA 68/200

DOKA H20 ERECTA 68/200

Hauteur (mm) 200 200

Epaisseur (mm) 80 68

Mmax (kN.m) 5 11

Vmax (kN) 14,25 57

Coût de location 0.04 € / ml / j 0.05 € / ml / j

Fig 4.3.-1 Poutrelle bois DOKA et alu ERECTA



Le moment fléchissant admissible est 3 fois supérieur pour la poutrelle Alu et son effort tranchant admissible est 5 fois supérieur. Le calcul de l’étaiement se faisant sur les résistances des poutrelles, on comprend bien que le fait d’utiliser des poutrelles en alu va réduire le nombre de tours d’étaiement par rapport à l’utilisation de poutrelles bois. Cependant, une étude du prix de location est à mener.

Fig 4.3.-2 Exemple de dispositif d’étaiement - Les prédalles sont étayées en rive dans ce cas précis



5. Nécessité d’étudier l’optimisation de l’étaiement

5.1. Optimisation de l’étaiement

L’étaiement des planchers est un sujet qui n’est pas assez bien maîtrisé au jour d’aujourd’hui chez OPB. En effet, il n’existe pas de méthode unique à suivre pour la réalisation d’un plan d’étaiement. Chacun utilise sa propre méthode. De plus, avec la diversité croissante du matériel d’étaiement, il n’est pas évident de dire si telle ou telle solution sera plus pratique et plus économique sans une étude approfondie. Cette étude doit inclure les coûts de matériel, de main d’œuvre et de matériaux, c’est-à-dire le déboursé sec. C’est à partir de l’étude du déboursé sec que l’on pourra conclure à une solution optimisée. Actuellement, l’étaiement le plus utilisé chez OPB est la tour d’étaiement STAFLEX, associée à des poutrelles bois DOKA H20. L’écartement entre tour d’étaiement et l’espacement entre tour sont limités à 1.60m, mais cette valeur découle plus de l’expérience que d’une analyse théorique (elle a évidemment une base de théorie quand même). Nous avons vu les différents matériels d’étaiement, des tours aux poutrelles. Quelle solution est la plus économique ? L’utilisation de poutrelle bois ou celle de poutrelle ALU ? Pour répondre à cette question, une étude de conception puis financière est menée. De plus, l’entreprise s’est aperçue que les temps de mise en œuvre de planchers prédalles ou DAP était souvent plus important que les ratios dont elle dispose. Sachant que l’étaiement est une des sources du problème, l’étude de son optimisation paraît obligatoire. L’idée d’utiliser les éléments porteurs comme file d’étais a germé chez OPB. L’idée est d’utiliser les poutres porteuses (des prédalles ou DAP) comme appuis pour les éléments préfabriqués, afin de supprimer la file d’étais de rive (réduit de façon importante la quantité de matériel). Mais cette idée est conditionnée par plusieurs hypothèses :

- la 1ère étant que l’élément préfabriqué doit reposer sur un appui minimal pour ne pas avoir de glissement possible et pour garantir une résistance (chute de l’élément préfabriqué, à l’origine de nombreux accidents sur chantier),

- la 2ème étant que la poutre (préfabriquée en général) puisse accueillir la prédalle, et qu’elle résiste aux charges appliquées en phase provisoire (du coup plus importante que les charges avec étaiement en rive),

- la vérification obligatoire sur chantier des valeurs d’appui pour éviter tout accident (plan de contrôle à mettre en place).

Pour pouvoir valider cette solution, une étude très détaillée est nécessaire. Cette étude devra prendre en compte le coût :

- du matériel : une économie est certaine car la quantité sera diminuée. - de la main d’œuvre : la quantité de matériel étant réduite, le coût de la MO le sera

aussi, - des matériaux : faudra-t-il épaissir les poutres pour vérifier l’appui minimal de la

prédalle ? Y aura-t-il un coût supplémentaire pour la préfabrication des poutres (qui seront particulières) ?



Les gains et pertes devront alors être comparés pour pouvoir dire si la solution est économique. Les solutions d’étaiement possibles sont au nombre de 6 :

Fig 5.1.-1 Solutions 1 et 2 – Etaiement des prédalles ou DAP en rive

Fig 5.1.-2 Solutions 3 et 4 – Utilisation des porteurs comme appui de rive

Fig 5.1.-3 Solutions 5 et 6 – Utilisation de lisses d’étais de rive



Nous pouvons réunir ces différents cas sous forme de tableau :

Solution Tour d'étaiement en

rive Tour d'étaiement en

travée Poutrelle Lisse de rive

1 Oui Oui Bois Non

2 Oui Oui Alu Non

3 Non Oui Bois Non

4 Non Oui Alu Non

5 Non Oui Bois Oui

6 Non Oui Alu Oui

Fig 5.1.-4 Tableau récapitulatif des solutions d’étaiement

Les solutions 5 et 6 ne sont utilisables que dans les cas les files d’étais sont bridées à l’élément porteur. Nous nous interdisons l’utilisation d’étais pour des raisons de sécurité. Ces solutions ne vont donc pas être étudiées. Le traitement du sujet va se dérouler suivant 5 points principaux :

1) Connaissance du matériel / des Modes Opératoires / des Règlements 2) Conception de l’étaiement et Impacts sur le matériel 3) Impacts sur les matériaux 4) Impacts sur la mise en œuvre 5) Applications sur plusieurs trames « type »

Mon objectif est donc de mettre en place une méthode de calcul d’étaiement de planchers, qui sera simple et rapide d’utilisation dans le but de le faire accepter par le service « Méthodes » d’OPB. Dans un deuxième temps, l’objectif est de regarder quelle solution d’étaiement est la plus économique, après avoir étudié sa faisabilité. Cet objectif nécessite le développement d’outils de calcul des coûts, pouvant être utilisé à la fin de mon stage. À plus grande échelle, l’objectif est de réduire les Temps Elémentaires (et Temps Unitaires) ainsi que d’uniformiser la mise en œuvre des planchers confectionnés à partir de prédalles préfabriquées ou de dalles alvéolaires en béton précontraint, au sein d’OPB. Le développement d’un guide explicatif est prévu. Une attention particulière sera portée au fait de laisser une solution durable à l’entreprise.



5.2. Présentation des outils mis en place / à disposition permettant l’optimisation et la comparaison

Les « outils » mis à disposition pour cette étude sont de plusieurs types :

- Un accès à toute la documentation technique au travers : � Du serveur local d’OPB � Du serveur à distance commun à Bouygues : portail WELCOM � Bibliothèque du bureau � Centre de documentation au siège à Saint-Quentin-en-Yvelines � Annuaire de Bouygues référençant toute personne y travaillant

- L’accès à un ordinateur : � Pack Office (Word, Excel, Outlook) � AutoCAD � Accès internet

- L’accès à tous les plans et documents utiles - L’accès aux outils des différentes unités opérationnelles de BOUYGUES.

De plus, le sujet d’ « optimisation de l’étaiement et uniformisation de la mise en œuvre des planchers » fait partie d’une « commission plancher ». Elle est dirigée par un conducteur de travaux et y sont conviés : le Directeur de la Direction Technique, le Chef de Service Structure, le Chef de Service Méthodes, ainsi que de deux Directeurs Travaux et le Directeur de la Sécurité. En tant que stagiaire, je suis mis à disposition de ce groupe de travail de façon permanente. Pour les questions concernant la structure, notamment au niveau des poutres (ferraillage, appui libre…), un collègue du service Structure est mis à disposition. Etant intégré dans l’équipe du service Méthodes, j’ai de plus la chance d’être bien épaulé en cas de souci ou pour toute question. Mon tuteur, chef de Service Méthodes, m’aide beaucoup pour mettre en route la démarche, bien comprendre les objectifs à atteindre et me guider dans le travail à effectuer tout en me laissant une grande autonomie.



6. Impacts d’une solution d’étaiement optimisée sur les matériaux

Afin de connaître l’impact qu’aura une solution d’étaiement optimisée sur les matériaux des prédalles et des poutres, il est nécessaire de savoir :

� Concevoir un étaiement de prédalle, � Comprendre l’handicap lié aux tolérances d’exécution du GO et de fabrication

des prédalles, � Concevoir une poutre avec un ferraillage « spécial ».

6.1. L’étaiement des prédalles

L’étaiement des planchers confectionnés à partir de prédalles est réalisé avec des tours d’étaiement ou files d’étais simples (cas particulier) et des poutrelles (aluminium ou bois). L’étaiement remplit une double fonction :

� Une fonction géométrique, celle de maintenir en position stable dans l’espace un coffrage, platelage ou élément préfabriqué,

� Une fonction mécanique, celle de transmettre la charge qu’il reçoit en un point d’appui choisi dans la construction comme capable de recevoir cette charge sans dommage pour la stabilité de l’ensemble.

Tous les éléments de l’étaiement doivent résister aux charges auxquelles ils sont soumis, d’où la nécessité de connaître leur résistance avec exactitude. Connaissant ces résistances, nous pourrons optimiser l’étaiement en faisant travailler le matériel à leur limite de résistance. L’étude de l’étaiement passe par plusieurs points :

� L’évaluation des charges en présence, � Le choix du matériel, étais ou tours d’étaiement, � L’étude du contreventement, � L’étude du montage, de la sécurité du personnel, � L’étude du cycle de bétonnage, coffrage, décoffrage, translation de l’étaiement (ou

ripage), besoin de sous-étaiement…

6.1.1. Évaluation des charges

Ce paragraphe est inspiré dans les grandes lignes par les ouvrages suivant : « Etaiement des planchers de bâtiments » de l’OPPBTP et « Guide de coffrage et de l’étaiement » de la Fédération Française du bâtiment. Les charges permanentes :

♦ Le poids de l’étaiement, ♦ Le poids des coffrages, des filières ou lisses, des poutrelles et des entrevous, des

prédalles, selon le type de plancher à construire, ♦ Le poids du béton armé fini à la cote prévue.



