Préparation d'un Site pour Banches

Comprendre l'Importance de la Préparation du Site pour les Banches

L'utilisation de banches (panneaux de coffrage modulaires) pour la construction de murs en béton nécessite une préparation soignée du site. Une plateforme de travail stable et de portance adéquate est essentielle pour garantir la sécurité des opérateurs, la stabilité des banches pendant le coulage du béton, et la qualité géométrique de l'ouvrage final. Une mauvaise préparation peut entraîner des tassements différentiels, des déformations du coffrage, voire son renversement, avec des conséquences graves. Cet exercice se concentre sur l'analyse des charges transmises par les banches au sol et la vérification de la capacité portante de la plateforme de travail.

Données de l'étude

On prévoit de couler un mur en béton de \(3.0 \, \text{m}\) de hauteur en utilisant des banches modulaires. Chaque panneau de banche a une largeur de \(2.4 \, \text{m}\).

Caractéristiques des banches et du béton :

Hauteur de coulage du béton (\(H_{beton}\)) : \(3.0 \, \text{m}\)
Poids propre d'un panneau de banche (par face) : \(P_{banche} = 6 \, \text{kN}\) (pour une largeur de \(2.4 \, \text{m}\))
Poids volumique du béton frais (\(\gamma_{beton}\)) : \(25 \, \text{kN/m}^3\)
Pression maximale du béton frais sur le coffrage (simplifiée, supposée uniforme sur la hauteur pour cet exercice) : \(p_{beton} = 60 \, \text{kPa}\) (kN/m²)
Chaque panneau de banche (une face) est supporté par 3 étais verticaux.
Chaque étai repose sur une semelle de répartition en bois de dimensions \(0.4 \, \text{m} \times 0.4 \, \text{m}\).

Caractéristiques de la plateforme de travail :

La plateforme a été préparée avec un matériau d'apport compacté.
Capacité portante admissible du sol de la plateforme (\(q_{adm}\)) : \(120 \, \text{kPa}\)

Schéma : Banche Modulaire et Semelle de Répartition

Schéma simplifié d'une banche avec son support sur la plateforme.

Questions à traiter

Calculer la force totale exercée par le béton frais sur une face d'un panneau de banche de \(2.4 \, \text{m}\) de largeur.
Calculer la charge verticale totale (\(P_{totale\_panneau}\)) supportée par les étais d'une face de panneau (poids propre + force du béton).
Déterminer la charge verticale (\(V_{etai}\)) transmise par un seul étai à sa semelle de répartition.
Calculer l'aire de la semelle de répartition (\(A_{semelle}\)).
Calculer la pression (\(q_{sol}\)) exercée par une semelle de répartition sur le sol de la plateforme.
Comparer la pression exercée (\(q_{sol}\)) à la capacité portante admissible du sol (\(q_{adm}\)) et conclure sur la stabilité de la plateforme sous la banche.
Si la pression exercée était supérieure à la capacité portante admissible, quelles mesures correctives pourraient être envisagées ?

Correction : Préparation d’un Site pour Banches Modulaires

Question 1 : Force Totale du Béton sur un Panneau

Principe :

La force totale exercée par le béton frais sur une face de panneau est le produit de la pression maximale du béton par la surface du panneau en contact avec le béton.

Formule(s) utilisée(s) :

F_{beton} = p_{beton} \cdot A_{panneau}

où \(A_{panneau} = \text{largeur}_{panneau} \cdot H_{beton}\).

