Avis Technique 16/07-535

Voûte sans coffrage Voûte MOREL Titulaire : SOCIETE MOREL

Le Bourg F-43800 CHAMALIERES

Tél. : 06 85 52 02 82 E-mail : rob.morel@wanadoo.fr Internet : www.architecturemodulaire.com

Commission chargée de formuler des Avis Techniques (arrêté du 2 décembre 1969) Groupe Spécialisé n° 16

Produits et procédés spéciaux pour la maçonnerie

Vu pour enregistrement le 19 octobre 2007

Secrétariat de la commission des Avis Techniques CSTB, 84 avenue Jean Jaurès, Champs sur Marne, F-77447 Marne la Vallée Cedex 2 Tél. : 01 64 68 82 82 - Fax : 01 60 05 70 37 - Internet : www.cstb.fr

Les Avis Techniques sont publiés par le Secrétariat des Avis Techniques, assuré par le CSTB. Les versions authentifiées sont disponibles gratuitement sur le site Internet du CSTB (http://www.cstb.fr) © CSTB 2007

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Le Groupe Spécialisé n° 16 de la Commission chargée de formuler les Avis Techniques a examiné, le 3 juillet 2007, le procédé de construction de voûte MOREL, présenté par la Société MOREL. Il a formulé, sur ce procédé, l’Avis Technique ci-après. Cet Avis a été délivré pour les utilisations en France Européenne.

1. Définition succincte 1.1 Description succincte Procédé de construction de voûte constitué de divers éléments de maçonnerie creux et pleins en béton léger destiné à la réalisation de voûtes sans utilisation de coffrage. Une fois montés, les éléments creux sont remplis par du béton armé qui constitue l’ossature porteuse du procédé. Les éléments pleins sont destinés à former les voûtes proprement dites en prenant appui sur l’ossature en béton armé.

1.2 Identification Les éléments sont livrés sur chantiers dans un kit comprenant l’ensemble des éléments de maçonnerie en béton léger ainsi que les armatures. Chaque kit est identifié par le nom du chantier auquel il est destiné. Les éléments composant le kit sont : • les éléments creux de section variable servant de coffrage perdu

pour les piles. • les éléments creux de section constante servant de coffrage perdu

pour les arcs. • les éléments pleins de section rectangulaire avec deux saillies de

5X5 cm pour le remplissage des voûtes. • les armatures façonnées pour les piles et les arcs. Les kits ne comprennent pas le mortier pour joints minces et les fini-tions.

2. AVIS 2.1 Domaine d'emploi accepté Procédé destiné à la réalisation de voûtes non porteuses et d’ossatures structurellement isolées des autres parties de l’ouvrage. Moyennant le respect des prescriptions du paragraphe 2.32 du présent Avis, l’ossature en béton armé peut être utilisée avec un domaine d’emploi équivalent à celui du BAEL 91. Dans tous les cas, les charges d’exploitations appliquées sur la voûte doivent rester inférieures à 150 kg/m². Outre le poids propre, les char-ges permanentes prévues sont la pouzzolane pour la remise à niveau (1300 daN/m3). Aucune charge ponctuelle n’est prévue sur la voûte. Les voûtes sont utilisées comme éléments de décor dans les locaux secs ou dans les caves. Les ouvrages visés dans le présent Avis sont également les garages isolés et les kiosques recouverts d’une toiture portant sur les côtés de la voûte. L’utilisation du procédé en zone sismique n’a pas été examinée. Les possibilités de percements et d’ancrages de charges n’ont pas été examinées dans le présent Avis.

2.2 Appréciation sur le procédé 2.21 Aptitude à l'emploi Stabilité La seule dimension de voûte visée dans cette Avis est dimensionnée de façon standard pour une charge d’exploitation de 150kg/m² et avec une éventuelle couche de pouzzolane pour la mise à niveau sous plancher. La stabilité des voûtes est normalement assurée dans le domaine d’emploi visé et dans les conditions de conception et de mise en œuvre précisées dans le Cahier des Prescriptions Techniques et le Dossier Technique ci-après. Sécurité incendie En l’absence de résultats d’essais de réaction ou de résistance au feu, l’utilisation du procédé n’est acceptée que pour les ouvrages n’ayant aucune exigence réglementaire vis-à-vis de l’incendie. Prévention des accidents lors de la mise en œuvre Elle peut être normalement assurée moyennant l’adaptation de la manutention à la masse des éléments et le respect de la réglementa-tion du code du travail en vigueur. Le procédé est conçu de manière à dispenser le chantier de l’exécution d’un coffrage. L’étaiement de l’ouvrage provisoire doit être