Les charges de chantier : Les charges de chantier peuvent être déterminées par le calcul (détermination réelle des charges) ou fixées forfaitairement en se référant aux prescriptions générales. Détermination réelle des charges de chantier :

Fig 6.1.1.-1 Tableau récapitulatif des charges de chantier à prendre en compte Valeurs forfaitaires des charges de chantier : Si le concepteur préfère prendre une valeur forfaitaire des charges, il se réfère à l’une des prescriptions suivantes :

− L’INRS préconise une valeur de 200 daN/m² y compris les efforts dynamiques. − La norme NF EN 12813 Déc.2004 relative aux tours d’étaiement prévoit une charge

répartie comprise entre 180 et 350 daN/m², à laquelle s’ajoutent les charges ponctuelles.

Charge totale : La charge totale correspond à la somme des charges permanentes et des charges de chantier. Remarque sur l’effet de continuité : La continuité d’un élément tel qu’une prédalle, une filière, a pour conséquence une répartition des charges différente de la simple répartition géométrique. Lorsqu’une poutre continue repose sur 3 appuis, et supporte une charge uniformément répartie p, par mètre, la charge transmise entraîne une réaction sur l’appui central de 1.25*p*L.



Fig 6.1.1.-2 Schéma explicatif ; Réaction en B : RB = 1.25 * p * L

Fig 6.1.1.-3 Schéma de l’étaiement

� Appui intermédiaire : Si l’étaiement est constitué de 2 systèmes de raidissement orthogonaux (prédalles et filières), les effets de continuité orthogonaux se conjuguent. La charge supportée par un étai intermédiaire sera alors : Ni = 1.25 * 1.25 * q * L * a = 1.56 * q * L * a Où q est la charge uniformément répartie, L et a les dimensions entre étais comme montré sur le schéma ci-dessus. Le CPT plancher demande une majoration minimale de 20% pour prendre en compte l’effet de simple continuité, soit Ni = 1.44 * q * L * a en double continuité. Il est donc raisonnable de prendre Ni = 1.5 * q * L * a.

� Appui de rive : La charge reçue par les appuis de rive sera : Nr = 0.75 * q * L * a. Voici donc les charges à prendre en compte dans la conception de l’étaiement.



6.1.2. Le matériel utilisé – Critères de résistance à prendre en compte

Le matériel utilisé pour l’étaiement des prédalles a été présenté précédemment dans le rapport. Dans le calcul de la quantité d’étaiement nécessaire, ces différentes résistances seront mises en jeu (par ordre d’intervention dans la descente de charge) :

� La résistance en flexion et à l’effort tranchant des poutrelles, � La résistance des pieds de tour d’étaiement.

Un critère de flèche est aussi imposé. En effet, selon le CPT Plancher Titre 2 Section 2.A.111,5: « … pour la détermination de l’espacement des étais, il faut limiter également les déformations pour des raisons d’aspect : ainsi la flèche prise par la prédalle entre deux appuis provisoires ou non ne doit pas dépasser le 1/500e de la portée correspondante. Il est rappelé que cette vérification est effectuée sans tenir compte des charges de chantier. » Une feuille Excel a été développée afin de vérifier ces résistances et la condition de flèche. Dans un premier temps, les différents types de poutrelles et tours d’étaiement ainsi que leurs caractéristiques ont été répertoriées dans une bibliothèque qui servira de base de données pour le logiciel de calcul.



6.1.3. Méthode de calcul pour l’étaiement des prédalles

Voici un schéma classique d’étaiement des prédalles qui va nous servir de base de réflexion pour notre feuille EXCEL.

Fig 6.1.3.-1 Schéma AutoCAD de principe d’étaiement des prédalles La méthode de calcul part sur plusieurs hypothèses :

� L’étaiement se fera au moyen de tour d’étaiement ou cadrétais, de dimensions connues.

� L’écartement maximum des files d’étais (phase provisoire) est de 2.50m pour une épaisseur de prédalle standard en béton précontraint (6cm), et de 1.60m pour une prédalle en béton armé. Ces valeurs nous ont été indiquées par un fabricant de prédalle.

� Il est évident que les files d’étais les plus chargées sont les files intérieures (qui ont une largeur tributaire plus importante). La vérification des résistances se fera alors sur ces files d’étais. Le même matériel sera utilisé pour les files d’étais moins chargée dans un but d’uniformisation (délicat d’avoir du matériel différent sur chantier).



Il faut bien comprendre que le choix de l’étaiement nécessite l’étude de 3 points essentiels : Point 1 : L’étude des éléments porteurs Point 2 : Disposition des tours d’étaiement dans le sens de la portée de la prédalle. Point 3 : Calcul de l’intertour ou Disposition des tours d’étaiement dans le sens perpendiculaire au sens de portée de la prédalle / Détermination du nombre de tours Notre plan d’étaiement est ainsi déterminé.

6.1.3.1. Étude des éléments porteurs.

2 cas sont possibles :

• On peut utiliser les porteurs (poutres) comme appuis de rive et ainsi supprimer les tours d’étais en rive (Cas 1),

• On ne peut pas utiliser les porteurs comme appuis de rive (Cas 2). Cette étude se fera au cas par cas, car les éléments porteurs ainsi que les charges d’exploitation diffèrent d’un projet à un autre. Elle sert à déterminer si oui ou non, on utilise les éléments porteurs (poutres) comme appui de rive.

Fig 6.1.3.1.-1 Exemple de ferraillage en double cadre

6.1.3.2. Étude de la disposition des tours dans le sens de portée de la prédalle

La disposition des tours dans le sens de portée de la prédalle est fonction des dimensions du matériel utilisé ainsi que de la portée maximale possible entre file d’étais en phase provisoire. Plusieurs schémas AutoCAD ont été créés afin de déterminer cette disposition. Voici ces schémas dans le cas de tour d’étaiement STAFLEX:











6.1.3.3. Calcul de l’intertour

La conception de l’étaiement se poursuit avec le calcul de l’intertour. Il est fonction de :

• l’écartement des files d’étais, • l’épaisseur de la dalle, • le choix de la tour, • le choix de la poutrelle, • la longueur à étayer, • la surcharge d’exploitation, • la configuration des tours (suivant les modèles), • la masse volumique du béton.

Ce calcul se déroule en 4 étapes. Les voici détaillées :

� Etape 1 : La première étape consiste à déterminer la charge totale à étayer. Celle-ci est la somme de la charge permanente (poids propre de l’élément préfabriqué) et des charges de chantier résultant du calcul réel ou d’une valeur forfaitaire. Dans le logiciel, il n’est pas possible de distinguer au cas par cas le calcul des charges d’exploitation. On prendra donc une valeur forfaitaire conformément aux prescriptions (Norme NF EN 12812 ou INRS). Cependant, l’utilisateur de la feuille EXCEL pourra à tout moment en modifier la valeur suivant le cas étudié.

� Etape 2 : La deuxième étape consiste à déterminer l’intertour (soit l’écartement maximum des points d’appui) en fonction du matériel d’étaiement choisi. L’écartement calculé découle de trois vérifications comparatives: Remarque : Dans les vérifications, nous considérerons la poutrelle appuyée sur 3 appuis, à travées différentes. 1. Vérification du moment fléchissant de la poutrelle : on calcule l’écartement maximal des points d’appui (ou intertour) jusqu’à saturer la poutrelle choisie. L’égalité entre le moment fléchissant calculé et le moment admissible de la poutrelle donne la valeur limite de l’écartement. La formule utilisée est celle du moment hyperstatique à l’appui central ou en travée. On en tire lmax :

Fig 6.1.3.3.-1 Valeurs des moments et réactions p = charge linéique sur poutre On vérifie les 3 moments maximum, sachant que l1 ou l2 est fixe.



2. Vérification de l’effort tranchant de la poutrelle: on calcule l’écartement maximal des points d’appui en supposant que la poutrelle choisie travaille à l’optimum en cisaillement. Ce calcul donne un nouvel écartement qu’il faudra comparer ultérieurement avec le précédent. Soit RA, RB et RC les réactions aux appuis A, B et C, on a : Vmax = RB * l1 / (l1 + l2) si l1 est supérieur à l2. On en tire l1= lmax. La formule utilisée est celle de l’effort tranchant hyperstatique à l’appui central. La valeur de l’effort tranchant est divisée en deux parties car l’appui central de la poutrelle est une fourche de 90 mm de long. Il est donc possible de considérer deux sections proches qui travaillent en cisaillement plutôt qu’une seule, et ainsi répartir les efforts tranchants.

Fig 6.1.3.3.-2 Schéma explicatif dans le cas d’une poutrelle à travées égales ; V étant l’effort

tranchant et l la portée 3. Vérification de l’effort en pied de tour : on calcule l’écartement maximal des points d’appui en saturant le pied de la tour d’étaiement. L’effort admissible en pied de tour est lié à la hauteur que l’on vient étayer. Le tableau ci-dessous présente en fonction de la hauteur de la tour d’étaiement et la configuration de montage de la tour, la charge verticale admissible par le pied de tour. Ceci pour une tour STAFLEX Alu.