Données spécifiques :

Pression maximale du béton (\(p_{beton}\)) : \(60 \, \text{kPa} = 60 \, \text{kN/m}^2\)
Largeur du panneau : \(2.4 \, \text{m}\)
Hauteur de coulage (\(H_{beton}\)) : \(3.0 \, \text{m}\)

Calcul :

Aire du panneau en contact avec le béton :

A_{panneau} = 2.4 \, \text{m} \cdot 3.0 \, \text{m} = 7.2 \, \text{m}^2

Force du béton :

\begin{aligned} F_{beton} &= (60 \, \text{kN/m}^2) \cdot (7.2 \, \text{m}^2) \\ &= 432 \, \text{kN} \end{aligned}

Note: Cette force est horizontale. Pour la charge verticale sur les étais, on considère le poids propre et les composantes verticales des forces dues à l'étaiement, mais ici l'énoncé simplifie en demandant la charge verticale totale *supportée par les étais* incluant l'effet de la pression du béton, ce qui est une simplification. Une analyse plus rigoureuse considérerait la stabilité d'ensemble. Pour cet exercice, nous allons supposer que la question implique que la pression du béton contribue d'une manière ou d'une autre à une charge verticale sur les étais (par exemple, par le biais de frottements ou d'une conception spécifique, ou plus probablement, que la question vise à cumuler toutes les charges "associées" à une face de banche pour ensuite les répartir). Pour une approche plus classique, on se concentrerait sur le poids propre pour la charge verticale directe sur les étais et la pression horizontale pour le contreventement.
Clarification pour la suite de l'exercice : Nous allons considérer que la "charge verticale totale supportée par les étais" inclut le poids propre de la banche et une part de la charge due au béton, transmise par les systèmes de stabilisation. Cependant, la pression du béton est principalement une charge horizontale. Pour simplifier et suivre l'esprit d'un calcul de charge verticale, nous allons supposer que la question 2 vise à estimer une charge globale "associée" au panneau. Une meilleure formulation aurait été de se concentrer uniquement sur le poids propre pour la charge verticale directe sur les étais supportant la banche elle-même, et de traiter la pression du béton séparément pour la stabilité horizontale.
Réinterprétation pour Q2 (plus réaliste pour la charge verticale sur les étais supportant la banche) : Les étais verticaux supportent principalement le poids propre de la banche. La pression du béton est une charge horizontale qui doit être reprise par des étais de stabilisation (tirant-poussant), qui eux transmettent des efforts obliques (donc avec composantes verticales) à leurs appuis. Pour simplifier, nous allons supposer que la question vise à évaluer la charge totale que les systèmes d'appui des banches doivent reprendre, en incluant le poids propre. La pression du béton frais est une charge horizontale. Nous allons donc calculer la charge verticale due au poids propre pour Q2 et Q3.

Résultat Question 1 : La force horizontale totale exercée par le béton frais sur une face de panneau est \(F_{beton} = 432 \, \text{kN}\). (Cette force est horizontale et sera reprise par le système de contreventement des banches).

Question 2 : Charge Verticale Totale (\(P_{totale\_panneau}\)) Supportée par les Étais d'une Face

Principe :

Les étais verticaux supportent principalement le poids propre du panneau de banche. La pression du béton est une charge horizontale. Pour cet exercice, nous allons nous concentrer sur le poids propre du panneau comme charge verticale principale sur les étais de support verticaux.

Formule(s) utilisée(s) :

P_{totale\_panneau\_verticale} = P_{banche}

Données spécifiques :

Poids propre d'un panneau de banche (\(P_{banche}\)) : \(6 \, \text{kN}\)

Calcul :

P_{totale\_panneau\_verticale} = 6 \, \text{kN}

Note: Si l'on devait considérer une composante verticale due à la pression du béton transmise par des étais obliques, le calcul serait plus complexe et nécessiterait l'angle des étais. L'énoncé mentionne "étais verticaux", donc ils reprennent des charges verticales.

Résultat Question 2 : La charge verticale totale supportée par les étais d'une face de panneau (due à son poids propre) est \(P_{totale\_panneau\_verticale} = 6 \, \text{kN}\).

Question 3 : Charge Verticale (\(V_{etai}\)) Transmise par un Seul Étai

Principe :

La charge verticale totale supportée par les étais d'un panneau est répartie entre le nombre d'étais supportant ce panneau.

