Pourquoi le coffrage glissant se distingue-t-il dans les structures en béton armé très hautes ?

À mesure qu’une structure en béton armé s’élève, l’impact de la méthode de construction à utiliser sur le projet augmente également. Les cycles de coffrage, le transport des matériaux vers les niveaux supérieurs, la qualité du béton, le contrôle de la verticalité, la sécurité au travail et l’organisation du chantier deviennent de plus en plus critiques.

C’est pour cette raison que le coffrage glissant se distingue dans les structures qui se développent verticalement, telles que les cheminées, silos, tours, gaines et noyaux de bâtiment. À mesure que la structure monte, la part du coût initial d’installation du système dans l’ensemble de l’exécution diminue, tandis que l’avantage de temps et d’organisation offert par une production ininterrompue augmente.

En particulier dans les cheminées en béton armé très hautes, le coffrage glissant n’est pas simplement l’une des options. Si la géométrie de la structure s’y prête, c’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 ?

Dans le coffrage glissant, un système de coffrage d’une hauteur approximative d’un étage se déplace vers le haut de manière hydraulique pendant que le bétonnage se poursuit. Après chaque coulage de béton, il n’est pas nécessaire de démonter le coffrage, de le transporter au niveau supérieur, de le remonter et de le reconnecter au béton.

Le fait que le même système puisse être utilisé sans interruption tout au long de la structure procure des avantages importants :

Les opérations répétées de montage et de démontage du coffrage diminuent.
Les joints de construction sont en grande partie éliminés.
Les travaux de béton et d’armatures progressent dans le même schéma de production.
Les opérations de grue, d’échafaudage et de coffrage aux niveaux supérieurs diminuent.
Le planning des travaux n’est pas dépendant des cycles d’étage ou de panneau.
Le même système de coffrage peut être utilisé sur des centaines de mètres.

Dans les structures basses, l’installation du système et la préparation opérationnelle peuvent représenter une part plus importante du coût total. À mesure que la structure s’élève, ce coût initial se répartit sur une exécution plus longue. C’est pourquoi, dans la plupart des projets, le coffrage glissant devient une option plus applicable et plus économique à mesure que la hauteur augmente.

Dans les structures dépassant 200 mètres, les cycles répétés du coffrage grimpant représentent une charge importante, tant en durée qu’en logistique des niveaux supérieurs. Si la géométrie de la structure convient au coffrage glissant, une production ininterrompue à cette échelle constitue une solution bien plus rationnelle.

Le coffrage glissant ne s’utilise pas uniquement dans les structures à section constante

L’idée selon laquelle le coffrage glissant ne peut être utilisé que dans des structures à parois droites où la même section se répète n’est pas correcte.

Les silos, gaines et noyaux de bâtiment à section constante sont naturellement adaptés au coffrage glissant (par exemple les silos en béton armé d'Abalıoğlu à Aliağa). Toutefois, des structures en béton armé dont le diamètre, la section et l’épaisseur de paroi changent à mesure qu’elles s’élèvent peuvent également être construites avec cette méthode.

L’un des meilleurs exemples en est celui des cheminées coniques en béton armé (comme la cheminée de 120 m de Khabat). Une cheminée haute commence généralement plus large et plus épaisse à la base ; à mesure qu’elle s’élève, son diamètre se resserre et l’épaisseur de sa paroi diminue. Le système de coffrage glissant est lui aussi conçu pour suivre cette évolution. Les peaux de coffrage intérieure et extérieure, les éléments de suspension et la plateforme de travail sont ajustés de manière contrôlée selon la géométrie du projet.

Par conséquent, le coffrage glissant ne consiste pas simplement à déplacer vers le haut une section fixe. Avec la bonne solution d’ingénierie, les variations de section comme d’épaisseur de paroi peuvent être gérées pendant l’exécution.

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

Dans les cheminées coniques en béton armé très hautes, monter et démonter séparément des centaines de cycles de coffrage n’a pas de sens sur les plans économique et opérationnel. Le coffrage glissant permet de former la géométrie de la cheminée de manière continue.