mis en œuvre selon prescriptions du Cahier des Prescriptions Techni-ques. Isolation thermique Le procédé n’a pas fait l’objet d’étude thermique spécifique. La partie pleine de la voûte peut contribuer en partie à l’isolation thermique Isolement acoustique En l'absence d'essais, il ne peut être formulé d'appréciation précise sur l'isolement acoustique contre les bruits de l'espace extérieur. Cepen-dant, L'indice d'affaiblissement acoustique d'une paroi séparative peut être estimé en appliquant la loi de masse. Étanchéité à l’eau et à l’air Lorsque le procédé est utilisé en extérieur, il ne peut pas être considé-ré comme étanche à l’eau. Une couverture ou étanchéité complémen-taire doit être apportée.

2.22 Durabilité et entretien La durabilité intrinsèque des constituants et leur compatibilité amènent à considérer la durabilité du procédé comme équivalente à celle des ouvrages traditionnels en maçonnerie dans des conditions similaires.

2.23 Fabrication et contrôles Effectuée par le Titulaire de l’Avis dans son usine de CHAMALIERE, la fabrication éléments de béton léger relève de techniques de moulage spécifiques au procédé, décrites dans le Dossier Technique. Elle nécessite toutefois l’exécution d’un autocontrôle régulier des diverses phases du processus de fabrication et des produits finis. Les contrôles visuels systématiques ainsi que les contrôles externes (sur éprouvet-tes) permettent d’augurer d’une constance satisfaisante de la qualité de production.

2.24 Mise en œuvre La méthode de mise en œuvre très spécifique de ce procédé est préci-sée dans la documentation technique du titulaire. Une assistance et une formation sont proposées aux entreprises de mise en œuvre. Les ouvrages visés dans cet Avis étant de dimension unique, le cale-pinage des blocs est constant. L’attention est attirée sur l’encollage qui doit avoir lieu sur deux faces de chaque bloc (tous les joints remplis) à l’aide d’une truelle crantée.

2.3 Cahier des Prescriptions Techniques 2.31 Prescriptions de fabrication La Société MOREL est tenue d’exercer un contrôle interne sur ses fabrications. Une fiche de suivi est établie et suit la fabrication des éléments jusqu’à l’expédition. Un délai minimal de 21 jours doit être respecté entre la fabrication et le montage des éléments de voûte.

2.32 Prescriptions de conception La conception des fondations, leur dimensionnement ainsi que le ferraillage de piles du procédé sont laissés à la charge du bureau d’étude de l’opération. Ces opérations se font selon les règles tradi-tionnelles en tenant compte des charges verticales et horizontales apportés par la voûte et indiquées par le titulaire de l’Avis. Un dimen-sionnement des piles est disponible pour un cas charge standard correspondant au maximum de contrainte apporté par la voûte dans le domaine d’emploi visé. La voûte est d’une dimension unique. Elle a été dimensionnée sous la responsabilité du titulaire de l’Avis. Lorsque la voûte est utilisée en sous face de plancher, ce dernier doit être dimensionné sans tenir compte de la présence de la voûte. Le plancher peut prendre appui sur les piles dans la mesure où celles-ci sont dimensionnées en conséquence et en l’absence de résistance au feu recherchée. Si une toiture est mise en œuvre au dessus de la voûte, celle-ci doit prendre appui sur la partie en béton armé du procédé qui doit être dimensionnée en conséquence. En utilisation extérieure, les effets de la neige et du vent doivent être pris en compte par le bureau d’étude de l’opération.

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Pour des utilisations en extérieur, il doit être prévu une évacuation des eaux pluviales afin de prévenir toute accumulation d’eau en partie basse de la voûte. Sans justifications complémentaires, l’enrobage des armatures du béton armé doit être considéré sans prendre en compte l’épaisseur de béton léger.

2.33 Prescriptions de mise en œuvre Ainsi qu’il est prévu dans le Dossier Technique, le titulaire de cet Avis doit être en mesure d’apporter son assistance technique aux entrepri-ses, notamment au démarrage des chantiers. La réalisation des fondations doit avoir lieu avec une précision suffi-sante pour que la distances entre deux piles soutenant les voûtes respecte une tolérance comprise entre -0 et +10 mm. Un étaiement doit être mis en œuvre et stabilisé selon les indications de la documentation technique du titulaire. La voûte constituée de blocs de béton léger ne nécessite pas de sys-tème de coffrage en phase provisoire. La colle utilisée pour le montage doit être une colle pour maçonnerie en béton à joint minces avec prise rapide. Presque toutes les pièces de remplissage des voûtes croisées possè-dent une forme unique. Il est donc nécessaire de respecter rigoureu-sement le calepinage prévu par le titulaire. Aucune découpe de bloc en béton léger ne doit avoir lieu sur chantier.