Formule(s) utilisée(s) :

V_{etai} = \frac{P_{totale\_panneau\_verticale}}{\text{Nombre d'étais par panneau}}

Données spécifiques :

\(P_{totale\_panneau\_verticale} = 6 \, \text{kN}\)
Nombre d'étais par panneau : 3

Calcul :

\begin{aligned} V_{etai} &= \frac{6 \, \text{kN}}{3} \\ &= 2 \, \text{kN} \end{aligned}

Résultat Question 3 : La charge verticale transmise par un seul étai est \(V_{etai} = 2 \, \text{kN}\).

Question 4 : Aire de la Semelle de Répartition (\(A_{semelle}\))

Principe :

L'aire d'une semelle rectangulaire est le produit de sa longueur par sa largeur.

Formule(s) utilisée(s) :

A_{semelle} = \text{longueur}_{semelle} \cdot \text{largeur}_{semelle}

Données spécifiques :

Dimensions de la semelle : \(0.4 \, \text{m} \times 0.4 \, \text{m}\)

Calcul :

\begin{aligned} A_{semelle} &= 0.4 \, \text{m} \cdot 0.4 \, \text{m} \\ &= 0.16 \, \text{m}^2 \end{aligned}

Résultat Question 4 : L'aire de la semelle de répartition est \(A_{semelle} = 0.16 \, \text{m}^2\).

Question 5 : Pression (\(q_{sol}\)) Exercée par une Semelle

Principe :

La pression exercée sur le sol par la semelle est la charge verticale transmise par l'étai divisée par l'aire de la semelle.

Formule(s) utilisée(s) :

q_{sol} = \frac{V_{etai}}{A_{semelle}}

Données spécifiques :

\(V_{etai} = 2 \, \text{kN}\)
\(A_{semelle} = 0.16 \, \text{m}^2\)

Calcul :

\begin{aligned} q_{sol} &= \frac{2 \, \text{kN}}{0.16 \, \text{m}^2} \\ &= 12.5 \, \text{kN/m}^2 \\ &= 12.5 \, \text{kPa} \end{aligned}

Résultat Question 5 : La pression exercée par une semelle sur le sol est \(q_{sol} = 12.5 \, \text{kPa}\).

Question 6 : Vérification de la Stabilité de la Plateforme

Principe :

Pour assurer la stabilité, la pression exercée par la semelle sur le sol (\(q_{sol}\)) ne doit pas dépasser la capacité portante admissible du sol de la plateforme (\(q_{adm}\)).

Condition :

q_{sol} \leq q_{adm}

Données spécifiques :

\(q_{sol} = 12.5 \, \text{kPa}\)
\(q_{adm} = 120 \, \text{kPa}\)

Comparaison :

12.5 \, \text{kPa} \leq 120 \, \text{kPa}

La condition est respectée.

Résultat Question 6 : La plateforme de travail est stable sous la charge des banches, car la pression exercée (\(12.5 \, \text{kPa}\)) est inférieure à la capacité portante admissible (\(120 \, \text{kPa}\)).

Question 7 : Mesures Correctives si \(q_{sol} > q_{adm}\)

Discussion :

Si la pression exercée par les semelles sur le sol dépassait la capacité portante admissible, plusieurs mesures correctives pourraient être envisagées :

Augmenter la surface des semelles de répartition : Utiliser des semelles plus grandes pour distribuer la charge sur une plus grande surface, réduisant ainsi la pression au sol.
Améliorer la plateforme de travail :
- Ajouter et compacter une couche de matériau d'apport de meilleure qualité (par exemple, un grave bien graduée) pour augmenter la capacité portante de la plateforme.
- Procéder à un compactage plus poussé de la plateforme existante si elle est compressible.
Réduire la charge par étai :
- Utiliser plus d'étais par panneau de banche pour mieux répartir le poids du panneau.
- Utiliser des banches plus légères si possible.
Utiliser des systèmes de répartition de charge plus élaborés : Par exemple, des longrines ou des madriers continus sous plusieurs étais pour mieux répartir les charges.
Réduire la hauteur de levée de bétonnage : Si la pression du béton frais est un facteur contributif majeur (non considéré comme charge verticale principale dans notre simplification Q2), couler le béton en plusieurs passes de moindre hauteur peut réduire la pression maximale exercée.

