Fabrication et Pose en Coffrage des Armatures

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Fabrication et Pose en Coffrage des Armatures

Le cycle des armatures englobe toutes les opérations qui, partant des aciers en barres ou en couronnes, se terminent lorsque les armatures ont été mises en place dans le coffrage et contrôlées avant bétonnage.

Il existe plusieurs processus aboutissant à ce résultat. Tout d’abord, les aciers en couronnes doivent être dressés et leur caractère de continuité conduit à l’utilisation de machines différentes de celles adoptées pour les aciers en barres. Ensuite, plusieurs choix sont possibles dans la répartition des opérations entre l’atelier d’armature et le chantier. Enfin, les moyens de production mis en œuvre varient suivant la « catégorie » des armatures.

La norme NF A 35-027 définit trois catégories d’armatures :

  • Armatures sur plans
  • Armatures sur catalogue
  • Armatures spéciales

Armatures sur plans

Définition : Armatures sur plans

Les armatures sur plans sont fabriquées à partir de plans fournis par le client. Cette catégorie correspond aux armatures des structures en béton armé d’ouvrages de génie civil ou de grands bâtiments. Chacune de ces structures fait l’objet d’une étude spécifique qui comporte en particulier l’établissement de plans d’armatures.

Cycle de production des Armatures sur plans

La figure n° 6 présente les divers processus de production des armatures sur plans Habituellement utilisés. Dans le cas des « armatures sur plans » la fabrication proprement dite est le plus souvent précédée d’un travail de préparation très important.

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Préparation de la fabrication – analyse des plans

Cette phase de préparation peut prendre différentes formes en fonction du contenu de la commande d’armatures.

Le premier cas est celui d’une commande d’armatures coupées-façonnées à un armaturier chargé uniquement de la fabrication. En général ce type de commande émane d’une entreprise spécialisée dans la pose sur chantier, titulaire d’un marché complet de fourniture et pose des armatures. Ce « poseur » effectue en général un travail préalable avec le bureau d’études afin que la conception du ferraillage tienne compte du processus de mise en coffrage qu’elle a adopté.

L’atelier de fabrication reçoit de son client des listes (ou nomenclatures) d’armatures. Ces documents ne donnent aucune indication sur la destination ou la fonction de chaque armature coupée-façonnée.

Figure n° 7 : exemple de liste ou nomenclature d’armatures.

L’armaturier est alors un simple exécutant. Il n’intervient auprès du bureau d’études que si certaines armatures prévues présentent des difficultés ou impossibilités de fabrication. Parfois les nomenclatures sont utilisées directement pour la fabrication. Le plus souvent, elles sont transcrites sous forme d’ordres de fabrication manuscrits ou informatisés, qui constituent des plans d’atelier. Ces documents de production sont en général édités en plusieurs exemplaires. L’un des exemplaires constitue l’étiquette d’identification qui restera attachée à l’armature jusqu’à sa pose en coffrage.

Figure n° 8 : exemple d’ordre de fabrication.

Le deuxième cas concerne la commande d’armatures à livrer assemblées dans toute la mesure du possible. Ce type de commande peut être passé par une société spécialisée dans la pose des armatures ou par une entreprise de gros œuvre en maçonnerie ou en béton armé.

L’armaturier dispose alors de plans complets de ferraillage et de coffrage. Cependant, ces plans ne constituent pas des « plans d’atelier » utilisables pour la fabrication.

Le travail de préparation, assuré par des techniciens appelés « décortiqueurs », peut être plus ou moins élaboré. Son objet principal est d’établir les documents de production à partir des plans des bureaux d’études. Ce travail peut aussi donner lieu à une analyse détaillée des plans qui permettra :

  • De s’assurer que les armatures figurant sur les plans sont conformes aux prescriptions normatives ;
  • Qu’elles sont définies sans ambiguïté ;
  • Qu’elles sont réalisables et que leur pose en coffrage ne présentera pas de difficulté insurmontable ;
  • De proposer éventuellement les modifications nécessaires ou souhaitables qui devront, avant toute mise en œuvre, être validées par le bureau d’études.

Cette prestation n’est pas due contractuellement par les armaturiers car les marchés qui leur sont sous traités par les entreprises de gros œuvre ne comprennent théoriquement qu’un travail d’exécution : fabrication et (ou) pose en coffrage des armatures.

Cependant, son impact sur l’amélioration de la qualité est incontestable, parfois considérable et très apprécié. C’est pourquoi elle fait partie des obligations imposées par l’AFCAB aux armaturiers certifiés. Le troisième cas est celui où la fabrication et la pose sont assurées par une même société. La préparation se fait alors en commun entre l’atelier et le service pose de cette société suivant les principes décrits dans le deuxième cas, ci-dessus.

