La plupart du temps, la mise en œuvre des coffrages verticaux industriels permet de garantir la stabilité du coffrage par rapport à la poussée du béton. Parfois, il est nécessaire de dimensionner les ancrages du coffrage afin de reprendre cette poussée. Il devient alors nécessaire de la connaître.
Comment le béton frais agit-il sur le coffrage ? Que vaut la pression exercée par le béton ?
Le comportement du béton plastique se situe entre un liquide et un solide. La poussée hydrostatique due à la plasticité du béton, de stabilisation de l’affaissement du béton et l’effet de voûte à sa base.
La poussée hydrostatique : le béton pousse le coffrage à l’horizontale. L’intensité de cette poussée est égale à la pression exercée par la masse du béton, soit 25 kN/m². La poussée hydrostatique est directement proportionnelle à la hauteur (h) du béton à couler. Au sommet du coffrage, elle est nulle. Puis elle croit proportionnellement à la profondeur du coffrage pour atteindre sa valeur maximale à 3,50 m au fond de coffrage avec une valeur de 3,50 m x 25 kN/m² = 87,5 kN/m.
Jusqu’à 2,60 m, cette pression prend la forme d’un triangle (la poussée est triangulaire). Au-delà de 2,60 m, la pression devient rectangulaire (pression uniformément répartie). La poussée du béton agit comme un liquide, mais elle est limitée par la plasticité du béton (cohésion des grains entre eux). En effet, si l’on décoffre immédiatement, on constate que le béton ne s’étale pas complètement, mais s’affaisse uniquement en suivant sa plasticité (cône d’Abraham). Cela signifie que plus le béton est plastique, plus la pression augmente.
La vitesse de coulage influe également à la poussée. Plus la vitesse de coulage est rapide plus le béton se comportera comme un liquide, la pression sera donc plus forte.
D’autre part, plus le coffrage est large plus le béton s’étale, ce qui réduit la poussée. L’effet de voûte limite la poussée en pied de coffrage. À partir de 2,60 m, le béton ne se comporte plus comme un liquide.
| Désignation | Unité |
|---|---|
| Vitesse (V) | Mètre par heure [m/h] |
| Température ambiante (Ѳ) | Degré [°] |
| Temps (T) | Heure [h] |
| Pression du béton frais (P) | Décanewton par mètre carré [daN/m²] |
| Masse volumique du béton (d) | Kilogramme par mètre cube [2400 kg/m3] |
Vitesse de levée :
- Les voiles de 0,40 m d’épaisseur sont coulées par tranche de 11,25 m. Le béton est coulé par benne de 1,25 m3. La benne est vidée de façon répartie sur la longueur du coffrage en moyenne en 4 minutes.
- La benne est donc vidée sur une surface de
. - La levée du coulage par benne vaut donc
. - La vitesse de levée vaut
.
- La benne est donc vidée sur une surface de
- Une voile de 0,20 m d’épaisseur est coulée par tranche de 3,50 m. Le béton est coulé par benne de 0,350 m3. La benne est vidée de façon répartie sur la longueur du coffrage en moyenne en 6 minutes.
- La benne est donc vidée sur une surface de
. - La levée du coulage par benne vaut donc
. - La vitesse de levée vaut
.
- La benne est donc vidée sur une surface de
Remarque : pour un voile classique la poussée globale du béton frais sur une bande de 1 m de large vaut 40 à 78 kN, suivant plusieurs critères tels la vitesse de bétonnage, la fluidité du béton et la granulométrie.
Cela représente une masse de 4 à 8 t par largeur de 1 m. Cela montre l’importance du problème de la stabilité des coffrages par rapport à la poussée du béton.
Quels effets cette poussée produit-elle sur le coffrage ?
La charge est horizontale et sa résultante ne s’applique pas en pied de coffrage. La poussée produit donc deux effets.
- Elle pousse le coffrage horizontalement, ce qui peut provoquer une translation horizontale du coffrage.
- Le fait que la résultante ne soit pas au niveau du pied du coffrage entraîne une tendance au basculement du coffrage. Elle génère un moment sur le coffrage.
La stabilité du coffrage est obtenue lorsque les ancrages compensent la poussée horizontale et le basculement du coffrage.
| 1N = 0,102 kg | 1 N | 0.100 kg | |
| 1 daN | 10 N | 1.00 kg | |
| 1 kN | 100 daN | 1000 N | 100.00kg |
| 10 kN | 1000 daN | 10000 N | 1000.00 kg |
| 1 kg | 10 N | 1 daN | 0.01 kN |
| 10 kg | 100 N | 10 daN | 0.1 kN |
| 1000 kg | 10000 N | 1000 daN | 10 kN |
| 10000 kg | 100000 N | 10000 daN | 100 kN |
| Béton plastique damé | Béton vibré | Béton fluide | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Hauteur h de béton frais [m] |
Pression [daN] |
Hauteur h de béton frais [m] |
Pression [daN] |
Hauteur h de béton frais [m] |
Pression [daN] |
| 0,10 | 80 | 0,10 | 250 | 0,10 | 180 |
| 0,25 | 210 | 0,25 | 675 | 0,25 | 450 |
| 0,50 | 415 | 0,50 | 1250 | 0,50 | 900 |
| 1,00 | 830 | 1,00 | 2600 | 1,00 | 1800 |
| 1,50 | 1245 | 1,50 | 2775 | 1,50 | 2700 |
| 2,00 | 1660 | 2,00 | 2950 | 2,00 | 3600 |
| 2,50 | 2075 | 2,50 | 3125 | 2,50 | 4500 |
| 3,00 | 2490 | 3,00 | 3300 | 3,00 | 5400 |
| 3,50 | 2905 | 3,50 | 3475 | 3,50 | 6300 |
| 4,00 | 3320 | 4,00 | 3650 | 4,00 | 7200 |
La hauteur (h) de béton frais est mesurée dans le cas d’un coffrage de dalle, par la distance verticale entre la surface du béton et le coffrage. Dans le cas du béton banché, par la distance verticale entre la surface du béton et le centre de la partie du panneau inférieure en contact avec le béton frais.
Formules de la pression du béton :
-
avec h la hauteur du coffrage et d la densité du béton. -
avec a et b les coefficients du vitesse de coulage et V la vitesse de coulage.
| Température (Ѳ) [°C] | V ≤ 2m/h | V > 2 m/h | ||
|---|---|---|---|---|
| a | b | a | b | |
| Ѳ ≤ 5° | 2 | 1,25 | 4,1 | 0,2 |
| Ѳ 15° | 2 | 1,00 | 3,6 | 0,2 |
| Ѳ ≥ 25° | 2 | 0,85 | 3,3 | 0,2 |
Nota : les valeurs fournies ci-dessus seraient à réduire de 1% par degré C pour Ѳ >15° et à augmenter de 2% par degré pour Ѳ <15 (Ѳ température du béton dans le coffrage).
Valeurs mesurées par une température ambiante de 15 °C.