Solutions préfabriquées en béton Cadresengenharia.mota-engil.pt/wp-content/uploads/2016/12/Brochura_Box...l’exécution des têtes de ces ouvrages, ou encore pour le système de

CadresSolutions préfabriquées en béton

CadresLa solution Cadres est une solution traditionnelle préfabriquée pour l’exécution des structures de type cadre enterré en béton armé, que Mota-Engil Engenharia Prefabricados produit depuis les années 1980.

Le vaste domaine d’utilisations de ces pièces et les diverses demandes des marchés ont conduit au développement de plusieurs solutions, tant pour la structure en elle-même que pour l’exécution des têtes de ces ouvrages, ou encore pour le système de calcul utilisé.

Il convient de noter que Mota-Engil Engenharia Prefabricados intervient depuis la conception jusqu’à l’assemblage de ce type de structures, en couvrant tout le projet et son dimensionnement, sa commercialisation et sa production.

La production de ces pièces est faite en conformité avec la norme de marquage CE pour ce type de structures (CE EN 14844) et avec la norme générale pour les produits préfabriqués (EN 13369).

Chaque ouvrage de Cadre est dimensionné au cas par cas, en fonction des sollicitations, statiques ou dynamiques en question (ex.: routier, ferroviaire, zones sismiques ou autres), étant, donc, le plus adéquat pour les divers types d’utilisation en termes de charges. Il est aussi possible d’exécuter ces ouvrages avec des hauteurs de remblai nulles (on peut poser directement le revêtement sur la dalle, sous réserve de dispositions complémentaires) ou, au contraire, des profondeurs de plusieurs dizaines de mètres où la hauteur maximale permise dépend de la largeur et de la section.

Dans le cas de structures enterrées sous des voies n’ayant aucune hauteur de remblai, ou très peu, les sections plus larges permettent l’exécution de corbeaux continus afin de soutenir les dalles de transition.

Mota-Engil Engenharia Prefabricados a plusieurs méthodes de calcul développées pour ces structures selon les spécifications de chaque ouvrage, les exigences du contrôle et du client, le pays dans lequel on opère et les règlements à prendre en considération (ex. : EUROCODES et SETRA).

Notre bureau d’étude peut développer le projet ou fournir le soutien approprié aux concepteurs dans la préparation de leurs projets. Pour ce faire, il est nécessaire de connaître les caractéristiques géométriques de l’ouvrage (la section de la structure, la hauteur de remblai ou éventuellement des données pour la mise en œuvre de l’ouvrage) et les données relatives aux terrains de fondation, aux charges et aux possibles remblais spécifiques préconisés.

2

La solution

1

1. PA3 – RD120 – AURILLAC

Chaque ouvrage de Cadreest dimensionné au cas par cas, en fonction des sollicitations, statiques ou dynamiques en question, étant, donc, le plus adéquat pour les divers types d’utilisation en termes de charges.

MOTA-ENGIL ENGENHARIA PREFABRICADOS

3

Application

Ces structures servent à mettre en place des ouvrages enterrés tels que les ouvrages d’écoulement, les galeries techniques, les passages pour piétons, engins agricoles, véhicules, écoducs ou bassins de rétention d’eau.

La section de ces structures est traditionnellement composée par deux pièces en “U” superposées (un “U” sur un “U” inversé) ou, pour des sections petites, seulement par une seule pièce Cadre fermé. Pour les sections très petites ou pour l’exécution de bassins de rétention d’eau, la section sera constituée par une pièce en “U” et une dalle de couverture. Dans le cas où la section consiste en une seule pièce en “U” (sans la dalle de couverture), ces structures pourront être utilisées pour l’exécution de canaux hydrauliques à ciel ouvert.

Types de section En cadre fermé

Deux pièces en “U” superposées

Une pièce en “U” (en canal ou avec une dalle de couverture)

1. CADRE FERMÉ – SECTION EM 37

2. DEUX PIÈCES EN “U” SUPERPOSÉES

3. UNE PIÈCE EN “U” ET UNE DALLE DE COUVERTURE

4. CANAL EN “U” À CIEL OUVERT

1

2 4

3

Solution Cadres

4

Type de section

Section en cadre fermé

Le tableau suivant présente les caractéristiques géométriques des sections disponibles en cadre fermé.