Alors que le diamètre de section et l’épaisseur de paroi changent tout au long de la cheminée, le système de coffrage s’adapte lui aussi à cette variation. Ainsi, le fût de cheminée peut être élevé de manière monolithique sans créer de nombreux joints horizontaux d’exécution.

L’avantage ici ne réside pas uniquement dans la vitesse. Le fait de pouvoir suivre la verticalité, le diamètre, l’épaisseur de paroi et la géométrie de surface à travers un système continu revêt également une grande importance pour la qualité d’exécution des cheminées très hautes.

En bref, dans les cheminées coniques en béton armé très hautes, la question qu’il faut généralement poser n’est pas « Le coffrage glissant peut-il être utilisé ? », mais plutôt comment le système doit être conçu en fonction de la géométrie de la structure et de la vitesse de production visée.

Une structure existante peut-elle être rendue compatible avec le coffrage glissant ?

Tous les projets n’ont pas forcément été conçus dès le départ en pensant au coffrage glissant. Cependant, cela ne signifie pas que la méthode ne peut pas être appliquée.

Sans compromettre la sécurité structurelle ni les exigences architecturales, la géométrie de la structure, les détails et la séquence de construction peuvent être rendus plus adaptés au coffrage glissant. 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 mur et les transitions de section peuvent être simplifiés.
Les changements géométriques brusques peuvent être rendus progressifs dans la mesure permise par le projet.
Les niveaux des ouvertures, niches et éléments incorporés peuvent être organisés selon la séquence de production.
Les assemblages d’armatures et les zones de recouvrement peuvent être planifiés de manière compatible avec l’opération de glissement.
La structure peut être divisée en zones de coffrage glissant indépendantes.
Les niveaux de transition particuliers peuvent être résolus avec différents systèmes de coffrage.

L’objectif ici n’est pas de forcer la structure à s’adapter au système de coffrage. Il s’agit de développer une solution plus applicable en évaluant ensemble le système porteur, l’architecture, la méthode de coffrage et l’organisation du chantier.

Dans ce cadre, SİBA propose, outre l’application du coffrage glissant, des services d’étude de faisabilité, de développement de méthode constructive, de phasage, de conception de système et de coordination de projet en béton armé.

Les noyaux de bâtiment et les grandes structures peuvent être divisés en sections

Dans les immeubles de grande hauteur, l’un des domaines où le coffrage glissant est utilisé le plus efficacement est celui des noyaux en béton armé. Le noyau, composé des cages d’ascenseur, cages d’escalier et gaines techniques, peut être planifié indépendamment du reste de la structure.

L’exécution du noyau peut progresser en avance sur les dalles d’étage ou sur le système porteur en acier. Les attentes, manchons, platines et réservations nécessaires aux liaisons des dalles et du système porteur sont laissés aux niveaux concernés.

Toutes les parties en béton armé d’un même bâtiment n’ont pas besoin d’être réalisées en coffrage glissant. Une grande structure peut être divisée en :

noyaux de bâtiment indépendants,
groupes de gaines,
blocs ou ailes,
sections qui seront glissées à des moments différents,
zones d’exécution distinctes à réaliser en coffrage glissant et en coffrage grimpant

Grâce à cette approche, il est possible de tirer parti des avantages de la méthode même dans des projets qui, à première vue, ne semblent pas adaptés au coffrage glissant. Ce qui importe ici, c’est que le phasage soit étudié conjointement avec le projet structurel et le planning de construction.

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 s’y prêtent, atteindre 6 mètres par jour avec le coffrage glissant, voire dépasser ce niveau, est possible. Toutefois, cette vitesse ne peut pas s’expliquer uniquement par la capacité du système hydraulique.

Pendant que le coffrage monte, le bétonnage, la pose des armatures, la mise en place des éléments incorporés, les mesures, les traitements de surface, l’approvisionnement en matériaux et les changements d’équipe se poursuivent eux aussi sans interruption. Toute perturbation dans l’une de ces tâches affecte la vitesse de l’ensemble de la production.