Fig 6.1.3.3.-2 Tableau des réactions en pied de tour admissibles



Pour tenir compte des effets de continuité, on pondère la charge reprise par le pied de tour par 1,5. En effet, on considère le cas le plus défavorable, c'est-à-dire que le pied de tour est calculé comme un appui intermédiaire. D’où : lmax = 2*Rmax / (1,5*p) – ltrans. (3)

Rmax = Effort en pied de tour admissible ltrans. = longueur transversale de tour (dans le sens de portée de la prédalle) 4. Vérification de la flèche de la poutrelle : Selon le CPT « Plancher » Titre 2, nous limitons la flèche des poutrelles au 1/500e de la portée. Nous allons donc calculer l’intertour de façon à atteindre la flèche admissible de la poutrelle. Nous utiliserons la formule de la flèche sur 3 appuis qui suit :

Fig 6.1.3.3.-3 Valeurs des flèches suivant les portées et charge linéique

Avec : p, charge linéique en tonne / ml ; l1 et l2 en mètres ; I en cm

4 ; f en cm. La formule est valable pour l’acier (le module young utilisé étant compris dans les coefficients). Il faudra donc multiplié la flèche par (Iacier / Imatériau choisi) soit par 3 pour l’aluminium ou par 21 pour le bois. Remarque importante : Cela implique aussi que lors de la mise en œuvre, la poutrelle devra être appuyée sur 3 appuis de manière systématique. Une fois ces 4 vérifications établies, on obtient 4 valeurs d’écartement maximal des points d’appuis. L’intertour qu’il faut alors retenir pour la mise en oeuvre de l’étaiement est bien évidemment le minimum des valeurs calculées.

� Etape 3 : Lorsque l’intertour est connu, il convient de déterminer en fonction de la longueur à étayer, le nombre de tour à mettre en place ainsi que les écartements réels des tours. En effet, l’espace à étayer est un espace fermé : l’intertour calculé est valable si l’on étaye sur une travée infinie. Ici, il faut recalculer l’intertour en considérant que les côtes sont bloquées et en positionnant une tour d’étaiement à chaque extrémité. On peut alors calculer le nombre de tours ainsi que le nouvel écartement. Létayée = 2*0.2 m + N*llong. + (N-1)*lmax (où lmax est la valeur trouvée à l’instant) 0.2 m correspond au décalage de la tour par rapport au voile. Létayée = longueur à étayer ; N = nombre de tours ; llong. = longueur de tour longitudinal



� Etape 4 : Enfin, il convient de vérifier les valeurs retenues en recalculant le moment fléchissant, l’effort tranchant, l’effort en pied de tour ainsi que la flèche avec l’écartement obtenu. La feuille Excel donne alors une synthèse des résultats sur fond gris, avec un message d’erreur s’il y a lieu. En cas d’erreur, il faut alors vérifier les points mis en cause. La solution retenue est celle pour laquelle toutes les vérifications sont satisfaites.

Fig 6.1.3.3.-3 Feuille EXCEL de calcul d’étaiement des prédalles



Organigramme de la feuille EXCEL :

Entrée des données dans les cases au fond jaune

Détermination des charges surfaciques et linéiques

Caractéristiques du matériel choisi (bibliothèque)

Calcul de lmax

Au moment fléchissant

A l’effort tranchant

A l’effort en pied de tour

Mini des 4 =

Intertour max

Calcul intertour réel suivant long. à étayer

Vérifications M, V, Effort en pied de tour et

flèche

Synthèse des vérifications

A la flèche admissible



Le développement de cette feuille EXCEL nous a permis de créer un tableau donnant les intertours maximum en fonction de la poutrelle choisie, du critère de flèche choisi, de la tour choisie, de l’épaisseur de la dalle et de l’écartement maximum des files d’étais. Faire varier le critère de flèche peut être intéressant dans des cas particuliers. Ce critère n’étant basé que sur une question d’aspect, si nous sommes dans le cas d’une dalle avec faux-plafond en sous-face, le critère de flèche est un point à discuter. A étudier au cas par cas donc. En annexe sont présentés ces tableaux.

� Commentaires sur les tableaux d’intertour : On peut s’apercevoir que le critère de flèche est quasiment tout le temps le critère déterminant et de loin, en particulier pour les dalles de faible épaisseur et un écartement entre file d’étais faible. Par contre, plus l’écartement des files d’étais ainsi que l’épaisseur de la dalle sont importants (plus les charges sont importantes), plus le critère lié à l’effort tranchant admissible se rapproche de celui lié à la flèche. Dans le cas où on ne regarde pas le critère lié à la flèche, les critères liés à l’effort tranchant et au moment fléchissant sont déterminants. Le premier correspondant au cas de dalles épaisses et d’écartement de file d’étai important ; le deuxième pour les dalles pas trop épaisses et un écartement de file d’étai moindre. Etant donné la différence qu’il peut y avoir en prenant compte un critère de flèche plus ou moins important, il faut donc discuté de l’intérêt de ce critère au cas par cas. Une feuille EXCEL pour le calcul d’étaiement des dalles alvéolaires précontraintes a été conçue. Le principe est le même.



6.1.4. Contreventement de l’étaiement.

Il est nécessaire de justifier un certain contreventement dans un étaiement. Les textes disent, qu’à défaut d’un calcul des différentes charges horizontales, il doit être pris une valeur globale forfaitaire égale à 20% des efforts verticaux pour les efforts horizontaux à reprendre. Selon la fiche de sécurité E4 F 06 02 « Les prédalles du bâtiment – Mise en œuvre », de l’OPPBTP, à partir de 3 m de hauteur, l’emploi de tour d’étaiement est préconisé. En dessous de 3m, il est possible d’utiliser des filières d’étais. Cependant, l’utilisation de tour d’étaiement est utile car les tours sont des éléments contreventés par nature. Dans le cas d’étais simples, il faut prévoir un contreventement particulier. Ils peuvent être maintenus en place par des trépieds, qui ne font pas office de contreventement !! C’est pourquoi l’utilisation de file d’étais simples est controversée. Lors de la pose de prédalles, il y a un risque de venir heurter la file d’étai et de la faire tomber. Ce risque est effacé dans le cas de tour d’étaiement. L’utilisation de file d’étais en rive nécessite de brider cette lisse à l’élément porteur. C’est une opération qui peut être assez compliquée sur chantier, c’est pourquoi on préfère utiliser des tours. Cependant, le coût de location des tours est plus élevé et la mise en œuvre plus longue.

Fig 6.1.4.-1 Étaiement de coffrage traditionnel



6.2. Disposition d’appui des prédalles

Comme nous l’avons dit précédemment, l’utilisation des porteurs comme file d’étais impose que l’élément préfabriqué repose sur un appui minimal. Il est donc nécessaire de déterminer la longueur des prédalles à prévoir ainsi que la profondeur de l’appui libre sur l’élément porteur. Ce calcul doit tenir compte des tolérances d’exécution sur les structures porteuses (poutres dans notre étude) et sur les éléments préfabriqués en béton.

6.2.1. Le principe de calcul

Les tolérances d’exécution

− Sur la longueur des produits (L ± ∆L), − Sur la distance entre structures porteuses (D ± ∆D),

font varier la surface de repos des éléments préfabriqués sur les structures porteuses entre deux valeurs extrêmes. La plus grande correspond à l’appui libre. La plus petite, nommé appui résiduel, doit être comparée à l’appui minimal, dont la valeur est fixée par le CPT Plancher Titre 2. Lorsque l’appui résiduel est inférieur à l’appui minimal, la pose de lisses d’appui de rive est nécessaire.

� Tolérances d’exécution des structures porteuses :

Distance entre poutres adjacentes Distance libre entre poteaux ou murs adjacents

Max (± L/500 ou ±15 mm) ; limité à 40 mm Max (±L/600 ; ±25 mm)

Fig 6.2.1.-1 Tolérances d’exécution provenant du DTU 21 Tolérances sur la fabrication des prédalles : Sur la longueur et les diagonales des prédalles ± 2 cm Sur la largeur des prédalles ± 1 cm Sur la rectitude des bords droits par rapport à la droite joignant les extrémités ± 0,5 cm Sur l'épaisseur ± 0,5 cm Sur la position des armatures dans le sens vertical ± 0,3 cm Fig 6.2.1.-2 Tableaux des tolérances de fabrication de prédalles (CPT Plancher Titre 2)



Deux situations extrêmes peuvent se présenter :

I. Les éléments « courts » sont posés sur des appuis « éloignés », II. Les éléments « longs » sont posés sur des appuis « rapprochés ».

Fig 6.2.1.-3 Situation extrême 1

Fig 6.2.1.-4 Situation extrême 2

Il faut de plus distinguer 2 cas, suivant que la prédalle est centrée sur appuis lors de la pose ou non. L’étude de ces longueurs est apparu évidente après les différents accidents qui ont pu avoir lieu. En effet, en l’absence d’étude :

• Pour les éléments trop longs, les ouvriers sont tentés de les faire rentrer dans un espace trop court, en utilisant soit le marteau-piqueur ou la massette pour diminuer la longueur du produit, soit la barre à mine ou autre pour déplacer les aciers « gênants » ou un élément préfabriqué. C’est ainsi que les effondrements d’éléments « courts » sont provoqués par les efforts exercés sur les structures porteuses pendant la pose d’éléments préfabriqués « longs ».