Dans le cas des ouvrages hydrauliques, ce type de solution a comme principal avantage l’absence de joints longitudinaux, permettant une imperméabilisation plus efficace et rapide, et que la structure entre en fonctionnement dans un court espace de temps.

Ce type de section est conditionné par la hauteur disponible de transport, c’est la principale raison de la réduction de la gamme des sections existantes.

Sections Largeur intérieure (m)

Hauteur intérieure (m) Épaisseur (m) Longueur

pièces (m)

E 1,000,60 0,20 2,35

1,00 0,14 1,75

EM 1,25 0,75 0,20 2,35

M 1,50 1,50 0,17 1,75

L 2,00 2,00 0,2 1,75

Sections en cadre fermé

1. SECTION EN CADRE FERMÉ

2. CADRE FERMÉ DOUBLE – LGV BRETAGNE – PAYS

DE LA LOIRE

1

2

90º1,75 ou 2,35

Variable

1,75 ou 2,35

Variable


5

Section en deux pièces en “U” superposées

Le tableau ci-dessous présente les sections disponibles des Cadres composés de deux pièces en “U”, où les lettres correspondent à une série avec une largeur intérieure fixe.

En plus de ces sections actuelles, il est toujours possible de concevoir d’autres sections sur étude spécifique.

On peut également concevoir des galeries de sections multiples (double, triple, etc.). Pour cela, les structures sont montées en parallèle avec un petit espacement entre elles, qui sera ensuite rempli avec du béton.

Sections Largeur intérieure (m)

Hauteur intérieure (m)

Hauteur dalle (cm)

Largeur piédroits (cm)

Longueur maximale pièces (m)

E 1,00 1,00 a 2,00 max.: 25 / min.: 10 max.: 20 / min.: 16 2,50

M 1,50 1,00 a 2,50 max.: 25 / min.: 10 max.: 20 / min.: 16 2,50

L 2,00 1,50 a 2,50 max.: 50 / min.: 20 max.: 30 / min.: 16 2,50

SL 2,50 1,50 a 2,50 max.: 50 / min.: 20 max.: 35 / min.: 20 2,50

XL 3,00 1,50 a 4,00 max.: 45 / min.: 25 max.: 27 / min.: 20 2,50

XXL 3,50 1,50 a 4,00 max.: 45 / min.: 25 max.: 27 / min.: 20 2,50

IV 4,00 2,00 a 4,00 max.: 45 / min.: 25 max.: 27 / min.: 20 2,35

IVM 4,50 3,00 a 5,00 max.: 45 / min.: 30 max.: 35 / min.: 35 2,00

V 5,00 3,00 a 5,00 max.: 45 / min.: 30 max.: 35 / min.: 35 2,00

VM 5,50 1,50 a 6,50 max.: 55 / min.: 30 max.: 45 / min.: 30 2,50

VI 6,00 1,50 a 6,50 max.: 55 / min.: 30 max.: 45 / min.: 30 2,50

VIM 6,50 1,50 a 6,50 max.: 55 / min.: 30 max.: 45 / min.: 30 2,50

VII 7,00 1,50 a 6,50 max.: 55 / min.: 30 max.: 45 / min.: 30 2,50

VIIM 7,50 1,50 a 6,50 max.: 55 / min.: 30 max.: 45 / min.: 30 2,50

VIII 8,00 1,50 a 6,50 max.: 55 / min.: 30 max.: 45 / min.: 30 2,50

VIIIM 8,50 1,50 a 6,50 max.: 55 / min.: 30 max.: 45 / min.: 30 2,50

IX 9,00 1,50 a 6,50 max.: 55 / min.: 30 max.: 45 / min.: 30 2,50

IXM 9,50 1,50 a 5,00 max.: 55 / min.: 30 max.: 45 / min.: 30 2,50

Remarque 1: Dans les pièces ayant le système mâle-femelle, la longueur usuelle est du 2,35 m, excepté dans le cas des sections IVM et V qui mantiennent la longueur de 2,00 m.Remarque 2: D’autres sections et dimensions de dalle/piédroits pourront être étudiées selon la demande du client.

