Prédalles, prémur : les entreprises s'approprient la préfabrication

L'année 2017 pourrait ouvrir une nouvelle ère dans le développement de deux procédés de préfabrication : les planchers à prédalles suspendues et le prémur. Si les prédalles suspendues ont été mises en œuvre à grande échelle dans les zones non sismiques, elles ont longtemps été considérées par les bureaux de contrôle comme un procédé inadapté en zone sismique - soit deux tiers du territoire français -, ce qui a pu freiner leur essor. Cependant, la mise au point des prédalles suspendues avec procédé LPPVE (Liaisons Planchers à Prédalles et Voiles avec Engravure), par un groupe de travail composé de professionnels et experts de l'UMGO-FFB², d'EGF.BTP³ et de la FIB⁴, a changé la donne. S'appuyant sur un système aimanté qui stabilise les boîtes d'attente et crée une engravure d'appui dans le voile, ce procédé garantit le respect du niveau du plancher, ce qui renforce considérablement la fiabilité des prédalles suspendues. Nouvelle étape importante franchie en 2016, il vient de faire l'objet d'un Fascicule de documentation (FD), un document publié par l'Afnor, qui couvre la conception, le dimensionnement et la mise en œuvre selon l'Eurocode 2 pour les zones non sismiques et l'Eurocode 8 pour les zones sismiques.

Concernant le prémur, ce procédé mis au point il y a 25 ans est en fort développement depuis une dizaine d'années, jusqu'à atteindre une production actuelle évaluée à 2,5 millions de m²/an⁵. La publication, en septembre dernier, du Guide des bonnes pratiques prémur Qualiprémur - toujours à l'initiative de l'UMGO-FFB, d'EGF.BTP et de la FIB -, constitue là encore une nouvelle étape. À destination des entreprises de gros œuvre, ce guide définit précisément le rôle respectif des différents acteurs (entreprise, fournisseur, bureau d'études), la façon dont ils doivent communiquer entre eux, ainsi que les règles de mise en œuvre à respecter pour garantir la qualité des ouvrages. Réalisé en collaboration avec l'OPPBTP, le guide Qualiprémur accorde une place importante aux règles de sécurité à respecter lors de la mise en œuvre.

PRÉDALLE AVEC PROCÉDÉ LPPVE : UNE LIAISON VOILE/PRÉDALLE OPTIMISÉE

Le procédé de prédalles avec procédé LPPVE consiste à positionner une règle aimantée sur la face intérieure de la banche, en traçant au trait bleu une ligne correspondant à la sous-face du plancher à suspendre, conformément au plan de pose. Les boîtes d'attente sont ensuite calées sur le système aimanté, dans les espaces prévus à cet effet, et bloquées le cas échéant à leur sommet par des taquets magnétiques, pour assurer leur immobilité pendant le bétonnage. Au moment du décoffrage, le retrait de la règle aimantée laisse place à des boîtes d'attente parfaitement alignées, et crée une engravure dans le voile, qui renforce la zone d'appui à l'extrémité de la dalle. La mise en œuvre peut ensuite se poursuivre selon la procédure en vigueur : les prédalles sont positionnées en pénétrant dans l'engravure et sur une lisse de rive située au maximum à 30 cm du voile?; les armatures des boîtes d'attente et les suspentes de la prédalle sont ensuite dépliées une à une à l'aide d'un outil prévu à cet effet. On coule ensuite sur les prédalles immobilisées une dalle de compression qui assure la cohésion de l'ensemble.