• Pour les éléments trop courts, posés sans lisse sur des appuis éloignés, le risque d’effondrement est évident. L’étude qui suit permet de prendre en compte les tolérances afin de déterminer l’appui libre à laisser sur l’élément porteur ainsi que la longueur de prédalle à commander.



� Calcul de l’appui libre et de la longueur de prédalle à commander

1 . Si on ne centre pas la prédalle : 2 phases critiques : Phase 1 : Les éléments courts sont posés sur des appuis éloignés et la prédalle est bloquée contre les aciers de porteurs sur un côté.

Fig 6.2.1.-5 Schéma AutoCAD de mise en place de prédalle

On veut donc : (L – ∆L) – (D + ∆D) – albr ≥ amin (1) Ce qui correspond au fait que l’appui a doit être supérieur à amin. Phase 2 : Les éléments longs sont posés sur des appuis rapprochés et la prédalle est bloquée contre les aciers en attente d’un côté. On veut : (D - ∆D) +2 albr ≥ (L + ∆L) (2) Ce qui correspond au fait que la distance entre fers en attente doit être supérieur à la longueur de prédalle. De (1), on tire : (L – ∆L) – (D + ∆D) – amin ≥ albr De (2), on tire : albr ≥ [(L + ∆L) - (D - ∆D)] / 2 Et on conclut donc que : (L – D + ∆L + ∆D) / 2 ≤ albr ≤ L – D - ∆L – ∆D – amin

Et on trouve que : albr = amin + 2 ∆D + 2 ∆L Et : L = 2 amin + 3 ∆D + 3 ∆L + D Exemple : ∆D = 1.5 cm ; ∆L = 2 cm ; amin = 2 cm D’où : albr = 9 cm et L = D + 14.5 cm



2 . Si on centre la prédalle : Phase 1 : Eléments courts posés sur appuis éloignés On a alors : L = 2 amin + ∆D + ∆L + D Phase 2 : Eléments longs posés sur appuis rapprochés. On a alors : albr = amin + ∆D + ∆L Exemple : ∆D = 1.5 cm ; ∆L = 2 cm ; amin = 2 cm D’où : albr = 5.5 cm et L = D + 7.5 cm

� Appui minimum à respecter selon les textes règlementaires

Voici le tableau des appuis minimum selon la CRAM Île-de-France et vérifié par le CPT Plancher (la présence ou non d’étaiement signifie un étaiement en travée ou non) :

Fig 6.2.1.-6 Tableaux CRAMIF des appuis minimum pour prédalle et DAP On s’aperçoit tout d’abord que les tolérances d’exécution ainsi que de fabrication des prédalles entraînent une surconsommation de prédalle assez importante (jusqu’à 14.5 cm de plus) et un appui libre très important à laisser sur la poutre ! Cependant, on peut voir que la condition de centrer ou non la prédalle est contraignante. On passe d’un appui libre de 5.5 cm à 9 cm si on ne veut pas centrer la prédalle. C’est donc un des critères sur lesquels on peut jouer lors de la mise en œuvre de prédalle sans étai de rive. La décision se fera au cas par cas. L’appui libre est fonction de l’appui minimal (valeur que l’on ne pourra pas modifier) et des tolérances d’exécution et de fabrication. Nous pouvons donc essayer de jouer sur les tolérances.



6.2.2. Tolérances d’exécution

Actuellement, au sein d’OPB, il est difficile de pouvoir diminuer la tolérance d’exécution des éléments porteurs. Cependant, on pourrait proposer une méthode, mettant en place un système de contrôle de position des éléments porteurs plus précis pour réduire cette tolérance. Une telle méthode serait à développer. Autrement, on ne peut diminuer cette tolérance.

6.2.3. Tolérance sur la longueur des prédalles

Afin de bien comprendre le problème, j’ai visité 2 usines de fabrication de prédalles. La raison première de ma visite était la mesure d’un lot de prédalles, pour voir la distribution statistique des tolérances. Cela afin de réduire les tolérances prises en comptes dans le calcul de l’appui libre. J’ai pu mesurer 54 spécimens, voici les résultats :

Distribution statistiques des tolérances sur la longueur des prédalles

0

1

4

2

6

11

9

7

9

1

2

0

1

0

2

4

6

8

10

12

-3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Ecart longueur réelle/ longeur théorique

Fré

qu

en

ce

Distribution statistiques des tolérances

de prédalles

Fig 6.2.3.-1 Diagramme de distribution statistique des tolérances



0

1,9

7,4

3,7

11,1

20,4

16,7

13

16,7

1,9

3,7

0

1,9

0

5

10

15

20

25

Pourcentage

-3 -2 -1 0 1 2 3

Ecart longueur réelle/longueur théorique

Distribution statistiques des tolérances sur la longueur des prédalles

Distribution statistiques des tolérances

sur la longueur des prédalles

Fig 6.2.1.-2 Diagramme de distribution statistique des tolérances en pourcentage On s’aperçoit que dans environ 80% des cas, la tolérance se situe entre ± 1 cm ; 96% entre ± 2 cm. Cependant, 4% des prédalles sont hors tolérances !! Les fabricants de prédalle ont pour obligation de mesurer au moins une prédalle par banc de fabrication, avant et après bétonnage. Cela ne garantit donc pas le respect des tolérances dans tous les cas. Selon les fabricants, le contrôle des longueurs est plus ou moins poussé : réduit au minimum chez certains, contrôle de tous les coffrages de prédalle avant coulage pour d’autres. Il est aussi très difficile de demander au fabricant de s’engager sur une tolérance de longueur de prédalle de ± 1 cm. Le matériel utilisé ne le permet pas forcément et le fabricant ne veut pas diminuer sa tolérance (même en contrepartie d’un coût de prédalle augmenté). Conclusion : Jouer sur les tolérances d’exécution et de fabrication des éléments préfabriqués semble très difficile. Diminuer les tolérances d’exécution du gros-œuvre demanderait le développement d’un mode opératoire spécifique. Diminuer les tolérances de fabrication semble impossible, et ne prendre en compte que 80% des cas est délicat. Une solution est actuellement en discution : payer le fabriquant pour faire un contrôle de toutes les prédalles et de nous fournir que celles dont la tolérance est de ± 1cm, ceci en contrepartie d’un coût de prédalle plus important. De plus, un choix essentiel est le centrage ou non de la prédalle. On s’aperçoit donc que le fait d’utiliser les porteurs comme appuis de rive nécessite une surconsommation de prédalle, qu’il faut chiffrer dans notre solution d’étaiement.



6.3. Étude des éléments porteurs

La solution de ne pas étayer les prédalles en rive impose de modifier la géométrie des structures porteuses (et leur ferraillage) afin de créer cet appui libre nécessaire à la pose de prédalle sans lisse d’appui de rive. Plusieurs solutions s’offrent au bureau d’études structure. Il peut choisir d’élargir les poutres, d’épaissir les voiles ou de créer des corbeaux. Toute solution développée est bonne pour créer cet appui. Nous allons voir quelles sont les dispositions de ferraillage à mettre en œuvre pour permettre un appui libre important. Les dispositions de ferraillage possibles sont les suivantes :

6.3.1. Le cadre trapézoïdal

Fig 6.3.1.-1 Dessin sous ACAPULCO, logiciel de calcul de poutre en BA Cette solution admet des limites géométriques. En effet, la largeur de la partie supérieure du cadre dépend de la largeur de la poutre, mais aussi de l’appui libre à réaliser. Une largeur de poutre de 40 cm est déjà limite pour ce type de solution. De plus, le montage de ce type de ferraillage n’est pas des plus faciles. Le cadre trapèze est aussi peu adapté aux poutres dont la retombée est de l’ordre de 20 cm.



6.3.2. Le double cadre

Fig 6.3.2.-1 Dessin de la solution « double cadre » Cette solution est pratique dans la plupart des cas, que la retombée de la poutre soit inférieure à 20 cm, ou que sa largeur soit inférieure à 40 cm. Cependant, 30 cm de large est la limite basse.

6.3.3. La solution traditionnelle

Voici un rappel de la poutre préfabriquée traditionnelle pour comparaison :

Fig 6.3.3.-1 Dessin de la solution préfabriquée « traditionnelle »



6.3.3. Impact financier des différentes solutions de poutres

Nous avons mené notre étude à l’aide du logiciel ACAPULCO, logiciel de calcul et de dessin d’armatures de poutres continues en Béton Armé selon les règles BAEL 91. Les méthodes de calcul utilisées sont celles de Caquot et Caquot simplifié. Le but de l’étude est de mesurer l’impact de la solution avec appui libre conséquent ( 9cm ) sur la quantité d’acier. On se demande quelle sera la surconsommation afin de chiffrer cette surconsommation.

6.3.3.1. Comparaison solution traditionnelle - solution double cadre

Afin de rendre l’étude la plus générale possible, nous sommes partis sur l’étude d’une trame de parking et de deux trames de bureaux « type ». Il s’est avéré que le logiciel nous donne une quantité d’acier inférieure pour la solution préfabriquée « double cadre » que pour la solution préfabriquée « traditionnelle ». Cela n’est pas logique, donc nous préférons faire la comparaison des solutions à la main, de cette manière :

Fig 6.3.3.1.-1 Schémas d’armatures provenant du logiciel ACAPULCO

La surconsommation d’acier dans le cas d’appui des éléments préfabriqués est liée :

- au fait que les charges en provisoire sont beaucoup plus importantes, - à la géométrie spécifique de la solution double cadre.