Parmi les deux fûts de cheminée en béton armé de 120 mètres de hauteur construits en coffrage glissant par SİBA dans le district de Tarsus, à Mersin, l’un a été achevé en 25 jours, et l’autre en 23 jours. Ces durées correspondent respectivement à des vitesses moyennes d’élévation d’environ 4,8 et 5,2 mètres/jour. Certains jours, l’élévation quotidienne a même dépassé 6 mètres.

Cette performance ne doit pas être considérée comme un engagement standard de vitesse pour chaque projet. La géométrie, la densité d’armatures, la capacité de production du béton, les ouvertures, les conditions météorologiques et la zone de travail influencent directement le résultat.

Ce qui a rendu possible la vitesse de production à Tarsus n’était pas seulement le déplacement rapide du coffrage. Le fait que l’ensemble du processus, depuis la centrale à béton jusqu’à la plateforme de travail, ait été mené au même rythme, ainsi que l’expérience des équipes de poste et la prise de décision sans délai sur le chantier, ont été déterminants dans ce résultat.

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 en fonction de la résistance à la compression visée. Le béton doit présenter une ouvrabilité suffisante lors de sa mise en place dans le coffrage et, lorsqu’il sort par le bas du coffrage, il doit avoir atteint une résistance initiale lui permettant de conserver sa forme.

Un béton à prise très rapide peut compliquer la mise en place et les traitements de surface. À l’inverse, un béton à prise lente peut sortir du coffrage avant d’avoir atteint une résistance suffisante, entraînant une dégradation de surface et une perte de forme.

Pour cette raison, le type de ciment, le rapport eau/ciment, la granulométrie des granulats, les adjuvants chimiques, la consistance et la température du béton doivent être évalués avec la durée de transport, les conditions météorologiques et la vitesse de glissement visée.

Le béton n’est pas le seul facteur qui détermine la vitesse de production. La conception et le détail des armatures sont au moins aussi importants que le mélange de béton.

L’implantation des armatures verticales et horizontales, les longueurs de recouvrement, les raccords mécaniques, les armatures autour des ouvertures et les pièces incorporées doivent être planifiés de manière compatible avec le mouvement continu du coffrage glissant. Un détail d’armatures très congestionné, ou préparé sans tenir compte de la séquence d’exécution, peut ralentir le montage sur la plateforme et perturber toute l’opération.

L’objectif n’est pas de compromettre les armatures structurelles, mais de détailler les armatures nécessaires de manière à pouvoir les mettre en œuvre en sécurité et sans interruption.

Dans un projet de coffrage glissant réussi, la formulation du béton, la conception des armatures, le système de coffrage et la vitesse d’élévation visée ne sont pas des décisions indépendantes. Tous ces éléments font partie d’un même plan de construction.

Un avantage important en matière de sécurité au travail

En coffrage glissant, la plateforme de travail monte avec la structure. Il n’est pas nécessaire de démonter le coffrage tous les quelques mètres, de le transporter à la grue, de le remonter et de l’ancrer de nouveau.

La réduction des opérations répétées de démontage, de transport et de montage aux niveaux élevés apporte un avantage important en matière de sécurité au travail. Bien entendu, le système de coffrage glissant exige lui aussi une conception spécialisée, des contrôles réguliers et une exécution disciplinée. Mais dans un système correctement mis en place, l’équipe travaille sur une plateforme intégrée qui monte avec la structure, au lieu de zones de travail temporaires en changement permanent.

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

Le coffrage glissant est un processus d’exécution en progression continue. Une fois que le béton est sorti par le bas du coffrage et a acquis sa résistance, il n’est pas facile de revenir en arrière sur l’exécution achevée.

Une grande ouverture laissée au mauvais niveau, une pièce incorporée manquante, une mauvaise implantation des armatures ou une déviation géométrique qui s’amplifie progressivement ne peuvent pas être corrigées ultérieurement par un simple ajustement du coffrage. Ce type d’erreurs peut entraîner des réparations nécessitant des calculs d’ingénierie, de la découpe de béton ou une démolition locale.

