Impact en prévention

    Un certain nombre de solutions permettent de créer des ouvertures dans les murs en pierre ou en moellons porteurs, souvent très épais et très lourds. Si elles sont correctement mises en œuvre, elles permettront de supprimer le risque d'effondrement du mur le temps de créer un linteau définitif.

    Risque principal

    Effondrement de l'ouvrage

    Risque supprimé

    Les murs en pierre ou en moellons sont souvent très épais et donc très lourds. De plus, ils peuvent servir d’appui à des planchers ou à la toiture, ce qui accroit la charge.

    L’ouverture d’un tel mur prive d’appui les charges qui se trouvent au-dessus et il faut donc imaginer un nouveau chemin pour rejoindre les fondations.

    Lors de la préparation de chantier, il faut évaluer les charges qui se trouvent au dessus de l'ouverture à créer : poids du mur, charges amenées par les planchers, charges de toiture etc.

    L'effet voûte, une notion indissociable de la création d'ouverture dans un mur porteur

    Sur un bâtiment ancien après enlèvement de l’enduit, on constate que les linteaux en pierre fonctionnant comme des poutres pour soutenir le mur de façade en moellons sont parfois soulagés par des voutes de décharge incorporées dans la maçonnerie. Cela évite un désordre très fréquent dans les bâtiments anciens de fissuration des linteaux en pierre.

    figure 2 Figure 2 : linteaux et voûtes de décharge sur un bâtiment ancien.

    La voute de décharge : méthode de calcul

    Une charge verticale, uniformément répartie, produit dans une poutre un moment de flexion de forme parabolique. Les maçonneries sont excellentes pour reprendre des efforts de compression. Si l’on prend une voute de forme parabolique et si l’on peut mobiliser une poussée latérale H, la maçonnerie de la voute travaillera en compression seule, le moment étant nul en tout point.

    Si parmi toutes les voutes possibles, on peut prendre celle qui a une flèche égale à la demi portée, cela simplifie les calculs des efforts en fonction de la charge totale appliquée P. Toutefois, cette configuration n’est pas toujours possible du fait de la présence d’ouvertures : dans ce cas il faut imaginer une autre voute.

    Donc si la flèche vaut h=l/2, la réaction d’appui à la naissance de la voute, vaut V= P/2 tandis que la poussée H=P/4 résultats très simples à mémoriser.

    figure 3 Figure 3 : formulaire de la voute parabolique de flèche égale à la demi portée

    La combinaison poutre et voûte de décharge

    Lorsque l’on a un linteau ou une poutre au-dessus d’une ouverture dans une maçonnerie, il est possible de dimensionner la poutre pour qu’elle reprenne la totalité des charges qui se trouvent au-dessus. Cela conduit à un dimensionnement surabondant de la poutre qui s'avère couteux.

    Il est bien plus astucieux d’imaginer la combinaison d’une voûte de décharge et d’une poutre. La voûte reprend la totalité des charges qui se trouvent au-dessus d’elle pour peu qu’elle dispose d’une butée ou d’un tirant (poutre par exemple) pour reprendre la poussée.

    La poutre reprendra alors les charges qui se trouvent en dessous de la voûte. Le poids du mur sous la voûte (découpée en forme de parabole) peut être approché par une portion de mur triangulaire dont la hauteur équivaut à la flèche de la voûte (portée/2). On connait les effets en flexion d’une charge triangulaire sur la poutre (voir figure et formulaire).

    figure 4 Figure 4 : Formulaire charge répartie triangulaire et traction dans la poutre (poussée de la voûte).

    La poutre sera dimensionnée pour reprendre cette charge triangulaire combinée avec une traction provenant de la voûte (flexion composée). Dans le cas de la charge répartie triangulaire, les effort à reprendre par la poutre valent : M = pl/6 et H = P/4 (p étant la charge totale sur la poutre, P la charge totale sur la voûte).

    Combinaison voûte principale et voûtes secondaires

    Ce cas se présente quand on ne dispose pas de poutre pendant les travaux mais que l’on décide de faire un étaiement déporté ou de mettre en place des tabourets (voir ci-après la description de ces méthodes)

    Cela permet de reprendre les charges pendant les travaux, au-dessus de l’ouverture démolie, le temps de reconstituer une poutre et des poteaux autour de l’ouverture.

    figure 5 Figure 5 : Voûte principale et voûte secondaire lors de la réalisation d’une ouverture.

    Même principe qu’avec une poutre, à part que la poussée de la voûte principale ne peut être reprise par les voûtes secondaires et doit donc être reprise par butée de part et d’autre de la voûte. Cette méthode est donc à déconseiller quand on se trouve trop près de l’extrémité du mur. En effet, la poussée engendrée peut déstabiliser le jambage servant d’appui, créé par l’ouverture dans le mur.

    figure 6 Figure 6 : Formulaire de la combinaison voûte principale et voûtes secondaires dans le cas de trois files d’étais déportés ou de trois tabourets.