L-int

H-i

nt

H-i

nt

L-Comp.

1. SCHÉMA TYPE DE CADRE AVEC PIÈCES EN “U”

SUPERPOSÉES

Largeur intérieure

Longueur

Hau

teur

inté

rieur

e

Hau

teur

inté

rieur

e

Solution Cadres

6

Type de section

Section d’une pièce en “U” pour canal ouvert ou avec dalle de couverture

La solution d’une pièce en “U” permet l’exécution des canaux d’eau à ciel ouvert. Chaque “U” aura une dalle de couverture, il est possible de faire des sections de très petites dimensions ou des bassins de rétention d’eau enterrés. Dans le cas de ces derniers et étant donné la nécessité d’assurer une étanchéité totale, on utilise des systèmes d’imperméabilisation avec des joints transversaux et avec des caractéristiques spécifiques basées sur la compression mécanique.

1. SCHÉMA TYPE DE CADRE EN CANAL

AVEC DALLE DE COUVERTURE

4ª

Positionnement d’un autre cadre complet.

Piècemétallique

Boudin

Scellement avecdu mortier

5ª

Montage des liaisons métalliques et scellement avec du mortier.

Pièce inférieure"U"

1ª

Pose de la pièce cadre inférieure (U).

Bandecaoutchouc

Bande caoutchouc

Aciers

Pièce supérieure (Dalle)2ª

Pose de la pièce supérieure (Dalle).

Scellement avec du mortier

Boudin

3ª

Liaison entre les pièces avec des acierset scellement avec du mortier plus

positionnement du boudin.

1


7

3 4 5

1. et 2. SCHÉMA EN COURBE

3., 4. et 5. PIÈCES EN COURBE

Vue en Plan

0,06

1,82

3,4443,444

0,950 0,06

0,06 0,06

Vue B (Mâle)

Vue

A (F

emel

le)

0,16Vue 3D

1,223

2,34

Structures en courbe

Il est également possible de construire des ouvrages Cadres avec des changements de direction sur plan, sur étude spécifique et avec l’exécution des pièces à extrémité biaisée (pour les angles), de manière à adapter la solution aux contraintes du projet.

Ci-dessous, nous présentons un schéma de ce type de pièces.

2

1

Solution Cadres

8

Extrémités et Murs en Aile

Extrémités et Murs en Aile

Les extrémités de ces ouvrages sont généralement composées de têtes prévues à cet effet ou de murs en aile. Il existe plusieurs solutions disponibles: la construction de ces têtes à partir de murs préfabriqués, avec bétonnage sur place d’un radier (solution utilisée sur des ouvrages hydrauliques de section courte), ou la construction de murs en “T” conçus dans ce but, ou encore à partir de murs avec des contreforts.

De manière à réduire l’impact visuel des extrémités et des murs en aile dans le milieu environnant, les parois peuvent inclure différents types de relief.

1

2

Les parois peuvent inclure différents types de relief de manière à réduire l’impact visuel dans le milieu environnant.

1. PA2 – RD 120 – AURILLAC

2. DÉTAIL DU MUR PA2 – RD 120


9

Type 1 Murs pour des sections jusqu’à 3,00 m

1

Murs en Aile Type 1Vue 3DSans Èchelle

Radier "sur place"

Mur Gauche Préfabriqué

BouchePréfabriquée

Cadre

Bêche "sur place"

Béton de proprété sous les Cadres, Radier et la Bêche

Mur DroitPréfabriqué


Cadre

Murs en aile Préfabriqués

Radier "sur place"

Beche "sur place"



Cadre

Murs en Aile Préfabriqués



Semelle en béton armé

A

A

A

ACoupe A-A

Coupe A-A

Type 3 Murs pour des sections entre 5,50 m et 6,50 m

2


Radier "sur place"



Cadre

Bêche "sur place"




Cadre


Radier "sur place"

Beche "sur place"



