Poussée du béton frais

Claude PRECHEUR

POUSSÉE DU BÉTON FRAIS

La plus part du temps la mise en oeuvre 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 connaitre.
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’horizontal. 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 du béton à couler, h. 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, en fond de coffrage avec une valeur de 3.5 x 25 = 87.5 kN/m. Jusqu’à 2,60 m cette pression représente un triangle, au delà de 2,60 m la pression représente un rectangle. La poussée du béton agit comme un liquide mais est limitée grâce à la plasticité du béton (cohésion des grains entre eux. En effet si l’on décoffre de suite, on s’apercevrait que le béton ne s’étalerait pas entièrement mais s’affaisserait uniquement suivant sa plasticité. (Cône d’Abraham). Ce qui veut dire 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. A partir de 2.60 m le béton ne se comporte plus comme un liquide
Les unités utilisées
V = vitesse en mètre par heure ; Ѳ = température ambiante ; T = temps en heure
P = pression du béton frais en daN/m² ; d = Masse volumique du béton = 2400 kg/m3

Vitesse de levée :

Les voiles de 0.40 m d’épaisseur sont coulés 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 11.25 x 0.40 = 4.50 m².
La levée du coulage par benne vaut donc : 1.25/4.50=0.30 m.
La vitesse de levée vaut : 0.30/4=0.075 m/minute, soient : 0.075 x 60=4.5 m/h.


Un voile de 0.20 m d’épaisseur est coulé 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 3.50 x 0.20=0,70 m².
La levée du coulage par benne vaut donc : 0,350/0.70=0.50 m.
La vitesse de levée vaut : 0.50/6=0.083 m/minute, soient : 0.083 x 60=5 m/h


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 : tel vitesse de bétonnage, fluidité du béton et granulométrie
Cela représente une masse de 4 à 8 tonnes par largeur de 1 m ! Cela montre l’importance du problème de la stabilité des coffrages par rapport à cette poussée.
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 n’est pas en pied de coffrage, la poussée tend à faire basculer le coffrage. Elle produit un moment sur le coffrage.
La stabilité du coffrage est obtenue lorsque les ancrages compensent la poussée horizontale et le basculement du coffrage.

Tableau :

Tableau de conversions arrondies
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
Type de béton. Hauteur h de béton frais, en mètre (1)
0.10 0.25 0,50 1,00 1,50 2,00 2,500 3,00 3,50 4,00
Béton plastique damé 80 210 415 830 1245 1660 2075 2490 2905 3320
Béton vibré 250 675 1250 2600 2775 2950 3125 3300 3475 3650
Béton fluide 180 450 900 1800 2700 3600 4500 5400 6300 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 inférieur en contact avec le béton frais.
p (pression) = h x d (densité) ou P = a+bV
On retiendra toujours la plus petite valeur

Tableau de valeurs a+bV (coefficient X vitesse de coulage)
Nota : Les valeurs fournies ci-dessous 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)

Ѳ température °C. V ≤ 2m/h V > 2 m/h
a bV a bV
Ѳ ≤ 5° 2 + 1,25.V 4,1 + 0,2.V
Ѳ 15° 2 + 1,00.V 3,6 + 0,2.V
Ѳ ≥ 25° 2 + 0,85.V 3,3 + 0,2.V
Hauteur du béton frais. Vitesse de bétonnage (mètre par heure)
3,00 m 1,80 m 1,20 m 0,60 m 0,30 m
0.30 800 800 800 800 800
0.60 1600 1600 1600 1600 1600
0.90 2600 2600 2600 2500 2200
1.50 3400 3400 3300 3200
1.80 3800 3700 3600 2800
2.10 4000 3900 3500
2.40 4100 3700 3000
2.70 4000
3.00 3800
3.30 3600

Valeurs mesurées pour une température ambiante de 15°C