Conclusions Appréciation globale L’utilisation du procédé dans le domaine d’emploi visé est appré-ciée favorablement.

Validité Jusqu’au 31 juillet 2009

Pour le Groupe Spécialisé n° 16 Le Président

E. DURAND

3. Remarques complémentaires du Groupe Spécialisé

Le procédé est destiné à la réalisation de voûtes croisée et droites sans la nécessité de mise en œuvre d’un coffrage. Un dimensionne-ment standard est proposé par le titulaire pour les utilisations en inté-rieurs sans autre charges que celles prévues au deuxième alinéa du domaine d’emploi accepté (2.1 du présent Avis). Le groupe attire l’attention sur les vérifications complémentaires, décri-tes au paragraphe 2.32 du présent Avis, que doit réaliser le bureau d’étude de l’opération pour des cas de charge différents. Pour une utilisation en extérieur, la toiture doit être indépendante de la voûte en portant sur les côtés en béton armé.

Le Rapporteur du Groupe Spécialisé n° 16

N. RUAUX

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Dossier Technique établi par le demandeur

A –Description 1. Principe du procédé Procédé destiné à l’édification de voûtes porteuses, montées sans coffrage, qui servent à la réalisation de caves sous locaux d’habitation, de kiosques ou de garages indépendants. Il est constitué d’éléments creux en béton léger pour la réalisation des poteaux et des arcs, et d’éléments pleins également en béton léger pour la réalisation des voûtes. Les éléments creux sont destinés à être remplis de béton armé par les armatures livrées en même temps que le procédé. Dans toutes les configurations les éléments pleins, qui sont emboités et collés, sont portés par les arcs. Les arcs seuls (ou voûte droite), servent en toitures, garage, abri, tonnelle ou véranda. Dans le cas de réalisation de voûtes droites, les arcs bétonnés sont solidaires des murs en béton banché sur lesquels reposeront les pre-miers claveaux de la voussure. Dans le cas de voûtes croisées, les arcs sont ancrés dans des piles montées à partir d’éléments creux et remplis de béton armé. Le rayon de la voûte standard est fixé à 1,80 m. Les éléments pour réaliser ces structures sont livrés sur palettes et fournis avec une notice technique. Ils sont fabriqués en béton allégé à partir de billes d’argile expansées et ciment. Ces structures ainsi mon-tées sont renforcées à l'aide de béton armé qui sera coulé sur le chan-tier.

2. Description des éléments constitutif 2.1 Structure constituée par: 2.11 Les éléments des piles Eléments creux en béton allégé des piles, standard à leur base (40 cm x 40 cm), s’élargissant au fur et à mesure de l’empilage. Trou intérieur de 30 cm x 30 cm (cf. dessin n°1).

2.12 Les éléments constituant les arcs Les éléments en béton allégé des arcs sont en forme de "U" et suivent la forme de la voûte ou des arêtes de la croisée des voûtes. L’emplacement laissé pour le béton armé possède une section de 16 à 18 cm de hauteur et de 12,5 cm de largeur. (cf. dessin 2)

2.13 Les éléments claveaux Les éléments claveaux en béton allégé reposent par une saillie de 5 cm d'épaisseur les uns sur les autres, ou sur les arcs bétonnés for-mant ainsi une voûte de 20 cm d’épaisseur (cf. dessin 3).

2.14 Le ferraillage des arcs et des piles Chaque pile est armée par 4 HA 16 filants et des cadres HA6 tous les 20 cm minimum. Les cintres intérieurs des arcs sont en chaînage triangulaire de 8 mm dont l’acier supérieur est remplacé au cintrage par un HA 12.

2.15 La colle d’assemblage Tous les éléments sont assemblés avec environ 3 mm de colle type mortier de montage à joints minces pour éléments en béton (ne faisant pas parti du Kit), constitué de ciments spéciaux, charges et adjuvants, conforme à la norme NF EN 998-2 de résistance en compression mini 8 MPa ; D.P.U. 2h30 ± 20 mn à 20°. Temps d’ajustabilité, environ 20 mn à 20° La colle est étalée sur chaque face portante avec une truelle crantée.

