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Architectural Concrete – Modern Language of Architects

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.

Partout dans le monde, qu’ils mettent leurs concepts en scène à des hauteurs vertigineuses ou au travers de formes et structures extrêmes, les architectes et les visions qu’ils conçoivent pour la réalisation de musées, de salles de concert, de stades ou de ponts soumettent l’industrie de la construction aux exigences les plus élevées qui soient.

Pour bon nombre de réalisations, le béton architectural est la solution de la modernité, quel que soit le point de vue adopté – économique, esthétique ou génie civil.

PERI procure aide et soutien pratique à ses clients du secteur de la construction pour le choix, la planification et la fourniture de peaux et systèmes de coffrage idéalement adaptés aux impératifs de leur projet. C’est LA solution qui convient en matière de coffrage, quelle que soit la surface bétonnée à réaliser, qu’elle ne nécessite qu’un coffrage standard ou qu’elle exige au contraire un concept particulier. C’est de l’étroite collaboration nouée entre les architectes, les entrepreneurs et les ingénieurs de PERI que naissent les résultats les plus probants.


Réalisation : les principes de base

Le béton architectonique est devenu un des instruments de création les plus importants de l'architecture moderne. Aucun autre matériau de construction ne possède autant de polyvalence. Le béton architectonique est exploité dans presque toutes les facettes de la construction. Grâce au potentiel du béton frais sur le plan du design, il est possible de réaliser à peu près n'importe quelle forme, dans une bonne qualité et de manière économique, avec l'aide du coffrage et du revêtement de coffrage adéquats. Le béton architectonique se répartit en quatre catégories de qualité suivant la brochure de la DBV (fédération allemande du béton), « Le béton architectonique ».

La création d'un élément de conception en béton architectonique est influencée par :

  • le système de coffrage et son revêtement
  • la composition du béton, y compris le type de ciment et d'agrégats
  • les pigments ajoutés
  • le choix de l'agent de décoffrage
  • le traitement ultérieur de la surface par lavage, sablage, polissage ou projection de sable
  • hydrofugation par imprégnation, vernis de couleur, revêtements

Le développement du béton en tant que matériau de construction se poursuit : de nouveaux types de béton (haute résistance, légèrement compacté, auto-compacté, renforcé à la fibre d'acier ou textile) ouvrent la voie à de nouveaux domaines d'application.

La norme DIN 18217 « Surfaces en béton et revêtements de coffrage » est considérée comme le texte de référence pour l'obtention des diverses surfaces bétonnées. La norme ne couvre pas les critères esthétiques, car la production du béton architectonique ne fait l'objet d'aucune réglementation contraignante. C'est logique : comment standardiser les intentions créatives du planificateur ? Il a pour tâche de décrire aussi complètement et aussi clairement que possible ses idées personnelles à propos de l'aspect d'un composant structurel en béton.

Les planificateurs, les gestionnaires de contrats et les entrepreneurs eux-mêmes trouveront un bon support technique dans la brochure DBV « Le béton architectonique », qui définit les catégories spécifiques et les critères correspondants. Il est vivement recommandé d'émettre l'appel d'offres, d'attribuer le marché et de fournir les services sur la base de cette brochure.


L'équipe béton architectonique

Pour le planning et l'exécution des structures et des éléments structurels avec des exigences spéciales quant à la surface du béton, il est primordial que tous les acteurs se synchronisent et collaborent. Les attentes et les exigences des planificateurs et des clients doivent tenir compte de ce qui est possible à l'exécution effective.

Pour un bon résultat, la meilleure solution se situe dans la constitution d'une équipe béton architectonique. Normalement, le contrat n'est pas encore adjugé à la phase de la planification, et l'entrepreneur chargé des travaux n'est pas encore sélectionné définitivement. On consulte les entreprises spécialisées (p.ex. fabricant de coffrage) ou les bureaux d'ingénieurs expérimentés. Le bureau d'ingénieurs retenu peut alors assumer le rôle de coordinateur au sein de l'équipe béton architectonique.


