Comment fonctionne le coffrage

Vous passez devant un immeuble de bureaux de grande hauteur au milieu de la construction, un squelette qui se remplit lentement avec des travailleurs portant des casques qui s'éloignent. Vous remarquez un tuyau qui s'étend d'un camion de ciment à une pile de panneaux qui s'élève haut et ressemble presque à une vitre géante, et vous pourriez vous gratter la tête. A quoi servent ces panneaux ? Il s'avère que ce sont des éléments cruciaux de la construction appelés coffrages.

Le coffrage est le nom des moules utilisés pour créer des murs, des colonnes, des dalles, des escaliers et d'autres structures en béton. Le béton fraîchement coulé - une combinaison de sable, de gravier, de ciment et d'eau - est humide, il ne peut donc pas supporter son propre poids ni conserver sa forme. Le coffrage supporte le poids du béton jusqu'à ce qu'il ait séché dans une forme spécifiée et acquis la force de se supporter. « C'est comme si vous faisiez un gâteau », déclare Harry Stamaty, propriétaire de l'entreprise de conception et de conseil en coffrage Detail By Design. "Le moule dans lequel vous mettez le gâteau est la forme, et le mélange à gâteau est le béton" [source : Stamaty ].

Le concept de coffrage n'est pas nouveau. Le Panthéon, une icône en forme de dôme de l'architecture romaine construite vers 125 après JC, a été l'une des premières structures à utiliser des coffrages en béton dans sa construction. Mais le coffrage est resté un outil et une technique assez peu courants pendant les siècles suivants - le ciment et le béton étaient des matériaux de construction rares jusqu'aux inventions du ciment Portland et du béton armé au 19ème siècle [source : Stewart].

Aujourd'hui, le coffrage est utilisé pour tout construire, des immeubles de bureaux aux maisons unifamiliales, des allées aux stades sportifs - en gros, toute structure qui incorpore du béton. Mais le coffrage fait rarement partie de la conception finale. Les formulaires sont des structures temporaires , une variété d'agents de construction qui fournissent un accès et un soutien lors de la création des éléments permanents du projet avant d'être supprimés ou jetés [source : Nemati ]. Mais comme nous le verrons, même si le coffrage est destiné à aller et venir sans laisser de trace, c'est une facette importante du processus de construction - qui menace de graves conséquences en cas de négligence.

Jetons un coup d'œil à certains des matériaux utilisés pour fabriquer les coffrages.

1. Types de coffrage
2. Utilisation de coffrage sur un chantier de construction
3. Équilibre entre qualité, coût et sécurité

Les formes, ou les moules utilisés pour construire les coffrages, ont d'innombrables permutations. Ils peuvent être dérivés du bois, du contreplaqué, de l'acier, du plastique, de la fibre de verreet une variété d'autres matériaux. La façon dont ils sont érigés sur un chantier peut également varier. Parfois, le coffrage peut arriver sous la forme d'une série de panneaux, accompagnés de matériel comme des attaches, des cales, des pinces, des entretoises et des supports, que les travailleurs assemblent à la main. À d'autres occasions, les coffrages préfabriqués conçus et construits dans une usine peuvent être expédiés sur un chantier, hissés au bon endroit avec une grue et reliés par de simples mécanismes de verrouillage. La collaboration entre l'architecte-ingénieur du projet et l'entrepreneur en béton détermine souvent la meilleure configuration de coffrage. Peut-être que le contreplaqué s'adapte mieux aux détails cruciaux de la structure en béton ; il serait peut-être plus économique de réutiliser les formulaires que l'entrepreneur a accumulés lors d'un travail précédent.

Tout coffrage doit tenir compte de deux facteurs clés : le débit de coulée et la pression latérale . Le taux de coulée est littéralement la vitesse à laquelle le béton est coulé dans la vacance du coffrage. Le béton humide est lourd, pesant environ 150 livres (68 kilogrammes) par pied cube. À mesure que la hauteur verticale du béton coulé augmente, la substance exerce une pression latérale en poussant contre les faces intérieures du coffrage. Si trop de béton est coulé à la fois et que les dispositifs de raccordement ne sont pas assez solides pour contenir la pression, le béton humide peut éclater à travers le coffrage.

Le béton coulé au fond a besoin de temps pour prendre et acquérir une résistance adéquate avant que du béton supplémentaire ne soit coulé sur le dessus. Stamaty dit qu'un taux de coulée de 4 à 5 pieds (1,2 à 1,5 mètre) par heure est une bonne ligne directrice à suivre pour pratiquement n'importe quel système de coffrage, ce qui signifie qu'un mur de 12 pieds de haut (3,7 mètres) prendrait jusqu'à trois heures pour la coulée complète [source : Stamaty ].

Comment exactement le coffrage est-il mis en action sur un chantier de construction ? Tournez la page pour le savoir.

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Le taux de coulée peut changer selon la saison : la température ambiante affecte la vitesse à laquelle le béton prend, de sorte que le taux de coulée est susceptible d'être plus élevé en été et plus faible en hiver.

Le coffrage représente environ 40 à 60 % du budget béton d'un projet donné [source : Lab ]. Les matériaux représentent en fait une petite partie des dépenses de coffrage : la majeure partie de l'argent est dépensée en main-d'œuvre pour assembler et démonter les coffrages. Voici les bases de l'utilisation du coffrage sur le chantier.