2.16 Le béton de remplissage des éléments creux (piles et arcs)

Le béton de remplissage fabriqué en centrale ou sur chantier est conforme au projet et à la norme NF EN 206-1 consistance S2 et de résistance minimale à 28 jours de 25 MPa (classe de résistance mini-

male C25/30). Classe exposition XC1, cl 0.40, D max 20. En fabrication sur chantier dosage minimum pour un m3 :350kg ciment Maximum sable 0.4 : 0.5 m3 , gravier 5/20 : 0.8 m3 eau 170litre Consistance : non coulante pour les arcs

2.2 Fabrication et contrôle Tous les éléments standards en béton allégé sont fabriqués en usine selon un procédé semi industriel dans des moules en ABS (plastique) réalisés par thermoformage (précision 5 dixièmes de mm), graissés avec une huile 30s végétale et remplis avec le béton allégé auto pla-çant confectionné en bétonnière. A chaque gâchée le béton est pesé frais avant remplissage des mou-les. Durcissement du béton et séchage à l’air libre. Une fiche de suivi de fabrication est apposée après démoulage, sur les palettes de séchage où figure le jour, l’identification des composants de la gâchée, les caractéristiques du béton ainsi que le poids frais. Cette fiche suit les éléments jusqu’au rassemblement sur palettes pour le départ chez le client. Toutes ces fiches, avec le nom du client et la date sont archivées.

3. Caractéristiques des matériaux 3.1 Le béton allégé constituant les éléments Pour les éléments de pile, d’arcs et de claveaux, le béton est essentiel-lement constitué de :

- billes d’argile expansée, granulats 2/3, 3/8 et sable concassé d’argile expansée de la société LECA.

- ciment de type CEM 52.5R, dosage 350 kg - adjuvant type auto plaçant

3.2 Les armatures Les armatures sont de type HA500, enrobage 3 cm. Les diamètres des armatures standards sont :

- Poutres : 10 mm en partie haute, 8 mm en partie basse. - Poteaux : 12 mm pour les aciers principaux, 6 mm pour les ca-

dres.

4. Règles de conception et de calcul Une seule dimension de courbe de voûte est visée : Dimensions:

- Diamètre intérieur : 3.60m - Section au départ des piles des voûtes croisées : 40 cm x 40 cm

avec une section de 30 cm x 30 cm de béton coulé intérieurement - Hauteur maxi de structure : 3.50 m. - Pour les voûtes droites, un arc avec l’intérieur bétonné tous les

1,69 m - Epaisseur de voûte : 20 cm

Les études de stabilité de la voûte ont étés réalisées par la société ROBOBAT, d’après les dimensions et les essais sur le béton effectués par le CEBTP (cf. résultats expérimentaux). Le dimensionnement de la partie en béton armé est réalisé par le bureau d’étude de l’opération de façon traditionnelle pour chaque chantier en fonction des charges qui lui sont appliquées et conformément au BAEL 91. Un dimensionnement du béton armé correspondant au cas les plus courants est mis à disposition par le titulaire. Les dossiers clients avec suivi de fabrication sont conservés pendant dix ans.

5. Fabrication et assurance qualité Tous les éléments en béton allégé sont fabriqués dans l’usine de Saint-Pierre du Champ en Haute-Loire (43). La fabrication du béton allégé pour le remplissage des moules se fait en bétonnière.

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Les billes d’argile expansée sont mesurées au volume avant incorpora-tion. Le ciment est dosé par pesée. L’eau et les adjuvants sont mesurés au volume. Une foi malaxé, le béton est pesé avant remplissage des moules. La prise du béton se fait à l’air libre. Après démoulage, les éléments sèchent trois semaines sur liteaux eux mêmes assemblés sur palettes avec la fiche de suivi de fabrication qui aura été remplie à chaque étape. Ces fiches descriptives sont archi-vées à la constitution de la commande avec le nom du client. Les palettes sont filmées pour le transport.

6. Mise en œuvre Un plan ainsi qu’une procédure de montage avec dessins sont fournis au client avec la livraison. Après livraison sur palettes, la mise en œuvre est effectuée par des maçons. Pour s’assurer de la bonne mise en œuvre des stages de montage sont proposés aux entreprises. Notre société assurant l’assistance technique par téléphone et par courriel L’équerrage et le dimensionnement du départ sont primordiaux.