Cette étude est menée dans le cas d’utilisation de prédalles. En effet, la prédalle est un élément en béton plein, la section de béton de calcul sera donc équivalente au cas de plancher coulé en place. Dans le cas de dalles alvéolées en béton précontraint, les alvéoles créent un vide que l’on doit prendre en compte. La section de béton à prendre en compte dans le calcul sera donc beaucoup moins importante. Une étude avec ACAPULCO sera donc menée au cas par cas lorsque l’on utilisera des DAP. En rouge est représenté l’acier en surplus dans la solution en double cadre. En vert l’acier en moins (il est représenté sur le dessin mais ne fait pas partie du ferraillage réel). En faisant un raisonnement logique, on peut comprendre que la section d’aciers longitudinaux sera équivalente dans les 2 cas. Ce ne sont pas ces aciers qui entraînent une surconsommation. Au niveau des aciers transversaux, la section du cadre « bleu » de la solution double cadre doit être équivalente aux sections du cadre + 2 épingles de la solution préfabriquée traditionnelle.



Les aciers de montage étant en plus dans la solution préfabriquée « traditionnelle ». On se rend donc bien compte que les aciers surlignés en rouge sont le surplus d’acier de la solution double cadre. À partir de la solution de ferraillage de la solution préfabriquée traditionnelle, connaissant le nombre de cadres utilisés, nous pouvons calculer la surconsommation d’acier. Notre but est de comparer financièrement les solutions d’étaiement énoncées dans la partie « Nécessité d’étudier l’optimisation de l’étaiement ». Seules les 4 premières solutions seront étudiées pour l’instant. Nous avons fait l’étude sur 8 poutres. Les 8 poutres proviennent de structures « types » de parking et bureaux qui seront la base de toute notre étude. L’étude des poutres ainsi que les plans de nos structures « type » sont inclus en annexes. Conclusion de l’étude : En moyenne, nous avons donc une surconsommation d’acier d’environ 7,5 % entre une solution préfa. traditionnelle et une solution double cadre, sans élargissement de la poutre. Cette valeur de 7,5 % sera utilisée pour déterminer les coûts de nos différentes solutions. Il faut aussi prendre en compte le fait que l’on utilise plus d’étais en phase provisoire lorsque la poutre sert d’appui des prédalles.

6.3.3.2. Comparaison poutre préfabriquée traditionnelle / poutre cadre trapézoïdal :

Avec le même raisonnement, nous pouvons affirmer que la solution avec cadre trapézoïdal entraîne une surconsommation d’acier liée aux charges provisoires plus importantes. La géométrie n’entraîne pas de surconsommation. L’étude approfondie nous donnerait une surconsommation légèrement inférieure à 7%.

Fig 6.3.3.2.-1 Cadre rectangulaire Fig 6.3.3.2.-2 Cadre trapézoïdal



Conclusion : Pour conclure l’étude des poutres permettant l’appui des prédalles ou DAP, avec un appui libre de 9 cm et 12cm respectivement, on peut distinguer 2 cas :

- le cas où les dimensions de béton sont suffisantes et la surconsommation d’acier atteint une moyenne de 7.5 %. On peut aussi faire une étude au cas par cas pour déterminer la surconsommation d’acier de manière très précise. Il faut de plus tenir compte de l’augmentation du nombre d’étais en phase provisoire (on double quasiment tout le temps).

- le cas où les dimensions de béton sont insuffisantes. Dans ce cas, la poutre sera élargie (jusqu’à 7cm de chaque côté) et cette partie élargie ferraillée aux environs de 60 kg / m3 (valeur de ferraillage pour des consoles courtes).

Cette étude nous permet donc de connaître le surcoût lié aux poutres.



7. Impacts d’une solution d’étaiement optimisée sur la main d’oeuvre

7.1. La chrono-analyse

Le service des méthodes a pour mission, entre autres, d’organiser et d’optimiser le processus de réalisation du gros oeuvre des chantiers. Afin de mesurer l’état de productivité des chantiers, il est possible de recourir à un outil simple : la chrono-analyse. Cette méthode consiste à relever le temps d’accomplissement d’une tâche, auquel on fera correspondre une quantité. La détermination de ce temps permet de connaître parfaitement la durée d'une tâche et, par extension, celle de réalisation d'un ouvrage. Très peu employée au sein d’Ouvrages Publics, cette méthode est néanmoins très utilisée par les autres entités du groupe et notamment par Bouygues Habitat. Cette différence est due à la difficile standardisation des éléments en ouvrages publics, contrairement à l’habitat, où les tâches sont plus répétitives. Cependant, on retrouve des tâches similaires d’un chantier à un autre. La chrono-analyse a plusieurs objectifs aussi bien économiques que techniques. Premièrement, elle permet d’évaluer de manière précise le coût d’une tâche. Le service « Etudes de prix » utilise les temps établis pour chiffrer les futures affaires. Deuxièmement, elle permet de mettre en valeur les tâches difficiles en vue d’améliorer par la suite le mode opératoire, la méthodologie, le matériel et les conditions de travail… Cette constatation pousse à rechercher des solutions techniques innovantes afin d’améliorer les temps de mise en oeuvre. C’est le cas de notre étude sur l’optimisation de l’étaiement. Enfin, l’analyse des résultats permet de dégager les cadences d’avancement du chantier. Ces cadences permettent par la suite d’établir des plannings performants et réalisables. L’étude des temps élémentaires va nous permettre de donner une estimation du coût de main d’œuvre pour une solution de plancher. Nous verrons d’abord quels sont les différents temps utilisés puis comment nous en servir pour évaluer un temps unitaire de main d’œuvre pour l’exécution d’un plancher. Enfin, nous utiliserons ce temps unitaire pour déterminer le coût de la main d’œuvre.

7.1.1. Les différents temps utilisés

� Les temps élémentaires :

Le temps élémentaire est le temps de réalisation d'une tâche élémentaire, exprimé par unité fixée (mètre linéaire, mètre carré, mètre cube ou unité). L’analyse des temps élémentaires établis peut faire apparaître des dysfonctionnements éventuels, ce qui permettra ensuite d’apporter des améliorations.



� Les temps improductifs : Les temps improductifs sont, par définition, des temps d'anomalies. Ils sont constitués des temps divers à répartir lorsque la durée de l'une de ces situations a atteint plus de six minutes consécutives.

� Les temps répartis : Les temps élémentaires et les temps unitaires intègrent les temps morts et les aléas de chantier. Ceux-ci viennent se répartir proportionnellement à la durée de la tâche utile, dans la mesure où ces temps n’excèdent pas 6 minutes. Ils correspondent aux temps nécessaires à la réalisation de la tâche et que l’on retrouve quelle que soit la tâche. On y inclut généralement les temps de repos, de recherche de matériel et de lecture de plan.

� Les temps unitaires : Le temps unitaire est le ratio indiquant le temps de main d’oeuvre nécessaire à la réalisation d’un ouvrage élémentaire. Par exemple, si l’on considère l’opération de bétonnage d’une dalle et le m² l’unité de l’ouvrage élémentaire, le temps unitaire de l’opération de bétonnage de la dalle représente le temps nécessaire à un seul ouvrier pour bétonner 1m² de dalle. Ce temps est un temps productif. Un temps unitaire de 0.09h/m² de bétonnage de dalle signifie qu’il faut 0.09h à un ouvrier pour bétonner 1 m² de dalle.

7.1.2. Méthodes d’observations

La méthode d’observation privilégiée est la méthode des observations instantanées. Elle consiste à faire une photographie à un instant donné d’une situation, à intervalle régulier. L’observateur indique alors la situation qui est réalisée au moment de l’observation. On estime ainsi le temps pendant lequel une même situation a prévalu. Il faut pour cela se fixer un pas d’observation. Plus ce pas sera petit, plus les intervalles seront petits donc la mesure précise. Un pas de deux à trois minutes est bien adapté, pour l’observateur et pour avoir une précision suffisante.

7.2. Utilisation des temps élémentaires - Détermination des temps unitaires

La réalisation d’un ouvrage se décompose en une liste de tâches élémenaires. Les temps élémentaires de ces tâches sont connus. La somme de ces temps élémentaires nous donne alors un temps de réalisation d’un ouvrage. Cette somme est un temps élémentaire. Afin de prendre en compte les temps improductifs, on multiplie ce temps élémentaire par un coefficient de complexité. Le résultat est alors le temps unitaire de la réalisation de l’ouvrage. Le coefficient de complexité est une valeur difficile à évaluer. Bouygues Habitat a créé une feuille EXCEL permettant de calculer ce coefficient, mais il découle d’expériences propres à Habitat, non-transposables aux Ouvrages Publics. L’utilisation de ces temps va nous permettre de déterminer le temps unitaire de mise en œuvre d’un plancher ainsi que le coût de la main d’œuvre pour chaque solution d’étaiement. Sachant que la quantité de matériels diffère d’une solution à une autre, la quantité de tâches va être



différente tout comme le temps élémentaire de la réalisation du plancher, d’où son temps unitaire. Cette étude présente une estimation de la main d’œuvre. Elle peut donner une idée des différences de temps de main d’œuvre, notamment du gain possible quant à la suppression de l’étaiement en rive. À partir de différentes chrono-analyses réalisées au sein de Bouygues, nous avons pu faire une moyenne de temps élémentaires pour chacune de ces tâches. Afin de déterminer le temps nécessaire à la réalisation de notre plancher, il suffit d’indiquer nos quantités. Un fichier EXCEL a été développé. Ce fichier est composé d’une feuille « entrée des données » où l’on entre les quantités de matériels ainsi que les métrés. Une feuille « TE prédalle » sert de bibliothèque de temps élémentaires, rangée par chantier et incluant une moyenne. Enfin, une feuille « Résultats TE TU » fait une synthèse des temps élémentaires pour chaque tâche en fonction des quantités rentrées dans la feuille « entrée des données » et nous donne un temps unitaire de main d’œuvre pour la réalisation du plancher. Dans cette feuille, le coefficient de complexité a été fixé à 1.50, forfaitairement. On dit que l’on a une perte de 50% sur l’ensemble des tâches. Une image de ce fichier est incluse en annexe. On peut donc maintenant déterminer les TU de main d’œuvre pour nos différentes solutions d’étaiement de planchers.