    Voûtes et contre-voûtes

    Lors de la création d’une ouverture à l’étage dans un refends très chargé (plusieurs planchers à reprendre et parfois en plus une zone de toiture), on créé des poteaux de part et d’autre de l’ouverture qui soutiennent la voûte haute mise à contribution dans la maçonnerie.

    Ces poteaux étant également bien chargés il faut imaginer un chemin des charges pour rejoindre les fondations. Dans ces cas-là il faut mettre à contribution une contre-voûte dans la maçonnerie du bas reprenant les mêmes charges. On doit donc créer une poutre à la base de l’ouverture servant de tirant à la contre-voûte et reprenant sa poussée.

    figure 7 Figure 7 : Voûte et contre-voûte : un exemple de reprise utilisant des tabourets pour réaliser les poutres supérieures et inférieures.

    Trois méthodes : reprise par profilé métallique, par étaiement déporté et par tabourets

    Pour illustrer clairement ces trois méthodes, dans les dessins à l’échelle qui suivent, voici une ouverture modélisée de 3 x 2,50 m dans un mur en pierre de 60 cm d’épaisseur.

    Méthode avec profilé métallique

    Dans les murs épais, on peut installer des profilés en effectuant une simple saignée affectant très peu l’épaisseur du mur. Voici un exemple ou la reprise des charges est assurée en installant deux profilés UPN 220 reliés par des tiges de 70 cm et de 20 mm de diamètre. Ce profilé sert également de linteau en phase définitive.

    figure 8 Figure 8 : utilisation d’un profilé métallique dans un mur fragile en moellons pour en reprendre la base au lieu de le démolir entièrement (les poteaux de part et d’autre existaient déjà).

    Le profilé nécessite des saignées de 8 cm de profond et de 22 cm de hauteur pour être installé. Il reste donc, une fois les profilés installés, 44 cm d’épaisseur de mur, ce qui est sécurisant. Le profilé une fois installé reprend la charge sous la voûte principale et lui sert de tirant.

    figure 9 Figure 9 : fabrication du double profilé à installer (ici deux UPN 220 avec des trous de 25 mm et des tiges de 20 mm).

    figure 10 Figure 10 : Repère 1 : installation des profilés dans des saignées ; Repère 2 : ouverture poteaux et ferraillage.

    figure 11 Figure 11 : Repère 3 : coulage des poteaux ; Repère 4 : ouverture mur et finitions.

    Méthode de l’étaiement déporté

    Dans les murs de bonne cohésion et avec une charge légère à reprendre, on peut se contenter d’un étaiement déporté (voir figure 1). Le mur s’appuie sur des poutrelles d’étaiement et tient par un système comprenant une voûte principale et 4 voûtes secondaires (voir paragraphe sur l'effet voûte)

    figure 12 bis Figure 12 ; Repère 1 : réservation poutrelles et étaiement déporté ; Repère 2 : ouverture poteaux et ferraillage ; Repère 3 : ouverture poutre et ferraillage. Nota : il convient de vérifier la capacité portante des étais en fonction de leur déploiement

    figure 13 bis Repère 5 : coulage poteaux et poutres.

    figure 14 Figure 14 : Repère 7 : enlèvement de l'étaiement déporté et rebouchage des réservations ; Repère 8 : démolition mur et étaiement poutre fraîchement coulée.

    Méthode des tabourets métalliques

    Dans le cas où un mur reprend de très forts charges, l'entreprise peut utiliser la méthode des tabourets métalliques. Ceux-ci reprennent la charge du mur pendant les travaux et permettent la mise en place de ferraillage en deux parties et le coulage d’une poutre en béton armé. En réhaussant le tabouret, la hauteur de la poutre peut être augmentée ainsi que sa portée et sa capacité portante.

    figure 15 Figure 15 : modèles de tabourets courants. Repère 1 : tabourets réalisés par tranche d'HEC et plats ; Repère 2 : tabourets fabriqués à partir de 2 plats soudés à des tubes.

    figure 16 Figure 16 : Repère 1 : tabourets fabriqués à partir de tranches de 30 cm d'HEC 300 soudés à des plats ; Repère 5 : ferraillage 25x25 par 1/2 poutres béton armé.

    figure 17 Figure 17 : Repère 3 : réservations et mise en place des tabourets ; Repère 4 :ouverture et ferraillage poteaux.

    figure 18 Figure 18 : Repère 5 : coulage des poteaux ; Repère 6 : saignée poutre et ferraillage.

    figure 19 Figure 19 : Repère 7 : coulage poutre, calfeutrement finitions ; Repère 8 : démolition ouverture et étaiement poutre fraîchement coulée.

