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Béton architectonique : le language moderne des architectes

Hradec Králové Library, Czech Republic - With an X-shaped floor plan, the architectural concept of this building created a new highlight in the urban development of the city of Hradec Králové. Originally, all external surfaces should have received an orange-painted facade. This concept was completely rejected due to the high-quality concrete surface finish.

Que cela soit à travers des hauteurs à couper le souffle ou des formes extrêmes, la vision des architectes pour la réalisation de musées, de salles de spectacles, de stades ou de ponts, impose les exigences les plus élevées possibles à l'industrie de la construction dans le monde entier.

Dans de nombreux cas, le béton architectonque est la réponse moderne, que cela soit pour le Génie Civil, pour des raisons économiques ou esthétiques.

PERI aide ses clients dans l'industrie de la construction avec de l'assistance et des conseils pratiques : sélection, conception et fourniture de systèmes de coffrages et de contreplaqués adaptés de manière optimale aux exigences du projet ; la solution idéale de coffrage pour chaque surface de béton architectonique, cela va du simple coffrage standard à des coffrages sur-mesure. Les meilleurs résultats proviennent de la collaboration étroite entre les architectes, l'entreprise de construction et les ingénieurs PERI.  

 


Principes de base pour la réalisation 

Le béton architectonique est devenu l'un des points d'orgue de l'architecture moderne. Aucun autre matériau de construction ne peut être utilisé et travaillé de manière aussi polyvalente. C'est pourquoi, le béton architectonique est utilisé dans presque toutes les tâches de la construction. Grâce aux capacités de conception du béton frais, pratiquement toutes les formes et qualités peuvent être économiquement réalisées avec l'aide d'un système de coffrage et contreplaqués appropriés. Les différentes qualités de béton architectoniques sont divisées en 4 catégories selon la brochure "Béton Architectonique" du DBV (Association béton allemande).

La création de béton architectonique comme élément de conception est influencée par : 

  • le système de coffrage et le contreplaqué 
  • le béton en incluant le type de ciment et  l'agrégat
  • les pigments additionnels
  • la sélection d'un agent de décoffrage adapté
  • le traitement ultérieur de la surface tel que lavage, ponçage, polissage et sablage
  • l'imprégnation hydrophobiante, vernis couleur et revêtement

Le développement du béton pour la construction avec de nouveaux bétons tels que des bétons à haute résistance, légèrement compacté et autocompactant ainsi que des bétons renforcés de fibres (acier ou fibres textiles) ouvre de nouveaux domaines d'applications. 

La norme DIN 18217 "Concrete Surfaces and Formlining" est considérée comme la norme définitive pour la réalisation des différentes surfaces béton. L'esthétisme n'est pas indiqué dans cette norme car il n'y a pas de règles contraignantes pour la réalisation de béton architectonique. Cela est compréhensible dans le fait que l'intention créative du concepteur ne peut être standardisée. Son travail consiste à décrire de manière la plus compréhensible et claire son idée personnelle sur l'apparence structurelle de l'élément béton. 

Avec la brochure "Béton architectonique" du DBV, laquelle définie les catégories spécifiques du béton architectonique et les critères requis, un bon support technique est disponible pour les concepteurs, les maîtres d'ouvrage et les entreprises de construction. Il est fortement recommandé de suivre les bases de cette brochure pour l'appel d'offre, l'assignation de la commande et la fourniture des matériels.


Equipe Béton Architectonique

Pour la conception et l'exécution de la structure et des éléments structurels avec des exigences de surfaces spécifiques en béton, il est essentiel de coordonner l'ensemble des opérations et des parties. Les attentes et les exigences des concepteurs et des clients doivent correspondre à celles qui peuvent être réalisées dans la réalité. 

La meilleure solution pour un bon résultat est la création d'une équipe Béton Architectonique. Etant donné que le contrat n'avait pas encore été assigné lors de la phase de conception, et qu'aucune décision n'avait été prise sur qui exécutera la commande, des accords de consultation avec des entreprises spécialisées (par ex. fabricant de coffrages) ou des cabinets d'ingénierie expérimentés peuvent être pris. Le cabinet d'ingénierie sélectionné peut alors assumer le rôle de coordinateur de béton architectonique dans l'équipe béton architectonique. 