8. Chiffrage des différentes solutions Afin de déterminer quelle solution sera la plus économique, un chiffrage détaillé est indispensable. Le chiffrage des solutions d’étaiement devra prendre en compte le coût de location du matériel, le coût des matériaux ainsi que le coût de la main d’œuvre.

8.1. Méthode de chiffrage de location du matériel

Afin de chiffrer le matériel, nous disposons d’un catalogue de matériel disponible, mis à disposition par le GIE Matériel. Dans ce catalogue sont référencés les éléments les plus couramment utilisés, avec leurs prix de location. Sachant que l’entreprise a toujours utilisé ce matériel, nous limiterons notre étude au matériel proposé, sans pour autant laisser de côté une solution nouvelle qui pourrait être meilleure. Pour chiffrer le coût de location du matériel, il suffit d’en connaître la quantité, le coût de location par unité et par jour, ainsi que la durée de location.

8.2. Chiffrage des matériaux

Pour chiffrer les matériaux, il faut tout d’abord en connaître la quantité. Lors de la conception des poutres avec ACAPULCO, la note de calcul nous donne directement la quantité de béton et d’acier des poutres. Le surplus d’acier lié à l’utilisation des poutres comme appui de rive a été déterminé plus tôt dans la partie « Impact de la solution d’étaiement optimisée sur les matériaux ». Pour la quantité de prédalle et de béton à couler, un travail de métré sur les plans étudiés est nécessaire. Une fois les quantités connues, il suffit de prendre les hypothèses de coût des matériaux du moment et de multiplier les prix unitaires par les quantités. Ainsi on en sort un coût total de matériaux.

8.3. Chiffrage de la main d’œuvre

Pour chiffrer la main d’œuvre, nous avons à disposition les temps unitaires de mise en œuvre des planchers, comme expliqué dans la partie « Impacts de la solution d’étaiement optimisée sur la main d’œuvre ». Il suffit alors de multiplier le temps de main d’œuvre par le coût de celle-ci par unité de temps. Nous partirons de l’hypothèse que : 1 h de MO = 30 €.



8.4. Développement d’un outil informatique

Un fichier EXCEL comprenant les détails des différents coûts a été développé. Le fichier EXCEL est composé de :

- une feuille « entrée des données », la plus importante pour l’utilisateur, où toutes les données seront rentrées. Aucune donnée ne sera rentrée par l’utilisateur autre part que dans cette feuille.

- une feuille « Base de données » qui est masquée. Cette feuille est composée d’une bibliothèque du matériel utilisé ainsi que leurs prix unitaires de location, leurs caractéristiques. Cette feuille inclue aussi la liste des tâches pour la mise en œuvre d’un plancher prédalle avec les temps élémentaires associés aux tâches. Cette feuille peut être modifiée à chaque moment.

- une feuille « Résultats TE TU », masquée, qui a pour but de calculer le temps élémentaire puis unitaire de mise en œuvre du plancher prédalle.

- une feuille « Synthèse des coûts » qui regroupe les différents coûts énoncés plus tôt. Cette feuille permet de comparer les différentes solutions d’étaiement et choisit la plus économique.

Ce fichier a été créé afin d’être utilisé par un utilisateur souhaitant comparé des solutions d’étaiement de planchers.



9. Application de l’outil de comparaison financière des solutions Maintenant que l’outil a été décrit en détail, nous pouvons l’utiliser pour déterminer le coût de différentes solutions d’étaiement. Dans un souci de généralisation, nous allons étudier une trame « type » de parking, ainsi que deux trames « type » de bureaux / commerces. Ces trames ont été incluses précédemment. 4 solutions d’étaiement différentes vont être comparées :

� La solution 1, celle qui est actuellement utilisé par Bouygues, c’est-à-dire l’utilisation de tour STAFLEX ALU avec poutrelle DOKA H20, avec étaiement des prédalles en rive,

� La solution 2, utilisant des tours STAFLEX ALU avec des poutrelles ERECTA ALU, avec étaiement des prédalles en rive,

� La solution 3, utilisant le même matériel que la solution 1 mais avec appui des prédalles sur les poutres en rive,

� La solution 4, utilisant le même matériel que la solution 2 mais avec appui des prédalles sur les poutres de rive.

Ces 4 solutions ont été présentées de manière plus explicite dans le chapitre 5 « Nécessité d’étudier l’optimisation de l’étaiement des planchers ». L’étude des solutions va commencer par l’utilisation de la feuille EXCEL de conception de l’étaiement pour en déterminer la quantité. Les plans d’étaiement seront présentés. Ensuite, les informations caractéristiques du plancher mis en œuvre seront rentrées dans la feuille de comparaison des solutions.

9.1. 1ère étude : Le parking type.

Voici les plans d’étaiement des 4 solutions dans le cas d’un parking « type ».











La première comparaison est faite en partant du principe que les poutres préfabriquées seront ferraillées avec le surplus d’acier calculé au cas par cas. L’étude des poutres est incluse en annexe. Voici les résultats : Durée du cycle : 34 jours. Le plan de phasage est inclus en annexe. CHANTIER : PARKING TYPE Niveau : R-1 Coûts de la mise en œuvre du plancher

CAS 1 CAS 2 CAS 3 CAS 4

Q. Total Q. Total Q. Total Q. Total

MATERIEL Location

Etaiement Prédalle / Poutre

Poutrelle DOKA H20 116 U 567 € - - 72 U 352 € - -

Poutrelle ALU ERECTA 68/200 - - 83 U 702 € - - 54 U 441 €

STAFLEX ALU 58 U 3313 € 43 U 2456 € 36 U 2056 € 27 U 1542 €

Etai Euronorm 2T (jusqu'à 3m) 48 U 54 € 48 U 54 € 0 0 € 0 U 0 €

Etai Euronorm 2T (jusqu'à 4,5m) 0 U 0 € 0 U 0 € 0 0 € 0 U 0 €

Etai Ischebeck 4T (jusqu'à 2.45m) 0 U 0 € 0 U 0 € 48 U 403 € 48 U 403 €

Total 3935 € 3212 € 2812 € 2386 €

MAIN D'ŒUVRE

Décoffrage 1957 € 1453 € 1252 € 950 €

Manutention 4846 € 4004 € 3667 € 3161 €

Coffrage 4292 € 3621 € 3353 € 2950 €

Ferraillage 1826 € 1826 € 1826 € 1826 €

Coulage 3025 € 3025 € 3025 € 3025 €

Total 15947 € 13930 € 13123 € 11913 €

MATERIAUX

Plancher

Prédalle 944 m² 22656 € 944 m² 22656 € 944 m² 22656 € 944 m² 22656 €

Surplus prédalle 3,4 m² 82 € 3,4 m² 82 € 21 m² 515 € 21 m² 515 €

Châpe sur prédalle 138 m3 13279 € 138 m3 13279 € 138 m3 13279 € 138 m3 13279 €

Poutres

Préfabriquée 24 u 8881 € 24 u 8881 € 24 u 9443 € 24 u 9443 €

Total 44899 € 44899 € 45893 € 45893 €

TOTAL 64 780 € 62 040 € 61 828 € 60 191 €

- 2 740 € 2 952 € 4 589 € Gain par rapport au cas 1

4,2 % 4,6 % 7,1 %



Hypothèse : Dans cette étude, aucun ripage de tour n’a été pris en compte. Toutes les tours sont montées et démontées. Résultats et commentaires Comparaison des solutions 1 et 2 : On peut voir que le fait d’utiliser les poutrelles ERECTA ALU 68/200 apporte un gain estimé à 4.2 %. Cette solution innovante ne change en rien les habitudes des ouvriers, mais permet de réduire efficacement la quantité de matériel, de sorte à gagner quasiment 3000 euros. Comparaison des solutions 1 et 3 : La solution 3 utilise les poutres comme appui de rive pour les prédalles, contrairement à la solution 1, où elles sont étayées en rive. Le gain financier potentiel est de 2952 euros, ce qui représente 4.6 % du coût de la solution 1. Comparaison des solutions 1 et 4 : La solution 4 est la solution dont le gain financier estimé est le plus important : 7.1 % des coûts de la solution 1, ce qui fait plus de 4500 euros.

Répartition des coûts de plancher

Matériaux; 70%

Matériel ; 5%

Main d'œuvre ; 25%

1

2

3

Fig 9.1.-1 Répartition du coût du plancher La répartition des coûts du plancher montre que le coût des matériaux prend une place très importante (quasiment 70 % dans toutes les solutions), suivi par le coût de la main d’œuvre (25 %). Au niveau du tonnage de matériel à manutentionner, on a :

• 34.2 tonnes pour la solution 1 • 24.8 tonnes pour la solution 2 • 21.1 tonnes pour la solution 3 • 15.5 tonnes pour la solution 4 soit moins de la moitié de la solution 1 !