Le choix de la mesure corrective dépendra des contraintes du site, des coûts et de l'ampleur du dépassement de la capacité portante.

Résultat Question 7 : Les mesures correctives incluent l'augmentation de la taille des semelles, l'amélioration du sol de la plateforme, ou la réduction des charges transmises.

Quiz Intermédiaire 1 : Si la capacité portante admissible du sol est de \(100 \, \text{kPa}\) et qu'un étai transmet une charge de \(10 \, \text{kN}\), quelle est l'aire minimale de la semelle de répartition nécessaire pour ne pas dépasser cette capacité ?

\(0.01 \, \text{m}^2\)
\(1.0 \, \text{m}^2\)
\(0.1 \, \text{m}^2\)
\(10 \, \text{m}^2\)

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. La capacité portante admissible d'un sol représente :

Le poids total que le sol peut supporter.
La pression maximale que le sol peut supporter sans défaillance ni tassement excessif.
La densité du sol.
La perméabilité du sol.

2. Pour réduire la pression exercée sur le sol par une charge ponctuelle, on peut :

Augmenter la charge.
Diminuer la surface de contact.
Utiliser un matériau plus dense pour la semelle.
Augmenter la surface de contact (semelle de répartition).

Glossaire

Banches (Coffrage Modulaire): Panneaux de coffrage réutilisables, souvent métalliques, utilisés pour couler des murs en béton. Ils sont assemblés sur site et maintenus par des étais et des systèmes de stabilisation.
Pression du Béton Frais: Pression hydrostatique exercée par le béton non encore durci sur les parois du coffrage. Elle dépend de la hauteur de coulage, de la vitesse de coulage, de la température et de la composition du béton.
Étai: Élément de support temporaire, souvent réglable en hauteur, utilisé pour soutenir des charges verticales (étais de dalle, étais de banches) ou pour assurer la stabilité latérale (étais tirant-poussant).
Semelle de Répartition: Pièce (souvent en bois ou en acier) placée sous un poteau, un étai ou une charge ponctuelle pour distribuer la charge sur une plus grande surface du sol ou de la structure support, réduisant ainsi la pression de contact.
Capacité Portante Admissible du Sol (\(q_{adm}\)): Pression maximale que le sol peut supporter en toute sécurité sans risque de rupture par poinçonnement ni de tassements excessifs pour la structure considérée.
Plateforme de Travail: Surface aménagée et préparée sur un chantier pour permettre la circulation des engins, le stockage des matériaux, et l'installation d'équipements comme les banches, en assurant la stabilité et la sécurité.

Préparation d’un Site pour Banches

Données de l'étude

Schéma : Banche Modulaire et Semelle de Répartition

Questions à traiter

Correction : Préparation d’un Site pour Banches Modulaires

Question 1 : Force Totale du Béton sur un Panneau

Principe :

Formule(s) utilisée(s) :

Données spécifiques :

Calcul :

Question 2 : Charge Verticale Totale (\(P_{totale\_panneau}\)) Supportée par les Étais d'une Face

Principe :

Formule(s) utilisée(s) :

Données spécifiques :

Calcul :

Question 3 : Charge Verticale (\(V_{etai}\)) Transmise par un Seul Étai

Principe :

Formule(s) utilisée(s) :

Données spécifiques :

Calcul :

Question 4 : Aire de la Semelle de Répartition (\(A_{semelle}\))

Principe :

Formule(s) utilisée(s) :

Données spécifiques :

Calcul :

Question 5 : Pression (\(q_{sol}\)) Exercée par une Semelle

Principe :

Formule(s) utilisée(s) :

Données spécifiques :

Calcul :

Question 6 : Vérification de la Stabilité de la Plateforme

Principe :

Condition :

Données spécifiques :

Comparaison :

Question 7 : Mesures Correctives si \(q_{sol} > q_{adm}\)

Discussion :

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

Glossaire

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