Perspectives du secteur : comment parvenir à la fabrication intelligente des dalles mixtes en béton préfabriqué
Sync WeChat · Xiaowei · 2023-11-15
L'article suivant provient de : Zhiju Bâtiment vert préfabriqué
Avant-propos
Le bâtiment préfabriqué, en tant que nouveau type de construction, présente des avantages évidents par rapport à la construction traditionnelle, qu'il s'agisse d'améliorer la qualité des ouvrages, d'économiser les ressources ou d'accélérer la cadence des travaux. Dans le contexte actuel de promotion vigoureuse du bâtiment préfabriqué par l'État, la mise en œuvre de la fabrication intelligente des composants du bâtiment préfabriqué est devenue l'objectif prioritaire de la profession. Le présent article se penche donc, à l'heure actuelle, sur la dalle mixte en béton préfabriqué, l'élément le plus largement utilisé dans le bâtiment préfabriqué, et analyse en détail la trajectoire technologique de la fabrication intelligente des dalles mixtes en béton préfabriqué de demain.
Comment la dalle mixte en béton préfabriqué peut-elle atteindre la fabrication intelligente
La fabrication intelligente repose essentiellement sur trois aspects :
01
Usinage automatisé des armatures et mise en place dans le moule
02
Coulage automatisé du béton
03
Entrée et sortie automatisées du stock pour la cure
À ce jour, pour qu'une dalle mixte en béton relève de la fabrication intelligente, trois étapes sont nécessaires : l'usinage automatisé des armatures et leur mise en place dans le moule, le coulage automatisé du béton, puis l'entrée et la sortie automatisées du stock pour la cure du béton. Or le coulage automatisé du béton et les transferts automatisés vers et depuis le stock de cure sont déjà opérationnels sur les lignes de production, où la fabrication intelligente est pour l'essentiel acquise ; la difficulté actuelle de mise en œuvre réside donc dans l'usinage automatisé des armatures et leur mise en place dans le moule.
La figure montre la ligne de production actuelle de coulage automatisé du béton et d'entrée-sortie automatisée du stock de cure
L'usinage automatisé des armatures peut aujourd'hui être réalisé au moyen d'une machine à panneaux de treillis ; sur une ligne entièrement automatique de soudage de treillis, le système de commande suffit à paramétrer les dimensions des panneaux, le mode de fonctionnement de l'équipement et les tâches de production, et permet la fabrication automatique en continu de plusieurs panneaux de spécifications variées.
La figure montre la ligne de production entièrement automatique actuelle de panneaux de treillis soudé
Une fois les armatures usinées automatiquement, elles doivent être levées et mises en place dans le moule. Or la plupart des dalles mixtes présentent une conception avec armatures saillantes sur les quatre côtés : de nombreuses barres doivent correspondre chacune à son orifice de sortie sur le moule, et la cumulation des écarts de fabrication sur plusieurs dizaines d'orifices rend très difficile la mise en place précise du panneau de treillis. C'est pourquoi l'usinage automatisé des armatures et leur mise en place dans le moule ne peuvent pas être concrétisés.
La figure montre l'animation du procédé actuel de la dalle mixte : mise en place automatisée difficile des armatures dans le moule
Aussi, pour généraliser la fabrication intelligente de la dalle mixte en béton, l'enjeu n'est pas le renouvellement des équipements, mais bien la conception d'une dalle sans armatures saillantes sur ses quatre côtés, c'est-à-dire un moule dépourvu d'orifices d'armature sur ses quatre faces (armatures noyées confinées à l'intérieur du moule ou armatures relevées au-dessus du moule).
Problème 1 des armatures saillantes sur quatre côtés : difficulté de mise en œuvre
Les armatures saillantes sur les quatre côtés constituent non seulement le goulot d'étranglement de la fabrication intelligente des dalles mixtes à treillis soudé, mais elles génèrent aussi de nombreuses difficultés lors de la pose sur le chantier, pénalisant fortement l'efficacité et la qualité de l'installation. Les armatures d'une dalle mixte à treillis ordinaire doivent pénétrer dans l'appui ; sur le chantier, les barres saillantes en attente entrent donc facilement en conflit avec les armatures de chapeau des poutres, ce qui complique la mise en œuvre. Comme le montre la figure, les ouvriers procèdent souvent, lors de la pose, à une manipulation brutale consistant à plier la barre puis à la redresser, ce qui risque d'affecter la rigidité et crée un important danger pour la sécurité.
Problème 2 des armatures saillantes sur quatre côtés : de nombreux désordres au niveau des joints
Par ailleurs, la technique des petits joints de coffrage pour dalles bidirectionnelles impose un étaiement et un coffrage complexes sur site et, après durcissement, les fuites de laitance au droit du coffrage exigent un meulage ou un ragréage ultérieur, ce qui pénalise fortement l'efficacité et la qualité des travaux sur le chantier.
En revanche, la dalle mixte en béton à ultra-hautes performances fondée sur le récent T/SCQA 208-2023 « Spécification technique d'application des dalles préfabriquées en béton à nervures » (dalle TF en abrégé) surmonte cet écueil des armatures saillantes sur quatre côtés : elle permet d'obtenir une face supérieure sans armatures saillantes et, grâce au jointoiement serré des dalles à portée unidirectionnelle, une absence totale d'armatures saillantes sur les quatre côtés.