6.1 Voûtes croisées 6.11 Les fondations Les fondations de chaque pilier sont reliées entre elles et dimension-nées en rapport avec la nature du terrain sont adaptées par le maître d’œuvre. Au niveau des pieds de poteaux, une réservation est réalisée avec du métal déployé (mailles de 1,5 cm) afin de recevoir les armatu-res de ces derniers. Les armatures des longrines se croisent au centre des réservations au travers des mailles du métal déployé. Dimensions de la réservation : cotés 30 x 30 cm, profondeur 40 cm. (cf. dessin 4)

6.12 Montage des piles Les premiers éléments (droits) des piles sont montés avec leur trou central en prolongement de la réservation (cf. figure n°1 ) Tous les éléments des voûtes sont montés avec un encollage une face. L’épaisseur finale de la colle est de 3 mm. Les autres éléments de départ de l’arrondi, avec leur trou de réserva-tion du pilier béton et des départs d’arcs sont montés en prolongement de pilles.

6.13 Mise en place des armatures dans les piles Mise en place des armatures de 4 HA 16 dans le fût de chaque pile afin qu’elle descende dans le trou réservé de la fondation.

6.14 Mise en place des arcs et étayage Installation et collage de tous les éléments des arcs. Les arcs triangulaires en demi-cintre sont installés avec leurs extrémi-tés dans les piles, en suivant leur réservation. (cf. dessin 6). 6 arcs composent une voûte croisée : quatre ars extérieurs et deux intérieurs.

6.15 Bétonnage Remplissage des piles et des arcs par du béton fabriqué sur chantier ou en centrale.

6.16 Remplissage avec les éléments plein Le montage des éléments en béton allégé plein du dessus de la voûte est effectué rang par rang. Les éléments de moitié de longueur sont destinés à croiser les joints. Chaque rang commence avec un élément dont la languette proémi-nente de 5 cm s’appuie sur un arc extérieur et finit par un élément pointu reposant sur un arc central. Les éléments de chaque rang s’appuient sur le rang du dessous et sur celui d’à coté par les mêmes languettes (cf. dessin 7).

6.17 Montage des murets externes si besoin Des éléments pleins composant les murets supérieurs périphériques se collent rang par rang à partir des piles, portant en partie sur les arcs extérieurs.

6.18 Remplissage du dessus Le remplissage de la partie supérieure de l’édifice est réalisé avec de la pouzzolane fine.

6.2 Voûtes droites Le montage des éléments pleins est identique aux voûtes croisées. Les piles sont remplacées par des blocs à bancher (non fournis dans le kit), ferraillés horizontalement et verticalement Les deux fondations filantes sont reliées entre elles par des tirants tous les deux mètres. Le ferraillage des arcs est bloqué dans les blocs à bancher. Un arc est installé tout les 1.69 m (cf. dessin 8)

6.3 Revêtements 6.31 Revêtements intérieurs L’état de surface des sous faces des éléments permet la réalisation d’un ragréage traditionnel direct exécuté conformément au DTU 25.1 (enduit intérieur en plâtre) ou d’un enduit non traditionnel bénéficiant d’un Avis Technique.

6.32 Revêtements extérieurs Les enduits extérieurs sont exécutés au mortier bâtard traditionnel conformément au DTU 26.1 ou enduits non traditionnels bénéficiant d’un Avis Technique.

7. Applications particulières Possibilité de montage de deux structures l’une sur l’autre. Dans ce cas, un maintien des piles entre elles à leur sommet par des poutres bétonnées formant une ceinture est obligatoire. Dans ce cas, les armatures situées à l’intérieur des piles sont conti-nues sur toute la hauteur de la structure. Coffrer des poteaux intérieurs piles, section 30 cm x 30 cm, et béton-nage. Relier les poteaux les uns aux autres par des chaînages horizontaux au ras de la voûte conformément au DTU20.1. La ceinture est coulée avec la chape supérieure (cf. dessin n°9).

B. Résultats expérimentaux Le béton léger a fait l’objet d’une série d’essais au CEBTP à Clermont-Ferrand. Rapport d’essais du 16/12/2007 - cylindre de béton durci à 28 jours : salle humide à 20°c

Masse Volumique (kg/m3)

contrainte (MPa)

Moyenne 803 7,5

Les granulats ont fait l’objet d’une série d’essais au CEBTP à Paris conformément aux spécifications de la norme française NF P 18-309 de décembre 1982 – PV d’essais n° 412-7-250 du 21/08/85.

C. Références Depuis 2004, des voûtes sont montées par la société MOREL en réhabilitation de bâtiments existants parmi lesquels on peut citer : Maison individuelle à Chamalières-sur-Loire (43) en 2004. Maison à Egine (Grèce) en 2005. Une trentaine d’arcs ont déjà été commercialisés et installés par les particuliers eux-mêmes.

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Tableaux et figures du Dossier Technique

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