Dressage

La recherche d’une diminution des chutes d’acier et d’une meilleure productivité a conduit à un développement des aciers livrés en couronnes plutôt qu’en barres. Limité à l’origine aux petits diamètres, ce conditionnement existe aujourd’hui jusqu’au diamètre 20 mm. Cette opération est réalisée dans une dresseuse. Le principe consiste à faire passer le fil dans une « chicane » constituée de cadres tournants ou de galets. Certaines machines (dresseuses) effectuent uniquement le dressage et la coupe en barres droites, d’autres (cadreuses) réalisent le façonnage directement après cette opération.

Dresseuse.

Cadreuse-dresseuse.

Coupe

C’est une opération simple qui s’effectue, soit directement sur les barres avec des cisailles mécaniques, soit sur les dresseuses dans le cas des fils livrés en couronnes. Dans les cadreuses, la coupe est effectuée en fin de façonnage

Façonnage

Le façonnage est réalisé à froid.

Dans le cas des fils, le façonnage s’effectue directement après le dressage dans des cadreuses. Les formes sont programmées par l’opérateur à partir des documents de production (nomenclatures, étiquettes ou bons de fabrication selon le cas. Les barres coupées sont façonnées sur des cintreuses. Les armatures comportant deux pliages sont assez fréquentes. De ce fait beaucoup de cintreuses sont équipées de deux têtes de façonnage pouvant fonctionner simultanément.

Toutes ces machines comportent une gamme de mandrins de cintrage correspondant aux diamètres susceptibles d’être prévus sur les plans. Il existe aussi des machines qui façonnent

Par une succession de plis de petite amplitude. Ceci permet des programmations plus complexes comme par exemple des formes non circulaires ou non planes.

Pour le façonnage des armatures avec des rayons très élevés, (par exemple les cerces de réservoirs circulaires ou armatures d’arcs ou de voûtes) on utilise des cintreuses à trois galets ou on façonne par une succession de plis.

Assemblage

L’assemblage des armatures coupées façonnées (appelé couramment montage) est réalisé soit en usine, soit sur chantier soit, le plus souvent, de façon mixte. L’assemblage en usine, très développé en France, est plus rapide et plus économique mais peut entraîner des coûts de transport plus élevés. Les choix sont effectués en fonction du volume des cages à transporter, de la distance entre atelier et chantier et du processus de pose en coffrage.

En atelier, l’assemblage est réalisé par soudure. Il s’agit le plus souvent uniquement de soudures « de montage » dont la fonction est d’assurer le bon positionnement et le maintien des armatures façonnées y compris pendant leurs transports, leurs manutentions et la mise en place du béton.

On réalise parfois des soudures « résistantes » permettant d’assurer la continuité mécanique d’une armature. On utilise alors un des procédés avec apport de métal.

Les procédés de soudage essentiellement utilisés par les armaturiers sont les suivants.

Soudage par résistance

C’est un soudage sans métal d’apport par passage d’un courant électrique de forte intensité combiné à un effet de pression entre les pièces à assembler. Ce procédé est sensible aux réglages mais il procure une bonne productivité. Il convient donc bien aux productions en série en usine (armatures sur catalogue, panneaux et treillis soudés).

  • Soudage semi-automatique « MAG »

C’est un soudage à l’arc sous flux gazeux avec fil électrode fusible. Le fil conditionné sous forme de bobine, à la fois électrode et métal d’apport, est amené de façon automatique et continue par un dévidoir et des galets d’entraînement à la torche. L’arc électrique se produit entre les armatures et le fil fusible. Le gaz permet de protéger la soudure contre l’oxydation par l’atmosphère ambiante. Ce procédé est moins exigeant pour le réglage des paramètres de soudage. Il est bien adapté à l’assemblage en atelier des armatures sur plans.

  • Soudage au fil fourré

Dans ce procédé, le fil est tubulaire et contient une poudre qui produit le gaz de protection. Ce procédé est encore plus tolérant sur les réglages et surtout sur les conditions ambiantes. Il est essentiellement utilisé sur chantier.

Armatures sur catalogue

Définition

Les armatures sur catalogue sont conçues sous la responsabilité du fabricant et décrites dans un catalogue. La norme NF A 35-027 spécifie que celui-ci doit être approuvé par un bureau de contrôle technique.

Cycle de production

Préparation de la fabrication : La préparation est effectuée lors de l’étude du catalogue. Chaque référence est définie par une fiche de fabrication et fait l’objet d’instructions relatives à l’étiquetage et au conditionnement.

