Le coffrage glissant dans les structures élevées en béton armé

À mesure qu’une structure en béton armé s’élève, les cycles de coffrage, la logistique en partie haute, la qualité du béton, le contrôle de la verticalité et l’organisation du chantier deviennent plus critiques. Pour les structures présentant une continuité verticale telles que les cheminées, les tours, les gaines et les noyaux de bâtiment, le coffrage glissant se distingue donc.

À mesure que la hauteur augmente, la part du coût d’installation initiale du système dans l’ensemble de l’exécution diminue, tandis que l’avantage en temps et en organisation procuré par une production ininterrompue grandit. En particulier pour les cheminées très hautes en béton armé, si la géométrie est adaptée, le coffrage glissant est la méthode de construction la plus juste sur les plans technique et économique.

Pourquoi le coffrage glissant devient-il plus avantageux à mesure que la structure s’élève ?

En coffrage glissant, les panneaux de coffrage, généralement d’environ 1–1,5 mètre de hauteur, se déplacent vers le haut par petites étapes au moyen de vérins hydrauliques pendant que le bétonnage se poursuit. Il n’est pas nécessaire de démonter le coffrage, de le transporter au niveau supérieur puis de le remonter après chaque phase de coulage.

Cette organisation de production apporte des avantages importants :

Les opérations répétées de montage et de démontage du coffrage diminuent.
Le nombre de joints de construction horizontaux diminue fortement.
Les travaux de béton et d’armatures progressent dans la même séquence.
Les opérations de grue, d’échafaudage et de coffrage en partie haute diminuent.
Le même système de coffrage peut être utilisé sur des centaines de mètres.

Dans les structures basses, la préparation de l’installation et des opérations peut représenter une part plus importante du coût total. À mesure que la structure s’élève, ce coût se répartit sur une exécution plus longue. En particulier dans les structures dépassant 200 mètres, les cycles de coffrage répétés constituent une charge importante en termes de durée et de logistique en partie haute.

Comment le coffrage glissant est-il appliqué dans les structures à section variable ?

Le coffrage glissant n’est pas utilisé uniquement pour les structures à section constante. Si les gaines et les noyaux de bâtiment sont naturellement adaptés à cette méthode, les structures en béton armé dont le diamètre et l’épaisseur de paroi varient avec la hauteur peuvent également être construites avec des systèmes spécifiques au projet.

L’un des exemples marquants est la cheminée en béton armé de Khabat, haute de 120 mètres, réalisée par SİBA en Irak.

Le diamètre inférieur de la cheminée, de 16 mètres, diminue à 11,9 mètres dans les 45 premiers mètres ; le fût se poursuit ensuite de manière cylindrique.

Dans un fût qui se rétrécit aussi rapidement, les faces intérieure et extérieure du coffrage, les éléments de suspension et la plateforme de travail sont réglés en continu selon le diamètre visé. La réduction de l’épaisseur de paroi est également gérée dans la même opération. Ainsi, des variations rapides de section peuvent être mises en œuvre de manière continue.

Pourquoi les hautes cheminées coniques en béton armé doivent-elles être construites en coffrage glissant ?

Dans les très hautes cheminées coniques, monter et démonter séparément des centaines de cycles de coffrage constitue une charge importante en termes de délai, d’utilisation de la grue et de logistique en partie haute. Le coffrage glissant, en revanche, permet d’élever la géométrie variable de manière continue et avec beaucoup moins de joints de construction horizontaux. La verticalité, le diamètre et l’épaisseur de paroi peuvent être suivis tout au long de la production. À cette échelle, l’enjeu principal est de concevoir correctement le système selon la géométrie visée et la vitesse de production recherchée.

Un projet existant peut-il être rendu compatible avec le coffrage glissant ?

Tous les projets ne sont pas nécessairement conçus dès le départ en pensant au coffrage glissant. Toutefois, sans compromettre la sécurité structurelle ni les exigences architecturales, la géométrie de la structure, les détails et la séquence d’exécution peuvent être adaptés pour mieux convenir à cette méthode. Pour cela, l’entreprise de coffrage glissant doit être intégrée au projet le plus tôt possible.

Dans le cadre de ce travail :

Les axes de paroi et les transitions de section peuvent être simplifiés.
Les changements géométriques brusques peuvent être rendus progressifs.
Les ouvertures, niches et éléments noyés peuvent être organisés selon la séquence de production.
Les assemblages d’armatures et les zones de recouvrement peuvent être planifiés en fonction de l’opération de glissement.
La structure peut être divisée en zones de coffrage glissant indépendantes.

Les noyaux en béton armé des immeubles de grande hauteur constituent des exemples importants de cette approche. Le noyau, composé de gaines d’ascenseur, de cages d’escalier et de gaines techniques, peut être planifié de manière à progresser indépendamment des dalles ou de la structure porteuse en acier. Les grandes structures peuvent, si nécessaire, être divisées en noyaux, en groupes de gaines ou en parties à réaliser par différentes méthodes.

SİBA traite la faisabilité, le développement de la méthode d’exécution, le phasage, la conception du système et la coordination du projet en béton armé conjointement avec l’application sur chantier. Le champ d’expertise et de services de l’entreprise permet de mener ce processus de manière globale.

Est-il possible de s’élever de plus de 6 mètres par jour avec le coffrage glissant ?

Si les conditions du projet et du chantier sont adaptées, atteindre 6 mètres par jour avec le coffrage glissant, voire dépasser ce niveau, est possible. Toutefois, la vitesse ne dépend pas uniquement de la capacité du système hydraulique. Le bétonnage, le montage des armatures, les éléments noyés, les mesures, les traitements de surface et l’approvisionnement en matériaux doivent progresser au même rythme.