Une fois que l' entrepreneur et l'architecte-ingénieur ont examiné les dessins structurels et architecturaux d'un projet et pris en compte les matériaux de coffrage à leur disposition, ils sélectionnent un système de coffrage qui, comme mentionné précédemment, arrive soit en composants, soit déjà assemblé. Une fois le coffrage érigé, les travailleurs doivent traiter l'intérieur des moules avec un agent de démoulage -- un composé à base de cire, d'huile ou de plastique qui empêche le coffrage de coller au béton -- car les coffrages non traités peuvent causer à la surface du la structure en béton se décolore ou se déforme, ce qui nécessite simplement plus de travail pour la réparer.

Une fois le coffrage en place et le mélange de béton approuvé, les ouvriers commencent à couler le béton dans l'espace vacant du coffrage. (Des représentants de l'entreprise fournissant le béton sont généralement sur place lors de projets commerciaux plus importants.) Le béton est distribué à la main ou par un tuyau relié à un camion à béton, avec une pompe aidant le béton à atteindre les parties du projet où le camion peut ne voyage pas. Après la coulée, les travailleurs utilisent souvent des dispositifs vibrants industriels, qui peuvent soit se fixer à l'extérieur du coffrage, soit être placés dans l'épaisseur du béton. La vibration permet de consolider les éléments du béton et d'éliminer les poches d'air. Si nécessaire, les travaux de construction peuvent traiter le béton avec de l'eau ou de la vapeur.

Une fois que le béton a séché, les coffrages sont démontés et retirés, ou « dépouillés » dans le jargon de la construction. Le formulaire peut être repositionné dans une autre zone du chantier, stocké pour une utilisation ultérieure ou, si nécessaire, détruit. De nos jours, la plupart des formulaires sont conçus et construits pour être réutilisés des dizaines de fois.

Un coffrage efficace doit concilier plusieurs intérêts concurrents. Cliquez devant pour découvrir ce qu'ils sont.

Un sentiment commun dans l'industrie du béton est que le coffrage doit équilibrer la qualité, le coût et la sécurité. En termes de qualité, les coffrages doivent créer avec précision des structures en béton selon les spécifications de l'architecte-ingénieur, sans provoquer de renflements ou d'autres défauts à la surface du béton. En termes de coût, nous avons déjà mentionné que le coffrage représente une bonne partie du budget béton du projet. Le fait de ne pas terminer le coffrage en temps opportun peut également retarder le reste du calendrier de construction et entraîner des dépenses de main-d'œuvre supplémentaires, ce qui incite les travailleurs du béton à travailler efficacement.

Mais la sécurité prime sur tout. Environ 25 % de tous les échecs de construction résultent d' effondrements et de défaillances de structures en béton , et les défaillances de coffrage représentent plus de la moitié du chiffre [source : Hanna ]. En décembre 2011, une dalle s'est effondrée lors du coulage du béton lors d'un projet de construction d'un casino à Cincinnati, Ohio , entraînant plusieurs blessures chez les travailleurs sur le chantier. Le mois suivant, une autre dalle sur un autre site de construction de casino s'est effondrée lors du coulage du béton à Cleveland, Ohio [source : Feran ].

Les coffrages ont également causé des centaines de morts sur les chantiers [source : Nemati ]. À Bailey's Crossroads, en Virginie, en 1972, les ouvriers ont enlevé trop tôt les rives - les supports qui maintiennent les dalles horizontales pendant que le béton prend - du 24e étage d'un immeuble d'appartements, provoquant l'effondrement de l'ensemble du bâtiment, tuant 14 personnes. travailleurs et mutilant beaucoup d'autres [source : Hurd ]. Les coffrages peuvent s'effondrer à cause d'une surcharge de béton, d'un contreventement inadéquat, d'un étaiement inadéquat, d'une résistance insuffisante du béton avant le retrait du coffrage, d'un décapage incorrect et d'une foule d'autres raisons.

Des organisations telles que l'Occupational Safety and Health Administration publient des directives pour la conception et l'utilisation de coffrages. La présence de superviseurs sur place pendant l'érection des coffrages et le coulage du béton peut aider à minimiser les risques liés à l'utilisation des coffrages. Si la conception du coffrage doit être modifiée, les entrepreneurs doivent consulter le concepteur du coffrage à l'avance. Le coffrage peut être une structure temporaire, mais ses conséquences sur la structure et ceux qui la construisent peuvent être permanentes.

Pour plus d'informations sur le processus de construction, consultez les liens à la page suivante.

Marasme

Pour mesurer la résistance relative d'un lot de béton, les entrepreneurs évalueront son affaissement . Fondamentalement, ils prélèveront un échantillon de béton du lot dans un cône d'un pied de haut (3,7 mètres), soulèveront le cône et laisseront le béton tomber en tas, puis mesureront la différence entre la hauteur du cône et la hauteur du pieu en béton. Une différence de hauteur de 3 à 4 pouces (7,6 à 10,2 centimètres) est idéale, dit Stamaty. "Si c'est un affaissement de 10 pouces, cela signifie qu'il y a trop d'eau dans le mélange de béton, ce qui signifie qu'il est vraiment faible" [source : Stamaty ].

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