Aperçu des systèmes de coffrage

Dans la construction moderne de coffrage, les systèmes de coffrage ou le coffrage sont principalement utilisés, cela consiste en général des éléments de système. La compatibilité des différents éléments du système a plusieurs avantages : d'une part la logique spécifique d'assemblage d'une utilisation correcte des éléments. D'autre part, le nombre d'utilisation possible sur le site de construction est multiplié permettant des coûts d'amortissements de l'équipement réduit. De plus, l'utilisation de système de coffrage rend la réalisation plus sécurisée pour l'équipe de construction.

Lors d'utilisation de système de coffrage pour les surfaces en béton archectonique, la qualité du coffrage doit être prise en considération. Les éléments de coffrage sont généralement utilisés en location, fournis par les Parcs Location. Dans ce cas, les éléments ont des taux d'utilisation différents et peuvent avoir des zones réparées. Avec un coffrage en location, seules les catégories de béton architectonique SB 1 et SB 2 peuvent être atteintes. Obtenir les catégories plus élevées comme SB3 et SB 4 n'est pas possible ou seulement possible avec des éléments coffrants en location avec un taux d'utilisation limitée, par exemple PERI MAXIMO. 

Les systèmes de coffrage couramment utilisés peuvent être divisés en différents groupes. 

Infrastructures de transport

Dans la construction d'infrastructure de transport, par exemple des ponts, des tunnels ou des murs de soutènement, le béton architectonique est un important élément de conception. 

Ces surfaces béton sont souvent observées de loin ou d'un véhicule roulant à une certaine vitesse. Afin de créer des points visuels, il est impératif de bien sélectionner les élements de conception. Par exemple, des joints de coffrage chainfreinés distinctement formés.

De plus, il est important de souligner que ces ouvrages sont généralement exposés aux variations climatiques. Cela signifie que leur processus de vieillissement est accéléré et de ce fait, dans la course contre le temps, change grandement d'apparence.

Systèmes de coffrage pour voiles

Avec les systèmes de coffrage pour voiles, la distinction est faite entre un coffrage cadre et un système de coffrage par poutrelles. Une autre spécificité est le système de coffrage pour voiles circulaires.

Coffrages cadre

De nos jours, environ 70% des entreprises de construction utilisent les coffrages cadre pour la réalisation de leurs voiles. Le nom est dérivé du cadre périphérique qui protège les angles des panneaux coffrants contre l'usure mécanique et le stress. Au décoffrage, les joints des panneaux laissent une impression à la surface du béton. De plus, les cadres acier ou aluminium sont utilisés par les ancrages. Ils permettent aussi de fixer les pièces de liaison et autres éléments de levage.

Le principal coffrage de coffrage cadre est incarné par le PERI TRIO. Les autres systèmes de coffrage sont similaires dans leur rendu béton respectif. La grille du cadre de l'élément standard et des points d'ancrage varient entre 2,70 m et 3,50 m. Les éléments peuvent être reliés entre eux aussi bien à la verticale qu'à l'horizontale. Le coffrage cadre est robuste, avec une longue durée de vie, et son utilisation est simple grâce à ces points d'assemblage prédéfinis.

Poutrelles de coffrage

Les poutrelles de coffrage sont beaucoup moins utilisées de nos jours, et essentiellement pour des applications spécifiques. Son nom est dérivé des poutrelles en bois ou en métal utilisées. Les poutrelles primaires, filières acier et peaux coffrantes libre de choix d'élément préfabriqués; communément appelés : partie coffrante. La filière acier relie le système et sert également comme support pour le système d'ancrage.

La principale poutrelle de coffrage est incarnée par PERI VARIO GT 24. Les autres systèmes de coffrage sont similaires dans leur rendu béton respectif. La grille du cadre de l'élément standard et les points d'ancrage peuvent varier.

Nous faisons la distinction entre :

A) Eléments standards
Eléments pré-assemblés avec des dimensions d'éléments prédéfinies sont stockés dans les Parcs Matériels, en partie équipés de peaux coffrantes pour des exigences secondaires et comme supports pour des coffrages pour rendu béton architectonique. 