Les systèmes de coffrage

Dans la construction moderne par coffrage, on utilise essentiellement des systèmes de coffrage avec des éléments standard. La compatibilité des composants individuels du système présente plusieurs avantages. D'une part, la logique d'assemblage spécifiée augmente la probabilité d'une utilisation correcte des éléments de coffrage. D'autre part, le nombre d'utilisations possibles sur le chantier est multiplié : l'équipement mobilisé dans le projet de construction est amorti plus vite. Simultanément, le recours à un système de coffrage renforce la sécurité du personnel.

Avec les systèmes de coffrage pour surfaces en béton architectonique, la qualité du coffrage doit être prise en compte. C'est le coffrage de voile qui est le plus couramment proposé par les loueurs. Ici, les éléments individuels du coffrage présentent des taux d'utilisation différents, le cas échéant avec des endroits réparés. Avec un coffrage en location, seules les catégories de béton architectonique SB 1 et SB 2 sont possibles. Les catégories SB3 et SB 4 ne sont pas envisageables, ou seulement dans une mesure limitée avec un coffrage de voile loué comme le PERI MAXIMO.

Les systèmes de coffrage courants peuvent se répartir en plusieurs groupes.

Travaux d’infrastructure

Le béton architectonique est l’un des principaux éléments de conception utilisé lors de l’aménagement de travaux routiers, comme par exemple la construction de ponts, de tunnels ou de murs de soutènements.

Bien souvent, les automobilistes impatients d’atteindre leur destination ne remarquent guère les surfaces bétonnées le long de la route. Raison pour laquelle les architectes intègrent des accents et des formes esthétiques dans leurs créations. Par exemple en utilisant des joints de coffrage créant des formes disparates et distinctes tout au long des différentes phases de la construction.

Il est néanmoins très important de noter que la plupart des composants de ces structures sont exposés aux intempéries. Conditions climatiques qui peuvent accélérer le processus de détérioration et fortement modifier l’apparence de la structure au cours des années.

Système de coffrage de voiles

Ce système de coffrage se compose essentiellement de deux techniques distinctes : le coffrage cadre et le coffrage poutrelle. Le système de coffrage circulaire en est une troisième catégorie.

Le coffrage cadre
Actuellement, environ 70 % des entreprises de construction utilisent des coffrages cadre pour la construction de murs en béton. Le nom de ce système est dérivé du châssis périphérique qui protège les angles des matrices de coffrage de l’usure et de la pression. De ce fait, les joints des parois laissent une empreinte durable dans le béton. De plus, les cadres en acier ou en aluminium sont utilisés pour l'installation des ancrages de coffrage et servent également à fixer les coupleurs de coffrage et les éléments mobiles. PERIO TRIO est l’idée inhérente derrière ce concept de coffrage de voiles. D’autres systèmes de coffrages de voiles proposent des finitions comparables en béton. L’agencement de la trame des parois standards et des tiges d’ancrage varie de 2,70 m à 3,50 m. Les voiles individuelles peuvent être reliées soit verticalement soit horizontalement. Un coffrage cadre est solide, durable et facile à l’emploi grâce à son système d’assemblage préétabli.

Le coffrage poutrelle
Actuellement, l’utilisation des coffrages poutrelles est moins courante que par le passé. Ce système est surtout mis en place pour des applications spécifiques. Le nom de ce système est dérivé des structures en bois ou en acier. Des poutrelles principales, des parois en acier et autres éléments préfabriqués selon les critères présélectionnés constituent les différents éléments du coffrage. Les cales d'acier relient le système et servent également de surfaces d'appui au système d'ancrage.
PERI VARIO GT 24 constitue le principe essentiel des coffrages poutrelles. D’autres systèmes de coffrages poutrelles proposent des finitions en béton comparables. L’agencement de la trame des éléments standards et des tiges d’ancrage peut varier d’un projet à l’autre.

Nous faisons une distinction entre :
A) Les éléments standards
Eléments préfabriqués entreposés dans des parcs locatifs en différents formats, partiellement équipés de membrures répondant à d’éventuelles exigences secondaires ainsi que d’un support pour les matrices de coffrage pour béton architectonique.