Cadre





A

A

A

ACoupe A-A

Coupe A-A

2


Radier "sur place"



Cadre

Bêche "sur place"




Cadre


Radier "sur place"

Beche "sur place"



Cadre





A

A

A

ACoupe A-A

Coupe A-A

Type 2 Murs pour des sections entre 3,00 m et 5,50 m

Solution Cadres

10

Production

1

2

3

Production

Les matériaux couramment utilisés dans la fabrication de ces pièces sont le béton de résistance C30/37 et l’acier B500C. En cas de spécifications particulières, plus restrictives, les matériaux peuvent être modifiés (par exemple, pour le marché français on utilise habituellement du béton C40/50 XC4 XF1).

Le béton est produit dans les usines de Mota-Engil Engenharia Prefabricados, à Nelas ou à Rio Maior, au Portugal. Il est fabriqué à partir de ciment Portland de classe 42.5 ou 52.5 ensilé en vrac, avec des agrégats d’origine calcaire ou granitique, non réactifs, ayant de bonnes caractéristiques mécaniques et de rupture. On peut ajouter un additif afin de réduire l’eau de gâchage et atteindre une haute résistance initiale, sans préjudice de la résistance finale.

Le bétonnage est effectué en continu pour chaque pièce, les moules ayant des vibreurs à haute fréquence incorporés.

Le béton utilisé permet le décoffrage des pièces 16 à 18 heures après le bétonnage avec une résistance minimale de 15 MPa.

La manipulation des pièces s’effectue en utilisant des ancrages de type cheville à clou, certifiées, soigneusement placés. Dans les pièces en “U”, les éléments destinés à être placés en bas sont retournés et stockés déjà dans cette position.

Avant d’être expédiées, les faces extérieures des pièces en contact avec le sol sont peintes en utilisant l’émulsion de bitume.

Le processus de production décrit est effectué en respectant le système de qualité mis en place par Mota-Engil Engenharia Prefabricados, qui couvre les propriétés des matériaux autant que le respect des tolérances dimensionnelles, conformément à la norme de marquage CE EN 14844 et à la norme concernant les règles générales qui s’appliquent aux produits préfabriqués en béton - EN 13369.

Set parametersBar diameter D = 8 mm

StatisticNumber of measured bars N = 11Average measured cover m = 38.0 mmStandard deviation sa = 1.4 mmMaximum of measured covers Max = 41 mmMinimum of measured covers Min = 36 mmSpan R = 5 mm

Measured covers [mm]38 36 37 39 38 39 38 38 4138 36

Le béton est produitdans les usines de Mota-Engil Engenharia Prefabricados, à Nelas ou à Rio Maior, au Portugal.

Cover [mm

]0

1020

3040

4

1. ASSEMBLAGE DE L’ARMATURE

2. PLACEMENT DES CALES

3. DÉMOULAGE DE LA PIÈCE

4. MESURE D’ENROBAGE


11

Travaux sur le site

MontageLe montage est effectué par une équipe spécialisée de Mota-Engil Engenharia Prefabricados. Pour cela, on utilise couramment comme moyens de manutention des grues mobiles dont la capacité dépend du tonnage des pièces ou, dans le cas de pièces plus petites, des engins plus légers tels que des camions-grues, des potences pivotantes ou même des chargeuses pelleteuses.

Le rythme de montage est généralement élevé et on peut facilement atteindre le montage de 15 à 20 modules par jour pour les plus petites sections.

Pendant la phase de préparation de la pose, il faudra que l’accès au site soit garanti aux camions et aux moyens de manutention. Avant même l’installation des Cadres, une attention particulière est donnée à la fondation de l’ouvrage, qui dépendra des efforts exercées par la structure, des types de sols détectés et des assises admissibles.

Dans le cas où les terrains de fondation n’ont pas une capacité portante suffisante, on préconise un remplacement des sols, bien que d’autres solutions soient applicables selon le type de sol et les efforts en question (par exemple, l’exécution de pré-chargement).

On définit comme fondation minimale de ces structures une couche de concasse 0/20 insensible à l’eau bien compactée et nivelée, ayant généralement 20 cm d’épaisseur.