B) Eléments de coffrage adaptés au projet
Ces éléments de coffrage sont conçus selon le projet et produits selon les exigences requises. La peau coffrante (type, taille, fixation), la poutrelle et la filière (espacement), mais aussi les trous d'ancrage sont libres tout en tenant compte du principe du système.

Coffrage circulaire

Les voiles courbes peuvent être réalisés sous forme d'un polygone avec des coffrages cadre dans lesquels des compensations trapézoidales ont été insérées. Les zones de voiles circulaires sont réalisés avec le système de poutrelle de coffrage spécifique. Le rayon requis est atteint grâce à des vérins ajustables reliant les filières entre sections. La courbe du rayon est continue et peut aller de 1,00 m à approximativement 20,00 m. La courbure du coffrage est atteinte grâce à des profilés en bois spécifiques, coupés spécialement pour suivre la courbe du rayon, qui sont ensuite insérés entre le contreplaqué et la poutrelle.

Systèmes de coffrages de dalles

Tout comme le système de coffrage de poutrelles pour voiles, le coffrage de dalles est fait de bois ou de poutrelles métalliques. Il se distingue par sa large gamme d'applications.  

Les tables coffrantes, lesquelles sont normalement utilisées pour des zones plus importantes, sont composées des mêmes éléments standards. Grâce aux larges dimensions des tables, le nombre de panneaux est réduit et facilite ainsi la finition du béton permettant de répondre aux exigences les plus elévées.   

A l'instar des coffrages cadre pour les voiles, le coffrage cadre a été également développé pour la réalisation des dalles. L'avantage principal de ce coffrage cadre pour dalle est son utilisation rapide et sécurisée. Selon les principes de conception, le coffrage pour dalles est divisé en : 

  • coffrage poutrelles pour dalles (par ex. MULTIFLEX)
  • coffrage panneaux pour dalles (par ex. SKYDECK)
  • coffrage poutrelles modulaires pour dalles (par ex. GRIDFLEX)
  • Coffrage de grande taille pour dalles (par ex. Table modulaire, Tables spécifiques)

Pour les dalles, la qualité de la finition béton peut varier pour différentes raisons. Que cela soit les impressions laissées par les panneaux de coffrage utilisés, la qualité, le positionnement ou la taille des peaux coffrantes sélectionnées, tous ces éléments peuvent influencer la qualité du béton. 

Systèmes de coffrage poteaux

Le coffrage poteaux est généralement un dérivé d'un coffrage cadre ou coffrage poutrelles. C'est pourquoi, les caractéristiques spécifiques sont vraiment similaires. Afin de pouvoir satisfaire aux exigences de qualité requises pour les poteaux, il est donc important de bien choisir son système de coffrage. Selon les exigences sur les sections de poteaux, la finition des angles ou de la surface béton, il sera plus judicieux d'utiliser le coffrage cadre ou le coffrage poutrelles. 

Coffrages personnalisés

A travers des formes structurelles extraordinaires, les propriétaires et les architectes ont souvent mis l'accent visuel lors de la construction de bâtiments culturels ou prestigieux avec des exigences de construction très élevées. Les surfaces, dîtes en 3D, peuvent difficilement être réalisées avec un coffrage traditionnel. De plus, souvent les surfaces visibles restantes doivent être réalisées dans les qualités les plus élevées et avec des angles tranchants. Pour ces structures extravagantes, un concept de coffrage personnalisé doit être réalisé pour chaque projet. 

Ce concept de coffrage est développé sur la base d'une modélisation en 3D de l'ouvrage par le fabricant de coffrages. Il consiste en une structure de base statiquement porteuse et d'un coffrage en 3D sur-mesure. Les éléments sont reliés entre eux sur site facilement et positionnés à l'aide de points de mesure, d'axes auxiliaires et d'aide aux levages. L'assemblage des divers éléments in situ est effectué de manière similaire à celle d'un coffrage standard. 