Le tonnage permet de bien se rendre compte du gain de main d’œuvre.



� Répartition du coût du plancher Nous nous sommes intéressés à la répartition du coût du plancher de manière plus précise, afin de voir quelle importance prenait la main d’œuvre. L’étude comparative a été effectuée entre les cas 1 et 4. Voici les résultats :

Répartition du coût du plancher

Matériel ; 6%

Main d'œuvre ; 25%

Poutres préfa. ; 14%

Châpe sur prédalle ; 20%

Prédalle ; 35%

1

2

3

4

5

Fig 9.1.-2 Schéma de répartition du coût d’un plancher pour le cas 1 Le temps de mise en œuvre du plancher du cas 1 est estimé à : 0.52 h/m² On s’aperçoit que la main d’œuvre compte pour 25 % du coût total du plancher ! Sachant que la différence entre les solutions réside principalement dans cette section, on comprend bien quel impact une diminution de matériel de moitié peut avoir.

Répartition du coût du plancher

Châpe sur prédalle ; 22%

Poutre préfa. ; 16%

Main d'œuvre ; 20%

Location matériel; 4%

Prédalle ; 38%

1

2

3

4

5

Fig 9.1.-3 Schéma de répartition du coût d’un plancher pour le cas 4 Le temps de mise en œuvre du plancher du cas 1 est estimé à : 0.39 h/m². Ce qui fait un gain de 25 % ! La main d’œuvre ne représente cette fois plus que 20 % de la solution. Elle est passée de 25 à 20 % entre les solutions 1 et 4.



� Étude détaillée de la main d’œuvre Le coût de la main d’œuvre est proportionnel au temps unitaire de mise en œuvre du plancher. La main d’œuvre est le paramètre qui peut très vite varier, suivant les problèmes rencontrés. Un gain de 25 % sur ce paramètre sensible est donc très positif. La mise en œuvre du plancher est divisée en 4 tâches principales que sont :

� L’étaiement � La mise en place des prédalles � Le ferraillage du plancher � Le bétonnage

L’étude à partir des tâches élémentaires et des temps élémentaires correspondants nous permet d’obtenir leur répartition :

Répartition des tâches sur la mise en oeuvre du plancher

Ferraillage ; 13%

Bétonage ; 21%

Mise en place

prédalles ; 16%

Etaiement ; 50%

1

2

3

4

Fig 9.1.-4 Répartition des tâches au niveau de la mise en œuvre du plancher cas 1


Mise en place des

prédalles ; 22%

Ferraillage ; 17%

Bétonnage ; 29%

Etaiement ; 32%

1

2

3

4

Fig 9.1.-5 Répartition des tâches au niveau de la mise en œuvre du plancher cas 4 En comparant les cas 1 et 4, on voit que la part liée à l’étaiement passe de 50 à 32 % du temps total de mise en œuvre du plancher. Sachant que le coût de la main d’œuvre correspond à 25% du coût total de plancher, on comprend bien que l’économie que l’on fait est conséquente. Cela est vérifié par l’étude détaillée.



Une deuxième comparaison est faite en partant du principe que 50 % des tours d’étaiement sont ripées. Voici les résultats : Durée du cycle : 34 jours. Le plan de phasage est le même que précédemment. CHANTIER : PARKING TYPE Niveau : R-1 30% de ripage de tours Coûts de la mise en œuvre du plancher



MATERIEL Location

Etaiement Prédalle


Poutrelle ALU ERECTA 68/200 - - 83 U 702 € - - 54 U 441 €

STAFLEX ALU 58 U 3313 € 43 U 2456 € 36 U 2056 € 27 U 1542 €




Total 3935 € 3212 € 2812 € 2386 €

MAIN D'ŒUVRE

Décoffrage 1957 € 1453 € 1142 € 868 €

Manutention 4846 € 4004 € 3293 € 2884 €

Coffrage 4292 € 3621 € 3145 € 2796 €

Ferraillage 1826 € 1826 € 1826 € 1826 €

Coulage 3025 € 3025 € 3025 € 3025 €

Total 14819 € 13110 € 12431 € 11400 €

MATERIAUX

Plancher

Prédalle 944 m² 22656 € 944 m² 22656 € 944 m² 22656 € 944 m² 22656 €

Surplus prédalle 3,4 m² 82 € 3,4 m² 82 € 21 m² 515 € 21 m² 515 €

Châpe sur prédalle 138 m3 13279 € 138 m3 13279 € 138 m3 13279 € 138 m3 13279 €

Poutres


Total 44899 € 44899 € 45893 € 45893 €

TOTAL 63 652 € 61 220 € 61 136 € 59 276 €


3.8 % 4,0 % 6,9 %



Résultats et commentaires Nous obtenons sensiblement les mêmes résultats que précédemment, c’est-à-dire un gain potentiel qui peut varier de 4 à 7 % du coût total du plancher selon les solutions d’étaiement. Le fait de riper 50 % des tours nous fait économiser au niveau de la mise en œuvre mais pas de façon considérable. Au niveau de la répartition des tâches sur la mise en œuvre du plancher, nous avons :


Ferraillage ; 13%

Bétonage ; 21%

Mise en place

prédalles ; 16%

Etaiement ; 50%

1

2

3

4

Cas 1 sans ripage


Mise en place des

prédalles ; 22%

Ferraillage ; 17%

Bétonnage ; 29%

Etaiement ; 32%

1

2

3

4

Cas 4 sans ripage


Coulage ; 23%

Ferraillage ; 14%

Etaiement ; 35%

Mise en place

prédalle ; 23%

1

2

3

4

Cas 1 avec 50 % de ripage


Etaiement ; 19%

Pose prédalle; 28%

Coulage; 28%

Ferraillage; 17%

1

2

3

4

Cas 4 avec 50 % de ripage

Fig 9.1.-6 Répartition des tâches au niveau de la mise en œuvre du plancher

Les temps unitaires de mise en œuvre de plancher avec 50 % de ripage de tours sont de :

� 0.48 h / m² pour le cas 1 � 0.37 h / m² pour le cas 4

Contre : 0.52 h / m² pour le cas 1 et 0.39 h / m² pour le cas 4 dans le cas où aucune des tours n’est ripée soit une réduction respective de 7 et 5 %. Au niveau du tonnage de matériel à manutentionner, on a :

• 23.9 tonnes pour la solution 1 • 17.3 tonnes pour la solution 2 • 14.8 tonnes pour la solution 3 • 10.8 tonnes pour la solution 4 soit moins de la moitié de la solution 1 !



9.2. 2ème étude : Les bureaux / commerce type 1.

Les plans d’étaiement de cette solution sont inclus en annexe. De même que les plans de zones ainsi que le phasage. Voici les résultats : Durée du cycle : 28 jours. Le plan de phasage est inclus en annexe. CHANTIER : BUREAU TYPE 1 Niveau : R+1 Coûts de la mise en œuvre du plancher



MATERIEL Location

Etaiement Prédalle


Poutrelle ALU ERECTA 68/200 80 U 537 € 66 U 443 € - - 22 U 84 €

STAFLEX ALU 39 U 786 € 33 U 665 € 18 U 363 € 11 U 127 €




Total 1692 € 1163 € 1180 € 883 €

MAIN D'ŒUVRE

Décoffrage 1123 € 950 € 345 € 257 €

Manutention 2474 € 2210 € 1255 € 1107 €

Coffrage 2911 € 2679 € 1963 € 1846 €

Ferraillage 507 € 507 € 507 € 507 €

Coulage 1697 € 1697 € 1697 € 1697 €

Total 8713 € 8043 € 5768 € 5415 €

MATERIAUX

Plancher

Prédalle 262 m² 6288 € 262 m² 6288 € 262 m² 6288 € 262 m² 6288 €

Surplus prédalle 1,72 m² 41 € 1.72 m² 41 € 7,74 m² 186 € 186 €

Châpe sur prédalle 61 m3 5656 € 61 m3 5656 € 61 m3 5656 € 5656 €

DAP Surplus DAP

477 m² 1,72 m²

22800 € 82 €

477 m² 1,72 m²

22800 € 82 €

477 m² 8.6 m²

22800 € 411 €

477 m² 8.6 m²

22800 € 411 €

Poutres


Total 40 156 € 40 156 € 40835 € 40835 €

TOTAL 50 497 € 49 362 € 47 783 € 47 133 €


2.2 % 5.4 % 6.7 %



Résultats et commentaires Une grande différence avec la trame de parking type réside dans l’utilisation de DAP sur plus de la moitié de l’étage. L’utilisation de DAP entraîne un véritable changement au niveau de l’étaiement, car ces dalles alvéolaires ne sont étayées qu’en rive (ou pas du tout si elles s’appuient sur les poutres). Le gain estimé avec la solution 2 atteint 2.2 %, quasiment la moitié de ce que nous avons estimé dans le cas du parking. Cela est dû au fait que l’on utilise forcément des poutrelles ALU pour l’étaiement des DAP. La différence ne réside alors que dans l’étaiement des prédalles. Voilà pourquoi le gain estimé est plus faible. En revanche, les gains estimés avec les solutions 3 et 4 sont respectivement de 5.4 et 6.7 %, soit la même estimation que dans le cas de la trame type de parking. La répartition des tâches au niveau de la mise en œuvre du plancher est intéressante à étudier. Voici ce que nous obtenons :