Le plus souvent l’armaturier n’a aucune information sur l’ouvrage dans lequel les armatures qu’il livre seront intégrées. Quand il reçoit une commande spécifique, elle se présente sous la forme d’une nomenclature indiquant les nombres de chacun des produits du catalogue désignés par leur référence sans préciser leur composition. Cette nomenclature est parfois accompagnée d’un plan de pose sur lequel est simplement repérée la position de chaque armature.

Fabrication des armatures sur catalogue

Les armatures sur catalogue se différencient des armatures sur plans par plusieurs caractéristiques : leurs formes et dimensions sont répétitives et une grande partie d’entre elles se présente sous la forme de cages de longueur 6 m, avec des cadres rectangulaires régulièrement espacés. Certains producteurs proposent aussi des gammes de poutres, de chevêtres, et autres produits répondant aux besoins pour les constructions courantes. Ces caractéristiques ont permis de développer des outils de production spécifiques. Dans les divers processus existants, une partie ou la totalité des phases de la fabrication est automatisée. Certaines machines intègrent dans un seul ensemble la totalité des opérations de dressage, coupe, façonnage et assemblage. Elles produisent des armatures assemblées directement

à partir de fils en couronne

Armatures spéciales

Définition

La norme NF A 35-027 ne donne pas des armatures spéciales une définition précise et exhaustive.

On peut considérer qu’entrent dans cette catégorie tous les dispositifs structuraux utilisés dans le béton, mettant en oeuvre des armatures « classiques » associées à d’autres éléments. Les principales « armatures spéciales » sont les suivantes :

Dispositifs de raboutage et d’ancrage (DRAAB)

Les dispositifs de raboutage permettent d’assurer la continuité mécanique des armatures grâce à un élément intermédiaire appelé manchon. La liaison entre le manchon et les armatures est réalisée suivant différents procédés :

  • Filetage conique avec enlèvement de matière ;
  • Refoulement à froid et filetage cylindrique ;
  • Soudage par friction ;
  • Vissage sur reliefs de barres spécifiques ;
  • Vissage de vis à têtes fusibles ;
  • Écroutage et filetage par roulage ;

Les dispositifs d’ancrage sont des pièces en forme de platines fixées à l’extrémité d’une barre d’armature. Ils permettent de transmettre au béton l’effort sollicitant la barre. Ils apportent une solution lorsque l’encombrement des ancrages par adhérence et courbure est incompatible avec les dimensions du béton ou la densité du ferraillage.

La liaison entre l’armature et l’ancrage utilise les mêmes technologies que les raboutages. La justification de la transmission des efforts entre l’ancrage et le béton relève de la norme NF EN 1992-1 (pressions localisées, systèmes tirants et bielles).

La fabrication des manchons eux-mêmes relève de l’industrie mécanique. Les procédés et la fabrication de ces manchons font l’objet d’une certification spécifique de l’AFCAB.

L’armaturier assure la préparation des armatures (coupe, filetage, façonnage éventuel). La mise en oeuvre fait partie des opérations de pose en coffrage. Chaque procédé correspond à des procédures spécifiques qui doivent être scrupuleusement respectées

Armatures en acier inoxydable

Les aciers constitutifs de ces armatures relèvent de la norme XP A 35-014 : Aciers pour béton armé. Barres, fils machines et fils lisses en acier inoxydable. La norme NF EN 1992 -1-1 et son Annexe Nationale citent l’emploi de ces aciers en particulier pour diminuer les enrobages. Il faut alors vérifier et prendre en compte leurs caractéristiques propres (soudabilité, adhérence, dilatation thermique, compatibilité avec d’autres aciers).

Leur production et leur utilisation dépassent le cadre de cet ouvrage. On trouvera toutes les informations nécessaires dans le document T81 de la collection CiMbéton « Béton armé d’inox – Le choix de la durée ».

Pose en coffrage

La pose en coffrage des armatures est réalisée soit à partir d’armatures coupées façonnées soit à partir d’armatures assemblées (voir figure n° 6). Dans le premier cas elle inclut l’assemblage qui a été décrit au paragraphe 3.1.2.5. Quelle que soit la méthode adoptée, le bureau d’études joue encore ici un rôle primordial.

En prenant en compte le processus de pose le concepteur de l’armature est en mesure de faciliter cette opération. Inversement, une armature parfaitement calculée peut s’avérer très difficile voire impossible à mettre en place si le processus de pose a été ignoré.

Source : COLLECTION TECHNIQUE C I M B É T O N

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