Si l’on opte pour l’exécution d’une couche de réglage en béton ou même une dalle en béton sous ces éléments avant la pose des Cadres, du sable fin devra être appliqué afin de permettre de maximiser la surface de contact des pièces.

Lorsqu’on l’applique sous terre, la largeur de l’excavation doit être définie en fonction du type de terrain et du besoin d’espace nécessaire pour assurer un montage adéquat et l’étanchéité. Notez que le type d’excavation peut également influer sur le type de calcul à faire.

Dans le cas des Cadres réalisés à partir de deux “U”, le montage doit être fait de sorte qu’il y ait un chevauchement parfait entre les deux pièces d’un même module, afin que les joints verticaux entre les pièces soient continus sur toute la hauteur du module. On évite ainsi l’introduction éventuelle d’efforts situés sur les pièces et, par conséquent, de fissures.

Après l’assemblage des pièces, les cavités où se situent les ancrages de manutention doivent être scellées.

1

2

3

54 6

Le rythme de montage est généralement élevéet on peut facilement atteindre le montage de 15 à 20 modules par jour pour les plus petites sections.

1. PRÉPARATION DU TERRAIN AVANT POSE

2. POSE DES PREMIÈRES PIÈCES CADRES

3. CORPS DE L’OUVRAGE

4. POSE DE LA TÊTE

5. OUVRAGE PRÊT POUR LA POSE DES MURS EN AILE

6. OUVRAGE COMPLET ET PRÊT POUR LE

REMBLAI

Solution Cadres

12

Travaux sur le site

ÉtanchéitéL’étanchéité des joints peut ou non être facultative, selon le type d’utilisation de l’ouvrage.

Mota-Engil Engenharia Prefabricados préconise habituellement, pour un minimum d’étanchéité, l’application à chaud d’une toile asphaltique d’environ 30 cm de large sur tous les joints, du côté extérieur des pièces.

Cette toile peut être protégée ou non par un géotextile, avant d’exécuter les remblais latéraux.

Concernant les ouvrages hydrauliques, de type Cadre fermé de section courte, on applique généralement un joint compressible en caoutchouc sur le contour des joints transversaux mâle-femelle.

À l’extérieur, on applique la toile décrite précédemment. Lorsque la section a des dimensions qui le permettent, on applique par l’intérieur un mastic sur un fond de joint le long des joints transversaux (sauf pour les joints de plafond).

Dans le cas des ouvrages hydrauliques avec application de deux “U”, les joints intérieurs longitudinaux et transversaux sont traités avec un mastic sur un fond de joint (sauf pour les joints de plafond) et on applique à l’extérieur la toile décrite précédemment. Afin de pallier à l’absence d’une toile externe sur la dalle inférieure, on applique également un joint compressible en caoutchouc le long de la dalle inférieure qui remonte le long des parois sur près de 20 cm au moins.

Dans les Cadres de plus grandes dimensions, on place un néoprène sur le joint longitudinal mâle-femelle afin de mieux répartir les charges.

Les photographies et les schémas suivants montrent la solution d’étanchéité décrite ci-dessus.

Types d’étanchéité Intérieure Intérieure + Extérieure Joints avec compression mécanique

Solution d’étanchéitépour le cas particulier des bassins de rétention d’eau enterrés.

h

0,10 0,10

B

B

C

C

A

A

Écranasphaltique

Cordonboudin

Primaireécran

Primaireécran

Jointlongitudinal

Étanchéitéjointinférieur

Jointlongitudinalet transversal

Cordonroundex

Cordonroundex

WW/2

W = max: 25 mm min: 10 mm

Profond. max:25 mm

Peintureasphaltique (en usine)

Joint inférieur

Écranasphaltique

Écranasphaltique


13

Avant d’effectuer le remblai, il est préférable, pour les Cadres de grandes dimensions, de placer des drains au niveau de la dalle inférieure et à l’extérieur de l’ouvrage. Ces drains devront être enveloppés dans une couche de gravier et le tout dans un géotextile.