    Analyse du risque et plan particulier de sécurité et de protection de la santé

    . Préparation, étude

    Lors de la réalisation de ce genre de travaux il faut faire réaliser des calculs et des plans si possible par un bureau d’études. Une étude de méthode décrivant les phases des travaux est également très utile. En effet, il convient d’étayer d’une façon ou d’une autre (profilé, étaiement déporté, tabourets) avant de démolir un mur porteur pour éviter des désordres et même un effondrement.

    figure 20 bis Critères de choix entre les méthodes

    . Ergonomie

    Lors de la réalisation des ouvertures et réservations dans le mur, il faut organiser le travail en hauteur de telle façon que la personne travaille en position favorable. L’idéal est de travailler à hauteur du bassin. Une zone entre la mi-hauteur des tibias et la hauteur des épaules est encore favorable. En dehors nous sommes dans la zone des postures défavorables particulièrement pénibles pour le salarié.

    figure 20 Figure 20 : un exemple de position de plateau d’échafaudage conduisant à des postures défavorables pour la réalisation des réservations.

    • Manutentions

    Les exemples étudiés ci-dessus permettent d'apporter des conseils concrets.

    Les profilés utilisés sont des UPN 220 de 4 mètres de longueur qui pèsent 28,5 kg/ml soit un poids de 114 kg par profilés. Quant aux tabourets proposés, ils sont constitués d’une tranche de 30 cm de HEC 300 qui font chacun 53 kg pièce et à cela il faut rajouter les plats. Si les ouvertures sont plus grandes et les murs plus chargés, ces pièces métalliques peuvent peser davantage.

    L’idéal est d’utiliser un chariot élévateur quand il y a de la place ou bien des palans, si l’on peut le fixer à une structure solide.

    • Travail en hauteur : les moyens utilisés pour le travail en hauteur sont :
    • Les échafaudages de pied
    • Les échafaudages roulants
    • La PEMP (plateforme élévatrice mobile de personnes)
    • Les PIRL
    • Les notices d’instruction des fabricants de ces matériels doivent être suivies pour une utilisation en sécurité.
    • Moyens de prévention des chutes de hauteur
    • Choix du moyen approprié suivant l’emplacement et la hauteur de travail
    • L’idéal est de placer la plateforme de travail de telle sorte que l’opérateur puisse travailler au niveau de son bassin. La PEMP à ciseau permet d’atteindre cet objectif.
    • A défaut, l’utilisation d’un échafaudage de pied permet un travail dans une zone située entre le plancher et 2 mètres au-dessus
    • Dans tous les cas, il faut vérifier :
      • la conformité du matériel
      • la conformité du montage et de l’utilisation suivant la notice d’instruction
      • la Formation, l'habilitation du personnel
      • Le montage et le démontage de l'échafaudage
      • la conduite des PEMP suivant modalités CACES

    A noter que les vérifications règlementaires sont prévues pour les échafaudages et les PEMP. Ces vérifications peuvent être effectuées par une personne compétente mandatée qui peut être, ou non, de l’entreprise.

    • Réservations et démolition du mur : bruit, projections, poussières, vibrations. (Consulter le site OPPBTP Preventionbtp.fr sur ces thèmes)
      • Moyens utilisés pour la démolition
      • Marteau et burin
      • Marteau piqueur
      • Moyens de prévention
    • Pour le bruit
      • Privilégier le matériel le moins bruyant (voir l’étiquetage en LWA Le dB (A)est l'unité de mesure de niveau sonore acoustique. Le LWA est la même mesure, mais pondérée à 4 m. On admet la correspondance approximative suivante : LWA = dBA+20 Exemple : 80 LWA = 60 dB(A) à 4 mètres).
      • Eloigner les sources sonores de l’opérateur
      • Diminuer le temps d’exposition
      • Se protéger individuellement (bouchons, casques antibruit)
    • Pour les projections
      • Ne pas démonter les capots des machines destinés à arrêter les projections
      • Protéger en priorité les yeux : lunettes, visières
      • Eloigner le personnel non nécessaire aux travaux
    • Pour les poussières
      • Connaitre le caractère pathogène des poussières : généralement le ponçage du béton génère des poussières contenant de la silice libre. Se méfier des flocages qui contiennent de l’amiante et demander un diagnostic amiante au maitre d’ouvrage. Dans le cas où le revêtement contient de l’amiante l’enlèvement du revêtement ne peut être effectué que par une entreprise spécialement agréée.
      • Capter les poussières à la source sur les ponceuses en le reliant à un aspirateur
      • Se protéger par un masque anti-poussière adapté au niveau d’empoussièrement que l’on génère.
    • Pour les vibrations :
      • Privilégier le matériel portatif générant le moins de vibration
      • Diminuer le temps d’exposition en permutant les opérateurs
      • Equiper les matériel de poignées anti vibratiles et le personnel de gants anti vibratiles.

    Documents de référence

    Le site de l’OPPBTP Prévention BTP : https://www.preventionbtp.fr/

    • On pourra trouver des informations sur les thèmes :
    • Travail en hauteur
    • Levage des charges
    • Bruit, Vibrations
    • Poussières (silice, amiante, etc.), Risque chimique
    • Manutentions postures

    Réglementation Code du Travail https://www.legifrance.gouv.fr/codes/id/LEGITEXT000006072050/

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