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VII.Techniques de soutènement et de consolidations provisoires avec l´acier

Structures d´installations temporaires de chantier


Exemples d’installations de chantier : perchée sur une structure en acier pour la rénovation complète de l’hôtel Meurice à Paris ou encore avec possibilité de circulation au niveau de la rue

Les opérations de rénovation en milieu urbain, nécessitent presque toujours des aménagements spéciaux pour poser les installations de chantier comprenant bureaux, sanitaires, vestiaires et salles de réunions…  Suivant la nature du site, l’espace restreint ou l’absence pure et simple d’espace sur la voie publique oblige les entreprises à imaginer des solutions perchées qui ne doivent ni gêner le déroulement du chantier, ni perturber la circulation urbaine.


Basée sur des systèmes poteaux poutres, conçus comme des racks pour y loger les bungalows du chantier, la quasi-totalité de ces constructions sont conçues en acier. Légères, rapidement construites, ces structures apportent un maximum de flexibilité pour ces installations temporaires qui peuvent être placées au choix, dans l’emprise restreinte du chantier,  ou en bordure de celui-ci sur la voie publique en prenant soin de laisser un libre passage au niveau de rue. La mise en place de ses structures est généralement réalisée sans fondations pour une pose directe sur le sol ou la chaussée de blocs de lestage ayant un empâtement suffisant pour ne pas poinçonner la chaussée et d’un poids suffisant pour garantir la stabilité de la structure. Une fois le chantier terminé, suivant la spécificité de l’installation, la structure déjà financée est soit réutilisée pour un autre chantier, soit vendue au prix de la ferraille pour être recyclée.  


Pierre Engel pour www.constructalia.com

Etaiement externe provisoire des façades par des structures en acier de type chevalet


Données du problème : Hauteur des chevalets  = 10,5 m, Espacement = 4 m, transfert par trois lignes d’application des charges, la pression de vent extrême est de 105 daN/m² en tenant compte de la traînée du mur qui augmente l’effet du vent.

L’acier joue un rôle prépondérant dans la maîtrise et le soutien des éléments de construction structuraux dans les phases transitoires des projets de réhabilitation. Il y a plusieurs techniques de maintien des structures qui sont succinctement présentées dans ce paragraphe. Le choix de la technique de soutien dépend en premier lieu du matériau et de la structure à consolider. Il est également influencé par la topologie de l’ouvrage et par sa situation dans le tissu urbain. Dans tous les cas la mise en place des ces structures ne doit pas gêner ni les travaux préliminaires ni l’exécution de fondations complémentaires. Les opérations de réhabilitations majeures débutent par une phase de maintien des parties de l’ouvrage à conserver. La maîtrise absolue de cette étape essentielle évite les accidents graves tels que les effondrements durant le chantier et elle garantit leur pérennité dans le nouvel ensemble rénové. Le cas récurrent de cette pratique consiste à garder uniquement les façades d’un bâtiment pour reconstruire à l’intérieur les structures et les planchers. Après avoir neutralisé les ouvertures (cadres robustes ou maçonnerie), on procède à la mise en place de chevalets en acier d’une rigidité suffisante. Ils sont stabilisés soit par des masses inertes, soit solidement fondés. Ces structures triangulées pour obtenir un maximum de rigidité sont posées verticalement et complétées par des poutres horizontales faites de profilés en U assemblés deux à deux par des barrettes soudées. La façade à soutenir est arrimée aux poutres par des tiges filetées, placées à intervalles réguliers.


Les exemples ci-contre montrent quelques variantes non exhaustives de chevalets de soutien de façade en cours de travaux. Généralement confiés à l’entreprise ces dispositifs n’en demeurent pas moins des ensembles structuraux à part entière. Les paramètres de conception importants de cet exercice sont d’une part, le maintien des pans de façade pour résister au vent, aux vibrations du chantier et aux mouvements éventuels du sol… et d’autre part, la solution choisie pour ancrer les chevalets au sol (fondations classiques, masses inertes, fondations sur micro pieux…).  Quelque soit leur mode d’ancrages ces structures sont de véritables poutres en porte à faux qu’il convient d’adapter aux conditions particulières de sol, de hauteurs et de l’exploitation du chantier qui est largement conditionnée par sa localisation et son accessibilité.


Dans certain cas l’étayement par l’extérieur n’est pas possible, on doit alors recourir à des systèmes compatibles avec les impératifs de circulation de la voie publique. Pour résoudre ces problèmes, l’acier offre des solutions sur mesure qui allient rapidité de montage, de démontage et résistance nécessaire au maintien des façades par l’intérieur comme le maintien provisoire par l’intérieur d’une façade des anciennes usines Renault  à Boulogne Billancourt.