Mise en place

prédalles et DAP ;

21%Bétonage ; 22%

Ferraillage ; 6%

Etaiement ; 51%

1

2

3

4

Fig 9.2.-1 Répartition des tâches sur la mise en œuvre du plancher cas 1


Ferraillage ; 11%

Bétonnage; 38%

Etaiement ; 13%

Mise en place des

prédalles et DAP ;

38% 1

2

3

4

Fig 9.2.-2 Répartition des tâches sur la mise en œuvre du plancher cas 4



L’étude de la répartition des tâches montre à quel point le fait d’utiliser les poutres comme appuis de DAP influence les méthodes de mise en œuvre. En effet, l’étaiement, qui compte pour la moitié dans le temps de mise en œuvre du plancher cas1, ne compte que pour 13 % du temps de mise en œuvre du plancher cas 4 ! Les méthodes de chantier sont donc totalement changées. L’étaiement se déplace sous les poutres, et n’est effectué qu’à l’aide d’étais simples. Cela localise la descente de charges et facilite de manière très importante l’étaiement. Les temps de mise en œuvre du plancher sont de :

� 0.36 h/m² pour le cas 1 � 0.33 h/m² pour le cas 2 � 0.24 h/m² pour le cas 3 � 0.22 h/m² pour le cas 4

Soit une réduction de 39 % pour la solution 4 par rapport à la solution 1 ! Cette grande réduction est due au fait que les DAP ne sont pas du tout étayées dans la solution 4. Seules les poutres le sont. Au niveau du tonnage de matériel à manutentionner, on a :

• 18.3 tonnes pour la solution 1 • 15.5 tonnes pour la solution 2 • 4.2 tonnes pour la solution 3 • 2.6 tonnes pour la solution 4 soit 7 fois moins que la solution 1 !



9.3. 3ème étude : Les bureaux / Commerces type 2.

Voici les résultats : Durée du cycle : 28 jours. Le plan de phasage est inclus en annexe. CHANTIER : BUREAU TYPE 2 Niveau : R+1 Coûts de la mise en œuvre du plancher



MATERIEL Location

Etaiement Prédalle


Poutrelle ALU ERECTA 68/200 80 U 537 € 132 U 443 € - - 22 U 147 €

STAFLEX ALU 39 U 786 € 33 U 665 € 18 U 363 € 11 U 222 €




Total 1671 € 1586 € 1138 € 1000 €

MAIN D'ŒUVRE

Décoffrage 1079 € 905 € 301 € 212 €

Manutention 2304 € 2040 € 1073 € 926 €

Coffrage 2920 € 2689 € 1955 € 1838 €

Ferraillage 507 € 507 € 507 € 507 €

Coulage 1668 € 1668 € 1668 € 1668 €

Total 8477 € 7808 € 5504 € 5151 €

MATERIAUX

Plancher

Prédalle 262 m² 6288 € 262 m² 6288 € 262 m² 6288 € 262 m² 6288 €

Surplus prédalle 1,72 m² 41 € 1.72 m² 41 € 7,74 m² 186 € 186 €

Châpe sur prédalle 61 m3 5656 € 61 m3 5656 € 61 m3 5656 € 5656 €

DAP Surplus DAP

477 m² 1,72 m²

22800 € 82 €

477 m² 1,72 m²

22800 € 82 €

477 m² 8.6 m²

22800 € 411 €

477 m² 8.6 m²

22800 € 411 €

Poutres


Total 42 515 € 42 515 € 43323 € 43323 €

TOTAL 52 665 € 51 909 € 49 966 € 49 474 €

- 756 € 2 699 € 3 191 € Gain par rapport au cas 1

1.4 % 5.1 % 6.1 %



Conclusion : Nous pouvons tirer les mêmes conclusions que dans la solution 3. Cependant, les gains estimés sont un peu moins importants, mais restent entre 5 et 6 % ce qui n’est vraiment pas négligeable.

9.4. Conclusion sur l’étude des trames « type » de parking et bureaux.

L’étude économique nous a permis d’estimer un gain potentiel d’environ 7 % pour la solution 4, de 4.5 % pour la solution 3 et 3 % pour la solution 2, par rapport à la solution 1. La solution 2 apporte un gain financier de 3 %, sans pour autant changer les habitudes des ouvriers et des ingénieurs. Les solutions 3 et 4 se distinguent par l’utilisation des poutres comme appui de rive pour l’élément préfabriqué. Ceci implique une disposition de ferraillage spécifique. La solution double cadre semble être la solution la plus aisée à mettre en œuvre pour le préfabriquant ou sur chantier. De plus, il est nécessaire de commander une longueur d’élément préfabriqué (prédalle ou DAP) spécifique, qui permette un appui conséquent sur l’élément porteur. Au niveau de la mise en œuvre, cette solution est beaucoup plus pratique et permet de réduire nos temps unitaires de mise en œuvre du plancher de manière importante (jusqu’à 40 % pour la solution 4 !). Ceci est dû au fait que les charges sont concentrées sur la poutre, qui nécessite un étaiement effectué à partir d’étais simples ; la mise en place d’étais simples étant beaucoup plus rapide que la mise en place de tours (plus de 3 fois plus rapide). Cependant, cette solution nécessite un plan de contrôle sur chantier. Il doit être appliqué dans le but de vérifier l’appui minimal de l’élément préfabriqué sur l’élément porteur. Il faut sensibiliser l’équipe « Travaux » en charge de l’exécution du chantier afin que ce contrôle soit correctement effectué.



ConclusionConclusionConclusionConclusion Rappelons les différentes solutions optimisées d’étaiement avant d’établir nos conclusions :

La solution 1 correspondant à la solution actuellement utilisée par Bouygues Ouvrages Publics, les trois autres étant les solutions optimisées.

L’optimisation de l’étaiement des planchers implique l’utilisation des porteurs (poutres en béton armé dans notre étude) comme appui de rive pour les éléments préfabriqués en béton ainsi que l’utilisation de poutrelles en aluminium très résistantes (à l’effort tranchant et au moment fléchissant). Une étude sur plusieurs trames « type » de bâtiment a été menée.

L’observation de la main d’œuvre montre un gain de 25 à 40 % sur le temps de mise en œuvre de plancher de la solution 4 par rapport à la solution 1. En effet, réduire la quantité de matériel d’étaiement agit directement et de façon importante sur le temps total de mise en œuvre du plancher. Les gains sont de 17 à 33% pour la solution 3 et de 8 à 13% pour la solution 2, par rapport au temps total de mise en œuvre du plancher de la solution 1. L’étude des différentes solutions d’étaiement sur ces trames type a pu mettre en évidence un gain financier estimé à 7% pour la solution 4, à 4,5 % pour la solution 3 et 3 % pour la solution 2, par rapport au coût total de la solution 1, actuellement utilisée par OPB. En plus d’une réduction du temps unitaire de mise en œuvre, on arrive donc à dégager un gain potentiel financier significatif.



Réduire le matériel d’étaiement permet de circuler et de travailler beaucoup plus

facilement (voir photo qui suit). La sécurité est accrue car les postes de travail en hauteur sont diminués. Cela diminue la quantité de matériel lourd à monter et permet aussi de réduire les zones de stockages, ce qui peut être utile notamment pour des chantiers en zone urbaine.

La seule conséquence est la mise en place d’un système de contrôle strict sur chantier

pour vérifier l’appui minimal de l’élément préfabriqué sur le porteur. Le service Travaux doit être sensibilisé à ce point particulier. Sans cela, les solutions optimisées d’étaiement ne sont pas réalisables. Les réductions de main d’œuvre et de coûts de construction passent par l’externalisation des tâches. En effet, la main d’œuvre sur chantier doit être utilisée de manière limitée afin d’éviter les évènements aléatoires qui peuvent retarder le chantier.

La validation des solutions optimisées d’étaiement et de leurs avantages nécessite leur application sur chantier et un retour par le service travaux. Nous pourrons donc finaliser notre conclusion quant aux avantages qu’elles apportent.

Etaiement simplement en travée - Dispositif que l’on souhaite voir sur nos futurs chantiers



BibliographieBibliographieBibliographieBibliographie [1] OPPBTP, Etaiement des planchers de bâtiment, OPPBTP éditions, 1990 [2] FFB, Guide du coffrage et de l’étaiement, Fédération Française du Bâtiment, 2005 [3] CSTB, CPT « Planchers » Titre 2 Dalles pleines confectionnées à partir de prédalles préfabriquées et de béton coulé en oeuvre, Cahier du CSTB, 2000 [4] CSTB, CPT « Planchers » Titre 3 Planchers confectionnés à partir de dalles alvéolées en béton précontraint, Cahier du CSTB, 1996 [5] CRAMIF, Eléments en béton de grande dimension, Caisse Nationale de l’Assurance Maladie des Travailleurs Salariés, 1991 [En ligne] Disponible sur www.cramif.fr [6] Site Internet de l’INRS : www.inrs.fr [7] Site Internet de RECTOR : www.rector.fr [8] Site Internet de KP1 : www.kp1.fr [9] Site Internet de JALMAT : www.jalmat.fr [10] Site Internet de MILLS : www.mills.fr

Documents

351taiement des planchers pour bibliotheque.doc)eprints2.insa-strasbourg.fr/366/1/PFE_ABIS_pour_bibliotheque.pdf · matériels et les temps de pose. Les impacts de cette optimisation