Peaux coffrantes - Conçues pour des surfaces béton

A travers le choix de la peau coffrante, de nombreuses possibilités de design pour la surface béton sont possibles. Dans le processus, la peau coffrante détermine le caractère de la surface béton, indépendamment de tout traitement ultérieur. La personne rédigeant le cahier des charges doit avoir la connaissance détaillée de la peau coffrante, des propriétés du matériau, du revêtement et du processus mais aussi l'interaction avec l'agent de décoffrage et du béton frais. Il doit les prendre en considération lors de la conception. Les spécificités de la surface béton doivent être bien définies afin que l'entreprise de construction puisse prendre en considération tous les aspects concernant le matériel et les applications et pouvoir ainsi sélectionner sans risque la peau coffrante à utiliser. Il doit pouvoir, en outre, évaluer la faisabilité et préciser les tolérances et variations attendues sur les résultats.  

Quatre facteurs qui ont une influence décisive sur la surface béton :

Absorbance de la peau coffrante

Surface béton claire/fonçée    
Texture de la surface texture (structure) Texture de la surface béton 
Jonction peaux coffrantes  Dispositif de grille de la surface béton 
Fixations de la peau coffrante Impressions sur la surface béton

Exemples de projets

Les conceptions structurelles et les méthodes de construction actuelles permettent la réalisation de concepts architecturaux impressionnants. A cet égard, nous souhaitons vous présenter un certain nombre de projets caractérisés par une large gamme de variantes.

Construction de bâtiment

Depuis quelques années maintenant, les architectes ont "re"découvert le potentiel du béton architectonique dans le domaine de la construction en l'utilisant comme élément de design important. En parallèle du développement de matériels de construction et des technologies, les exigences concernant le béton ont elles aussi augmenté de manière significative. Du béton haute résistance, liquide à l'auto-plaçant, le béton facilite la construction d'ouvrage en béton plus mince et avec des formes plus diversifiées. Les voiles et dalles courbes et inclinés sont fréquemment caractéristiques des éléments de design.

L'industrie du coffrage s'est adapté à la situation. Le désir de réaliser des bétons lisses et sans joints est comblé par une gamme de coffrages de larges dimensions.

Les éléments mis en oeuvre sur les parties intérieures protégées ne sont pas soumis aux intempéries, c'est pourquoi le processus de vieillissement de ces surfaces béton prendra beaucoup plus de temps. Les surfaces béton des zones intérieures du bâtiment sont visualisés à des distances très faibles. De ce fait, les détails en seront donc plus accentués. C'est pour cette raison que les architectes demandent fréquemment les classes de béton architectonique SB 3 et SB 4. 

Par conséquent, les architectes et l'entreprise de construction doivent définir ensemble ce qui est réalisable afin d'obtenir le résultat escompté en terme de béton architectonique. Sinon, entre les demandes excessives et les rectifications, cela engendrera des résultats inadéquats et insatisfaisants. 

Centres culturels

Dans le domaine de l'art plus particulièrement, les architectes et les maîtres d'ouvrage préfèrent le béton architectonique car il est le symbole de design. En plus des exigences artistiques pour les surfaces visibles en béton, les formes spécifiques de la structure complète ou des éléments isolés dominent fréquemment les opérations.    

Pendant la phase de conception du coffrage, une attention particulière doit être apportée au niveau des joints et des ancrages, mais aussi à l'alignement ordonné des éléments de coffrage. En effet, les joints entre panneaux et les trous d'ancrage sont souvent considérés comme éléments de design dans le domaine du béton architectonique.

Afin de réaliser une finition uniforme de la surface béton, une attention particulière doit également être apportée lors de la sélection du béton à utiliser et des processus technologiques du béton, en n'oubliant pas les traitements ultérieurs. Si des exigences plus élévées sont demandées sur l'apparence de la surface béton, il est conseillé de changer la peau coffrante dans le coffrage. Si exigé, le modèle d'ancrage peut être complété avec des trous d'ancrage aveugles afin de former un arrangement symétrique soigné.  

Lors d'un appel d'offre sur un projet en béton architectonique dans le domaine de la l'art et de la culture, il est conseillé de prendre en considération les classes de béton architectonique SB3 et SB4 de la carte d'instructions DBV.