Le maintien de façades en l’état est généralement imposé pour des raisons patrimoniales. Le classement de tout ou partie d’une façade historique impose immédiatement des contraintes drastiques de gestion du chantier. L’endommagement accidentel d’une façade classée peut engendrer des incidences juridiques et financières lourdes pour le maître d’ouvrage et/ou l’entreprise. Pour les façades soumises à ces contraintes des relevés de l’état antérieur sont généralement exécutés avant le début des travaux.  La liaison temporaire entre la façade conservée, généralement en maçonnerie de briques ou de moellons souvent pourvus d’éléments architectoniques sculptés et sa structure de maintien doit être réalisée avec soin afin de ne pas dégrader ses modénatures. Pour ce faire, des calles de frettage en bois, parfois complétées par des matériaux plus souples sont employées pour ne pas abîmer les modénatures.


Ici la totalité de la structure en acier mis en place pour la stabilisation des murs est externe, seules les barres de stabilité d’angle passent par l’intérieur pour rigidifié les pans de murs entre eux dans le plan horizontal. Ces jambes de forces sont retirées une fois que les planchers ont été mis en place et que la stabilité de l’édifice est garantie. Leur position à mi-étage rend la pose du plancher et le bétonnage possible à tout moment.

Pierre Engel pour www.constructalia.com

Etaiement interne provisoire des façades par des structures en acier en poutres horizontales


La conservation des façades avec suppression de la totalité des planchers d’un bâtiment existant nécessite un étayage sérieux et adapté à la configuration du bâti. L’exemple ci-contre montre le maintien d’une façade par l’intérieur au moyen de poutres treillis en acier. Cette technique est utilisée lorsque le maintien par une structure externe posée sur la voie public n’est pas possible et qu’il faut procéder à un maintien par des structures posées à l’intérieur de l’existant.




Pour éviter un effondrement des façades, lors de la démolition complète des planchers, une autre solution de stabilisation consiste à poser des poutres volantes internes de mur à mur. Sollicités en traction mais aussi en compression et donc calculées pour résister au flambement dans les deux plans (vertical et horizontal), ces poutres de maintien sont généralement conçues à base de poutres treillis en cornières boulonnées, en barres d'échafaudage dûment assemblées ou encore par des éléments de structures tridimensionnelles. Elles peuvent être montées avant le début de la démolition en coupant des ouvertures limitées dans les cloisons existantes. Dans le cas d’un éloignement important entre les deux murs on peut construire un support temporaire sous forme d’une tour d’étayage ou d’un poteau correctement fondé. Ces poutres d’étayage sont ensuite démontées au fur et à mesure de la reconstruction.

Pierre Engel pour www.constructalia.com

Techniques temporaires de soutien des structures existantes aux charges gravitaires


Le maintien des éléments porteurs aux forces horizontales n’est toujours pas suffisant, il faut souvent assurer le soutènement vertical des ouvrages. Pour exemple on citera, le maintien de colonnes de pierre dans les phases transitoires, le soutien temporaire des éléments de linteaux durant les phases de modification pour l’ajout d’un sous sol ou d’un parking. Les figures ci-dessus montrent des opérations de consolidation des structures du musée de l’Orangerie à Paris réalisée par Olivier Brochet et celle de la consolidation des colonnes en pierre du palais Carigliano à Turin opérée lors de la rénovation de l’édifice transformé en musée dans les années 1990 par l’architecte Andréa Bruno.


La suspension d’une partie du gros œuvre ancien est généralement réalisée lorsque l’on doit conserver, pour des raisons historiques, une partie importante des façades ou des éléments architectoniques d’une construction. Les exemples de ce genre d’intervention ne manquent pas, comme ci-dessus pour la construction d’une résidence de luxe à Cannes ou encore pour le Caixa Forum à Madrid par les architectes Herzog et Demeuron. Généralement, les parties hautes de deux façades conservées (ici 170 et 200 tonnes) ont été fixées à  des tours d’étaiement reliées entre elles par des poutres métalliques. La partie basse a alors été sciée par câble laissant un vide de plusieurs mètres. Avant cette opération, les mouvements de la façade restante doivent être totalement empêchés afin d’éviter des désordres graves ou des effondrements.

Pierre Engel pour www.constructalia.com

Structures de planchers provisoires construit au dessus des voutes pour rénover la toiture

Lors des opérations de rénovation majeures, l’accès aux toitures sur voûtes sans combles ou aux façades des bâtiments du patrimoine est souvent difficile. Grâce à un ratio poids/portée avantageux et à sa maniabilité, l’acier apporte une aide précieuse pour la construction d’échafaudages spéciaux et de structures de planchers provisoires.


L’exemple ci-contre montre le plancher provisoire mis en place au dessus des voûtes de l’église de Santa Maria dell' Anima de Rome pour pouvoir donner une plateforme stable aux ouvriers du chantier de rénovation de la toiture. Un premier réseau de poutres en UPN 300 moise les piliers et coupe la portée transversale en  3 travées. Des solives IPE de 240 sont posées sur ces poutres et sur des poutres de rives en bois à un entraxe de 150 cm. Un platelage en bois est enfin vissé sur ce réseau de poutres.