B) Eléments caractéristiques de coffrage
Ces éléments destinés à un projet spécifique sont fabriqués selon les critères du client. La matrice (type, taille, fixation), les poutrelles et les parois (espacement) ainsi que l’agencement des tiges d’ancrage sont sélectionnés au choix tout en tenant compte des exigences du système.

Le coffrage circulaire
Des parois courbées peuvent être construites en forme de polygone à l’aide d’un coffrage constitué de bandes trapézoïdales. Les parois courbées sont formées à l’aide d’un système spécifique de coffrage poutrelle. Ce système permet d’atteindre le rayon de flexion requis grâce à des tiges réglables reliant les différentes sections d’ancrage. Les rayons de courbure vont de 1,00 m pour atteindre jusqu’à 20,00 m. La courbure de la matrice est réalisé à l’aide d’un cadre profilé – correspondant parfaitement au rayon de courbure – qui s’emboîte entre la matrice et la poutrelle.

Coffrage de dalles

Tout comme les systèmes de coffrage poutrelle pour la construction de murs, le coffrage de dalles se compose de poutrelles en bois ou en acier. De multiples applications en font un système de prédilection.

Une table de dalles, composée d’éléments identiques, est généralement utilisée pour former une grande surface de dallage. La large superficie des matrices permet de réduire les joints entre les dalles ainsi que d’améliorer la finition du béton, respectant pleinement les exigences du client.

Comparable au coffrage cadre utilisé pour des grandes surfaces, un coffrage de dalles fut également développé pour la construction de dalles. L’atout principal du coffrage de dalles est son utilisation aisée en toute sécurité. Selon le principe de la conception, les coffrages de dalles sont subdivisés en :

  • Coffrage poutrelle pour dalles (p.ex. MULTIFLEX)
  • Coffrage de dalles en aluminium (p.ex. SKYDECK)
  • Coffrage de dalles avec système modulaire (p.ex. GRIDFLEX)
  • Grands coffrages (p.ex. module mural, module personnalisé)

Pour les dalles, la qualité de la surface bétonnée n’est pas toujours identique et ce pour différentes raisons. Dont e.a. l’empreinte des dalles réalisée en fonction du coffrage. Tout comme la qualité, la disposition et la taille des plaques individuelles, fréquemment inspirées par le choix de la matrice et la qualité du béton.

Systèmes de coffrage de poteaux

Le coffrage de piliers ou de supports découle principalement d’un coffrage cadre ou poutrelle. De ce fait, les caractéristiques sont très similaires. Afin de répondre aux critères de qualité requis pour les supports et les piliers, un choix judicieux de coffrage s’impose. En fonction des exigences des sections transversales des piliers, la finition des angles et des surfaces en béton, des coffrages cadres et poutrelles seront utilisés.

Système de coffrage en 3D pour des surfaces à composition libre

Pour créer des structures exceptionnelles, les promoteurs et les architectes ornent des bâtiments culturels ou des structures prestigieuses d’accents esthétiques. Ces prétendues compositions libres en 3D peuvent difficilement être réalisées à l’aide de méthodes traditionnelles de coffrage. L’autre exigence est une qualité de construction et des bordures irréprochables des surfaces visibles. Chacune de ces constructions extravagantes sollicitent un coffrage individuel sur mesure.

La création de ces coffrages se fait à l’aide d’un module en trois dimensions fourni par un fabricant de coffrages. Il se compose d’éléments étayés statistiquement formant un coffrage en 3D. Chaque élément individuel s’intègre aisément sur le chantier pour ensuite être positionné à l’aide de points de ralliement, d’axes auxiliaires et de systèmes de montage. L’utilisation sur place est identique à celle d’un coffrage traditionnel.