Parmi les deux cheminées en béton armé de 120 mètres de hauteur construites en coffrage glissant par SİBA dans le district de Tarsus à Mersin, le fût de l’une a été achevé en 25, celui de l’autre en 23 jours. Ces durées correspondent à des vitesses moyennes d’élévation d’environ 4,8 et 5,2 mètres/jour ; certains jours, l’élévation quotidienne a dépassé 6 mètres.

Ce résultat ne constitue pas un engagement standard de vitesse pour chaque projet. La géométrie, la densité des armatures, la capacité de production du béton et les conditions météorologiques affectent directement la production. À la vitesse obtenue à Tarsus, le maintien de l’ensemble du processus au même rythme, des équipes de quart expérimentées et une coordination rapide du chantier ont été déterminants.

En coffrage glissant, la vitesse ne s’obtient pas en levant le coffrage plus vite, mais en faisant fonctionner toute la chaîne de production au même rythme.

La vitesse de production est déterminée conjointement par la conception du béton et des armatures

En coffrage glissant, le mélange de béton ne peut pas être choisi uniquement selon la résistance à la compression visée. Le béton doit avoir une ouvrabilité suffisante lors de sa mise en place et, lorsqu’il sort sous le coffrage, il doit atteindre une résistance initiale lui permettant de conserver sa propre forme. Une prise très rapide complique la mise en place et les traitements de surface, tandis qu’une prise retardée peut provoquer des dégradations de surface et une perte de forme.

Le type de ciment, le rapport eau/ciment, la granulométrie des granulats, les adjuvants, la consistance et la température du béton sont évalués conjointement avec le temps de transport, les conditions météorologiques et la vitesse de glissement visée.

L’autre facteur fondamental qui détermine la vitesse de production est la conception des armatures. L’implantation des armatures verticales et horizontales, les longueurs de recouvrement, les manchons mécaniques, les contours des ouvertures et les pièces noyées doivent être planifiés pour être compatibles avec le mouvement continu. L’objectif n’est pas de réduire les armatures, mais de détailler les armatures nécessaires de manière sûre et réalisable.

La formulation du béton, la conception des armatures, le système de coffrage et la vitesse d’élévation visée sont les composantes d’un même plan d’exécution.

À mesure que la structure s’élève, la marge d’erreur se réduit

Le coffrage glissant est un processus continu. Une fois que le béton sort sous le coffrage et acquiert sa résistance, il n’est pas facile de revenir sur l’exécution réalisée.

Une ouverture laissée au mauvais niveau, une pièce noyée manquante, une armature erronée ou un écart géométrique qui s’amplifie peuvent conduire à des réparations lourdes, à des découpes de béton ou à des démolitions localisées. Ces opérations sont plus coûteuses et plus risquées à des hauteurs de plusieurs centaines de mètres.

Pour cette raison, le choix de l’entreprise ne doit pas se faire uniquement sur la base de l’équipement et du prix unitaire. La conception du coffrage, la connaissance du béton et des armatures, le système de mesure, l’organisation du chantier, la gestion des équipes de quart et l’expérience d’applications à des hauteurs similaires doivent être évalués ensemble.

L’approche de SİBA : concevoir d’abord la méthode de construction

Le service de coffrage glissant de SİBA ne se limite pas à amener le système hydraulique sur chantier et à le faire fonctionner. L’adéquation du projet à la méthode, la géométrie variable, les détails du béton et des armatures, la méthode de mesure et l’organisation ininterrompue du chantier sont évaluées conjointement.

Les 45 ans d’expérience de SİBA et son savoir-faire sur des cheminées en béton armé dépassant 200 mètres prennent une importance particulière dans les structures où il est très difficile de corriger les erreurs. Parmi les références figurent la cheminée en béton armé ZETES III de 252 mètres de hauteur et la cheminée en béton armé Soma Kolin de 208 mètres de hauteur.

SİBA évalue la structure, le système de coffrage, la conception du béton et des armatures dans un seul plan de production.

Questions Fréquemment Posées

Le coffrage glissant devient-il plus avantageux à mesure que la structure s’élève ?

Oui, si la géométrie est adaptée. À mesure que la hauteur augmente, le coût d’installation initiale se répartit sur une exécution plus longue et les cycles de coffrage répétés sont éliminés.

Quelle méthode faut-il utiliser pour les hautes cheminées coniques en béton armé ?

Pour les hautes cheminées coniques dont la géométrie est adaptée, le coffrage glissant est la méthode à privilégier du point de vue de l’exécution continue et du contrôle géométrique.

Un projet existant peut-il être rendu compatible avec le coffrage glissant ?

Oui. Tout en préservant la sécurité structurelle, la géométrie, les transitions de section, les ouvertures, les détails d’armatures et la séquence d’exécution peuvent être réorganisés.

Les noyaux de bâtiment peuvent-ils être réalisés en coffrage glissant ?

Oui. Les noyaux composés de gaines d’ascenseur, d’escaliers et de gaines techniques peuvent être planifiés comme des zones de coffrage glissant indépendantes.

De combien de mètres par jour peut-on s’élever en coffrage glissant ?

La vitesse dépend des conditions du projet. Dans des applications bien planifiées, il est possible de s’élever de 6 mètres par jour et au-delà.

Pourquoi faut-il une entreprise de coffrage glissant expérimentée pour les structures très hautes ?

Dans une production continue, corriger les erreurs a posteriori est difficile et coûteux. Le système doit être correctement conçu dès le premier jour et mis en œuvre par une équipe expérimentée à une échelle similaire.