Si ces opérations sont déjà difficiles au niveau du sol, elles sont bien plus coûteuses et risquées à des hauteurs de plusieurs centaines de mètres. En outre, si une petite erreur de verticalité ou de rotation n’est pas détectée tôt, son effet peut s’amplifier à mesure que la structure s’élève.

C’est pourquoi, dans les structures très hautes, le choix de l’entreprise de coffrage glissant 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 et l’expérience d’applications à des hauteurs similaires doivent être évalués ensemble.

Au lieu de chercher une solution une fois l’erreur apparue, il faut travailler avec une équipe capable de mettre en place correctement le système dès le départ.

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 le chantier et à le faire fonctionner.

L’examen de l’adéquation du projet au coffrage glissant, la division de la structure en sections si nécessaire, la conception du système de coffrage adapté à une géométrie variable, l’évaluation des détails de béton et d’armatures du point de vue de l’exécution, la définition de la méthode de mesure et la préparation d’une organisation de chantier ininterrompue font tous partie de ce service.

Les 45 ans d’expérience accumulée par SİBA et son savoir-faire dans les cheminées en béton armé dépassant 200 mètres prennent une importance particulière dans les structures où il est très difficile de corriger une erreur. Parmi les références de l’entreprise figurent également 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.

L’avantage apporté par le coffrage glissant dans les structures très hautes est clair. Cependant, cet avantage n’apparaît pas de lui-même sans le bon projet et une organisation de chantier bien planifiée.

C’est précisément là que commence la contribution de SİBA : considérer la structure, le système de coffrage, la conception du béton et des armatures dans un seul plan de production, et mettre ce plan en œuvre sur le chantier de manière ininterrompue.

Questions fréquemment posées

Le coffrage glissant devient-il plus avantageux à mesure que la structure s’élève ? Oui, si la géométrie de la structure convient au coffrage glissant. À mesure que la hauteur augmente, le coût initial d’installation du système se répartit sur une exécution plus longue. Comme les cycles répétitifs de coffrage et les opérations de démontage-remontage aux niveaux supérieurs disparaissent, l’avantage de temps et de coût du coffrage glissant se renforce.

Quelle méthode faut-il utiliser pour les hautes cheminées coniques en béton armé ? Les hautes cheminées coniques en béton armé doivent être réalisées en coffrage glissant. Le système de coffrage glissant peut être conçu pour suivre l’évolution du diamètre de section et de l’épaisseur de paroi à mesure que la cheminée s’élève. Ainsi, le fût de cheminée est construit de manière continue et contrôlée.

Un projet existant peut-il être rendu compatible avec le coffrage glissant ? Oui. Tout en préservant la sécurité du système porteur, la géométrie des parois, les transitions de section, les ouvertures, les détails d’armatures et la séquence de construction peuvent être rendus plus compatibles avec le coffrage glissant. Plus ce travail est réalisé tôt, plus les solutions applicables seront nombreuses.

Les noyaux de bâtiment peuvent-ils être réalisés en coffrage glissant ? Oui. Les noyaux en béton armé composés de gaines d’ascenseur, d’escaliers et d’installations sont tout à fait adaptés au coffrage glissant. Dans les grands projets, les noyaux ou groupes de gaines peuvent être planifiés comme des sections indépendantes.

De combien de mètres par jour peut-on s’élever avec le coffrage glissant ? La vitesse d’élévation quotidienne dépend des conditions du projet. Dans certaines applications bien planifiées et correctement organisées, il est possible de s’élever de 6 mètres par jour et au-delà. Le mélange de béton, la densité d’armatures, la géométrie, les conditions météorologiques et l’organisation du chantier déterminent ensemble cette vitesse.

Pourquoi faut-il une entreprise de coffrage glissant expérimentée pour les structures très hautes ? Parce qu’en coffrage glissant, le bétonnage et l’élévation progressent de manière continue, les erreurs sont difficiles et coûteuses à corriger par la suite. À mesure que la structure s’élève, l’accès devient plus difficile et l’effet de petites déviations géométriques augmente. C’est pourquoi le système doit être correctement conçu dès le premier jour et mis en œuvre par une équipe ayant une expérience à une échelle similaire.