Peau du coffrage – Conception de surfaces en béton

En choisissant judicieusement la peau du coffrage, il est possible de structurer la surface du béton suivant un grand nombre de finitions. Au cours du processus, c’est cette peau qui détermine le caractère que revêtira le béton – indépendamment du traitement qu’il subira par la suite. La personne chargée de rédiger les appels d’offres doit disposer d’une connaissance pointue des revêtements possibles ainsi que des propriétés du matériau, des enduits et du traitement, mais aussi de l’interaction avec le produit de démoulage et le béton frais, et elle doit en tenir compte dans sa planification. Les spécifications relatives à la surface bétonnée doivent être parfaitement définies de manière à ce que l’entrepreneur puisse prendre en considération tous les aspects se rapportant aux matériaux et aux applications sans courir de risques au moment de choisir la peau de coffrage à utiliser. En outre, il doit être capable d’évaluer la faisabilité du projet et de préciser quelles sont les tolérances et marges attendues au niveau des résultats finals. Voici quatre facteurs propres au revêtement du coffrage qui exercent une influence décisive sur la surface du béton :

Le pouvoir absorbant de la peau

Surface du béton claire/foncée    

La texture de la surface (structure)

Surface du béton texturée

Les joints de la peau

Disposition du maillage à la surface du béton

La fixation de la peau

Impressions apparaissant à la surface du béton

 

 

 

 


Exemples de projets

Aujourd'hui, la conception structurelle et les méthodes de construction permettent des réalisations architecturales impressionnantes. Dans cette perspective, nous tenons à vous présenter un échantillon de projets faisant appel à un éventail de variantes.

Construction générale

Au cours des dernières années, les architectes ont redécouvert le potentiel des constructions en béton ainsi que sa fonction ornementale. En parallèle au développement des matériaux de constructions et des procédés technologiques, les exigences se sont nettement accrues. La résistance ainsi que la fluidité du béton auto-compactant facilite la réalisation de constructions en béton aux formes variées de plus en plus stylées. Les murs courbés et dalles inclinées forment très souvent des éléments décoratifs. L’industrie de la construction de coffrages s’est adaptée à cette évolution. La volonté de créer des surfaces en béton lisses, sans joints apparents est atteinte grâce à un large choix de matrices.

Comme les zones intérieures sont protégées des intempéries, la détérioration des surfaces en béton est nettement plus lente. Mieux vaut envisager des zones en béton à l’intérieur d’un bâtiment pour des petites surfaces. Ce qui permet également d’accentuer certains détails. Pour ce faire, les architectes utilisent souvent du béton architectonique du type SB3 ou SB4.

Par conséquent, les architectes urbanistes étudient en collaboration avec les promoteurs, les différentes possibilités afin de réaliser la finition requise en béton architectonique. Dans le cas contraire, des résultats inadéquats ou insatisfaisants entraineront des exigences excessives suivies de travaux de réparation.

Monuments culturels

Particulièrement dans le secteur des monuments culturels, les architectes et les promoteurs préfèrent utiliser du béton architectonique pour les éléments décoratifs. En dehors des exigences artistiques relatives aux surfaces visibles en béton, les formes particulières des structures en béton ou des composants individuels dominent généralement les procédures.

Lors de la planification du coffrage, une attention particulière sera portée à la discrétion des joints et au motif des tiges ainsi qu’à l’aménagement des différents éléments du coffrage. Lors de l’utilisation de béton architectonique, le jointoiement des parois, le motif des tiges ainsi que la formation des points d’ancrage forment des éléments décoratifs importants. 

Afin d’assurer une finition parfaite de la surface en béton, il faudra veiller à sélectionner quel type de béton choisir, tout comme le procédé technologique complet et tout autre traitement ultérieur. Si l’apparence des surfaces en béton nécessite des exigences accrues, il convient d’installer des nouvelles matrices dans le coffrage. Si nécessaire, le motif d’ancrage peut être complété par des points d’ancrage  invisibles afin d’obtenir une finition symétrique irréprochable.

Lors des appels d’offres pour la construction de monuments culturels en béton architectonique, il est recommandé de prendre en considération du béton architectonique du type SB3 et SB4 tel qu’indiqué sur la fiche d’instruction de la DBV (Fédération Allemande du Béton).