Pierre Engel pour www.constructalia.com


Maintien en place de structures partielles durant les phases de réhabilitation

La conservation partielle du patrimoine pose toujours le même problème : Comment garder en place des éléments classés et démolir les autres parties de la construction pour réaliser le nouveau projet ? Le démontage avant démolition des parties existantes "sauvegardées" et leur remontage après achèvement des nouvelles structures est toujours très délicat et le plus souvent impossible à réaliser. Sans être simple, la conservation en place durant les travaux est de loin la solution la plus sûre. Cet exercice implique un phasage précis du chantier avec une étude fine des structures temporaires de maintien qui seront démontées, une fois la construction définitive achevée. Les parties conservées sont ainsi intégrées dans le nouveau bâti et reposent alors sur une nouvelle structure permanente comme le montre les quelques exemples présentés ici.

Pierre Engel pour www.constructalia.com


Exemple de consolidation en porte à faux d´une structure durant les phases de réhabilitation

Le projet de rénovation de la BNP Clignancourt à Paris imposait la conservation d’une coupole en fer d’un immeuble datant du 19ème siècle. Initialement, la consolidation de cet élément architectonique était prévue au moyen d’une tour d’échafaudage coûteuse et gênante pour le déroulement du chantier. Un étayement opéré par mise en place de barres obliques en acier soutenant la coupole en porte à faux a solutionné avantageusement ce problème. La précision de montage des éléments préfabriqués en acier et le couple légèreté / résistance du matériau sont dans ce cas très appréciés.

Pierre Engel pour www.constructalia.com


Soutènement provisoire de poteaux internes par usage de carcans métalliques

Durant les phases de reprise des fondations, les poteaux intérieurs ont souvent besoin d’être soutenus dans l’attente de la réalisation d’une nouvelle poutre de reprise au dessous. Des profilés métalliques permettent l’étayement de la structure et la déviation des descentes de charge comme le montre le schéma ci-dessus. Suivant le même principe que précédemment, cette consolidation provisoire consiste à ceinturer le pilier  à  soutenir par l’intermédiaire de carcans et vérins reposant sur les nouveaux micros pieux. Cette méthode utilisée pour la restructuration du cellier Couvent des Bernardins à Paris ou pour la halle d’Albi est très astucieuse. On peut ainsi déposer les anciennes pierres de fondations et réaliser la structure de reprise ou de consolidation. La technique du carcan peut également servir lors du rajout d’un poteau de renfort. Elle permet alors de diffuser progressivement les efforts dans le plancher en évitant le risque de poinçonnement. Le carcan est composé d’une "corolle" ajustée et calée sous le chapiteau qui repose sur deux traverses liées à deux poutres soutenues par des tours d’étayage ou par des vérins.

Pierre Engel pour www.constructalia.com


Soutènements de structures existantes à l´aide de palplanches en acier

Les palplanches en aciers sont des outils précieux pour opérer la consolidation des structures des fondations immergées ou dans les zones humides où la nappe phréatique est proche de la surface du sol. Les constructions situées le long des canaux ou les ouvrages tels que les piles de ponts entrent dans cette catégorie. La mise en place d’un rideau de palplanches ou la construction d’un batardeau autour d’une pile de pont permet, après pompage, de mettre l’ouvrage au sec pour le réparer. Battus ou forés lorsque les vibrations sont préjudiciables à la construction, les rideaux de palplanches sont déposés après la réparation ou laissés en place lorsqu’ils ont été pensés comme un élément définitif de la stabilité de l’ouvrage.

Pierre Engel pour www.constructalia.com


Exemple de chantier de sauvegarde en palplanches de l´ile de Philae

L’acier permet parfois des sauvetages extraordinaires comme celui des temples de Philae. Voués à être définitivement engloutis par la construction du haut barrage d’Assouan vers 1980, ces temples parmi les mieux conservés d’Egypte, furent l’objet d’une importante opération de sauvetage menée sous les auspices du gouvernement égyptien, de l’Unesco et de l’archéologue Christiane Desroches Noblecourt. Elle orchestra à cette époque beaucoup de sauvetages en Nubie, comme celui du temple d’Abou Sim bel, en les démontant et en les reconstruisant sur des sites proches préservés de l’eau.

Pour démonter le temple, il fallu contrer la poussée des eaux et construire un imposant batardeau autour de Philae, constitué par deux rideaux d’acier de 850 m linéaires distants de 12 mètres et haut de 17 mètres. Cet anneau de 5000 tonnes de palplanches Larssen en nuance E270 SP fournis par ArcelorMittal fût rempli par  200 000 mètres cubes de sable pour former une digue de protection efficace contre la pression de l’eau environnante.

L’eau à l’intérieur de l’enceinte fût pompée et rejetée dans le lac, l’île fût ainsi asséchée et la vase enlevée. L’enregistrement par photogrammétrie commença avant la découpe puis la reconstruction du monument dans son aspect primitif sur une autre île environnante remodelé à la forme d’une colombe la forme du site d’origine.




Pierre Engel pour www.constructalia.com


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