L’exécution des remblais doit être faite de façon symétrique et par couches ne devant pas dépasser un dénivelé de plus de 50 cm. Le compactage des remblais doit être soigné auprès de la structure, sans détériorer les toiles d’imperméabilisation, et ne peut pas être effectué par des moyens mécaniques lourds. Les matériaux de remblai devront être adaptés à cet effet, ne contenant pas de grands éléments supérieurs à 20 mm.

Le remblai pourra ne pas être symétrique dans le cas où cela est préalablement recommandé au cours de l’exécution du projet et quand il n’y a pas d’autre alternative.

1. APPLICATION DU MASTIC

2. NETTOYAGE ET AMÉLIORATION DE LA SURFACE

3. JOINT FINALISÉ

2 3

Les emboîtements longitudinaux entre deux pièces en “U” sont toujours de type mâle-femelle, tandis que les emboîtements transversaux de tous les types de sections peuvent être lisses (bout à bout) ou mâle-femelle aussi.

1

Solution Cadres

14

Avantages

PA 3 – RD 120 – AURILLAC

Avantages

Les avantages sont multiples, que ce soit d'un point de vue économique ou technique:

La solution en soi présente un excellent rapport qualité/prix;

La qualité finale des pièces est garantie par le respect d’un système de qualité rigoureux, avec contrôle du béton, des armatures, de la géométrie des pièces et de l’ensemble du processus de production;

Le processus de construction et l’utilisation de béton de haute performance permettent l’utilisation d’épaisseurs plus réduites, ce qui entraîne une économie de matériaux;

Réduction de la mobilisation des ressources humaines et matérielles pour exécuter l’ouvrage face à la solution de construire la structure sur place;

Grande rapidité d’exécution, avec moins d’interférences sur les endroits auxquels seront placées les structures, permettant un démarrage rapide des travaux;

S’agissant d’une structure préfabriquée, le temps requis pour que la structure devienne opérationnelle correspond seulement au temps nécessaire à l’exécution des travaux;

L’utilisation de moules métalliques donne une finition très lisse aux pièces, avec une belle esthétique, et, dans le cas des ouvrages hydrauliques, est propice à l’obtention de bonnes caractéristiques d’écoulement;

S’agissant d’une structure sectionnée, composée de modules, l’apparition de fissures est automatiquement réduite.


15

1 2

1. LIGNE TRAIN À GRANDE VITESSE

NÎMES – MONTPELLIER

2. LIGNE TRAIN À GRANDE VITESSE

– BRETAGNE – PAYS DE LA LOIRE

3. LGV NÎMES – MONTPELLIER

4. CADRE EN USINE

5. LGV NÎMES – MONTPELLIER

3 4

5

Portfolio

Mota-Engil Engenharia Prefabricados bénéficie d’une grande expérience en ouvrages Cadres. Les images ci-dessous illustrent quelques exemples.

Solutions préfabriquées en béton

Panneaux en Béton

Bâtiments

Cadres

Murs de Soutènement

Réservoirs d’Eau

GRC

Écrans Acoustiques

Ponts

Tunnels

www.mota-engil.com

Bureaux

Rua do Rego Lameiro, nº 38 4300-454 Porto – Portugaltel.: +351 225 190 300fax: +351 225 191 261

[email protected]@mota-engil.fr

Usine Rio Maior

Zona Industrial de Rio Maior 2040-357 Rio Maior – Portugaltel.: +351 243 994 133

Usine Nelas

Zona Industrial de Nelas 3520-095 Nelas – Portugaltel.: +351 232 945 095

Mota-Engil, Engenharia e Construção, S.A.

Capital Social: 100 000 000,00€

Inscrite au Registre du Commerce d’Amarante, sous le nº 500 197 814

Nº SIREN: 500 197 814

Licence de Construction nº 10

Siège Social: Casa da Calçada Largo do Paço nº 6 4600-017 Cepelos, Amarante – Portugal

Certifications valables au Portugal

CÓ

D.0

2.V

1.16

Documents

Solutions préfabriquées en béton Cadresengenharia.mota-engil.pt/wp-content/uploads/2016/12/Brochura_Box...l’exécution des têtes de ces ouvrages, ou encore pour le système de