L'obtention d'une face supérieure sans armatures saillantes
Conformément à l'article 5.3.2 du T/CECS 715-2020 « Spécification technique d'application des dalles mixtes en béton à treillis soudé », en vigueur depuis le 1er décembre 2020, lorsque la liaison est assurée par un joint monolithique à jointoiement serré, l'épaisseur de la couche mixte en béton coulé en place ne doit pas être inférieure à 1,3 fois l'épaisseur de la dalle préfabriquée à treillis, ni à 75 mm. Comme la dalle TF ne comporte qu'une semelle de 50 mm d'épaisseur et que la couche coulée en place dépasse 75 mm, soit 1,3 fois l'épaisseur préfabriquée, il devient possible de concevoir une face supérieure sans armatures saillantes, l'ancrage étant assuré par des armatures additionnelles mises en œuvre sur le chantier. La difficulté de mise en place dans le moule est ainsi évitée en production, l'efficacité de la soudeuse de panneaux de treillis pour dalles mixtes s'en trouve considérablement accrue et l'étape d'assemblage des armatures est industrialisée.
Jointoiement serré des dalles à portée unidirectionnelle : l'obtention de quatre côtés sans armatures saillantes
Sous forme de dalle à portée unidirectionnelle, la dalle mixte en béton à ultra-hautes performances (type TF) peut également présenter des côtés sans armatures saillantes. Des armatures additionnelles perpendiculaires au joint peuvent être disposées en face supérieure au droit de celui-ci.
Exemples de projetsPour un projet situé à Hainan, la conception a retenu des dalles mixtes TF de 125 mm d'épaisseur, sans armatures saillantes sur les quatre côtés, avec un résultat très satisfaisant.
La figure de gauche montre le résultat obtenu sur un projet à Shanghai avec un jointoiement serré de dalles à portée unidirectionnelle directement formées : on constate que la dalle TF, jointoyée serrée en portée unidirectionnelle, présente des joints très fins, pour un rendu très satisfaisant.
Détail constructif de la plaque de joint pour dalle bidirectionnelle :
Moule non percé, faces inférieures au même niveau sur site
Pour une dalle bidirectionnelle TF utilisant un joint monolithique en béton coulé en place, on peut recourir au détail constructif à plaque de joint, comme le montre la figure ci-dessous : les armatures sortant du chant de la dalle adoptent la forme d'armatures relevées et le joint reçoit une plaque de joint à coffrage de fond perdu. Sur le chantier, cela supprime les opérations de pose et de dépose du coffrage ; en usine, comme les armatures relevées passent au-dessus des moules latéraux, ceux-ci peuvent rester non percés, d'où une solution économique et efficace.
Synthèse
La dalle TF repose sur une face supérieure sans armatures saillantes ; des côtés sans armatures saillantes en dalle à portée unidirectionnelle ; des côtés sans armatures saillantes et, en dalle bidirectionnelle, des armatures relevées, reliées sur chantier par des plaques d'assemblage ; on obtient ainsi un moule de dalle mixte exempt de tout perçage sur ses quatre côtés. Les panneaux de treillis produits par la machine à panneaux peuvent alors être levés et mis en place dans le moule sans difficulté, puisqu'aucun orifice d'armature n'est à traverser : la fabrication intelligente devient possible.
Autres atouts de la dalle TF
01
Premièrement, la rigidité supérieure de la dalle à nervures en béton de type TF permet de s'affranchir d'étaiement sur site ou de le réduire fortement (aucun étaiement en dessous de 3 mètres) ; on bénéficie ainsi du coefficient élevé de 0,55 prévu à Shanghai pour les solutions sans coffrage ni étaiement, et le score de taux de préfabrication de la partie dalle de plancher gagne plus de 20 %.
02
Un essai de type a été réalisé sur une dalle mixte en béton à nervures de type TF et sur une dalle mixte à treillis soudé de mêmes spécifications, aux dimensions hors tout de 3,6 m × 1,5 m :
Sous une portée d'appui de 3 m, la dalle mixte à treillis soudé, chargée jusqu'à 150 kg/m², présente une flèche mesurée de 6,8 mm, avec apparition de fissures et déformation plastique.
Dans les mêmes conditions, la flèche mesurée de la dalle mixte à nervures de type TF n'est que de 2,1 mm, soit un tiers seulement de celle de la dalle mixte à treillis soudé, et elle évolue de manière linéaire ; après déchargement des masses, la dalle demeure dans le domaine élastique.
03
Sur le chantier, on constate que la mise en place des armatures de la face supérieure de la dalle TF est aisée, ce qui évite le déplacement des armatures sous l'effet du piétinement et préserve la rigidité.
04
Deuxièmement, les nœuds soudés entre les nervures et la dalle de la plaque TF ménagent des ouvertures trapézoïdales à l'intérieur des nervures, qui facilitent le passage des réseaux. On évite ainsi les conflits entre réseaux et armatures sur le chantier et l'on garantit que la rigidité n'est pas altérée.
Synthèse
En résumé, alors que la fabrication intelligente constitue une tendance majeure de la production de dalles mixtes, les semelles préfabriquées des dalles mixtes TF à jointoiement serré ou à plaque de liaison, conçues sans armatures saillantes sur leurs quatre côtés, résolvent dans une large mesure les points difficiles de la fabrication intelligente des dalles mixtes préfabriquées. Dès lors que les quatre côtés sont dépourvus d'armatures saillantes, la fabrication des dalles mixtes peut, sur la ligne de production, s'articuler avec la machine à panneaux de treillis dans une logique de construction intelligente. Les moules de production sont alors fortement réutilisables, la levée et le démoulage sont aisés, le procédé se standardise plus facilement, tandis que les coûts baissent et que l'efficacité progresse.
La dalle TF jette donc les bases de la fabrication intelligente des futures dalles mixtes en béton préfabriqué : elle surmonte les difficultés auxquelles se heurtait la fabrication intelligente des dalles mixtes traditionnelles à treillis soudé et répond aux exigences d'une production industrielle intelligente.
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