Pour les entreprises de gros œuvre, ce procédé est un allié précieux pour les opérations qui comprennent des exigences au niveau du parement. « Il nous permet par exemple de répondre aux projets dans le cadre de marchés publics ou de logements privés avec façade en béton apparent », explique Lionel Rusch, directeur de Wimmer, une entreprise de maçonnerie et gros œuvre implantée à Strasbourg, qui emploie une cinquantaine de compagnons. « Nous pouvons ainsi coffrer le mur 'toute hauteur' en intégrant les boîtes d'attente à chaque niveau et réaliser les dalles après coup. » Au lieu de coffrer chaque niveau jusqu'au nu inférieur de la dalle, puis de coffrer à nouveau l'épaisseur de la dalle avant de s'attaquer au niveau supérieur, comme quand on réalise un plancher traditionnel, l'utilisation de prédalles associées à des boîtes d'attente adaptées au procédé LPPVE permet de coffrer le voile et l'épaisseur de la dalle en une seule fois, ce qui réduit le nombre des opérations et les rotations, donc les délais de chantier.

Grâce à ce procédé, on peut aussi laisser des réservations dans la tranche de dalle, pour y placer des potelets et des garde-corps juste après le décoffrage. La sécurité temporaire anti-chute des compagnons peut ainsi être mise en place avant qu'ils n'interviennent pour poser les prédalles. D'autre part, le fait de coffrer séparément la rive de dalle, en faisant du plancher traditionnel, implique de faire des trous dans les voiles pour serrer les coffrages, ce qui a une incidence esthétique sur le parement, et implique des travaux supplémentaires pour les reboucher. Enfin, la réalisation de prédalles associées à des boîtes d'attente de type adaptées au procédé LPPVE nécessite moins de main d'œuvre que celle des planchers coulés en place, ce qui donne à l'entreprise la possibilité de redéployer ses effectifs là où elle peut en avoir besoin. « Le procédé des prédalles suspendues avec voile et engravure me paraît aujourd'hui tout à fait satisfaisant techniquement, et pertinent sur le plan économique », résume Lionel Rusch. Dans un objectif de qualité du chantier, le fascicule de documentation comprend des fiches d'autocontrôle à remplir par les entreprises, qui permettent de vérifier à l'avancement la maîtrise de la qualité d'exécution et de tracer les étapes de livraison et de mise en œuvre des éléments préfabriqués.

PRÉMUR : UNE SOURCE DE PRODUCTIVITÉ

Dernier-né de la famille des produits préfabriqués en béton, le prémur est un mode constructif qui se présente sous la forme de deux parois minces en béton armé, maintenues espacées par des raidisseurs métalliques qui font office de coffrage lors du coulage du béton sur le chantier (l'épaisseur totale du prémur varie de 16 à 40 cm). Un traçage au sol doit être réalisé à l'endroit où va être positionné le prémur, conformément au plan d'exécution des structures béton. Le prémur est positionné à l'aide d'une grue, en emprisonnant entre ses deux parois les aciers qui sont en attente dans la dalle, puis stabilisé en phase provisoire à l'aide d'étais tirant-poussant ou d'un autre système stabilisateur équivalent. On procède ensuite à la mise en place des armatures de liaison des joints verticaux, des éventuels chaînages et des armatures de liaison des joints horizontaux. Les joints doivent être traités avec des dispositifs anti-fuite afin d'éviter toute fuite de laitance pendant le bétonnage. On peut ensuite procéder au bétonnage par passes successives d'en moyenne 70 cm/h, en choisissant un béton de consistance fluide (S4 ou S5).

Parmi ses nombreux points forts, le prémur est adapté en particulier aux chantiers contraints en zone urbaine, qui offrent peu de surface de stockage, et aux entreprises qui disposent de peu de main d'œuvre. Son utilisation permet en effet de réduire considérablement le nombre et la rotation des banches, parfois difficiles à stocker, et de réaliser facilement des ouvrages en disposant de peu d'espace. Par exemple, pour les murs de soutènement en limite de parcelle, il n'est pas nécessaire de terrasser ou de taluter autant que pour positionner les banches, et pour les murs mitoyens, où il est impossible de bancher des deux côtés, le prémur est tout à fait adapté. De même, il n'est plus nécessaire de stocker les armatures, puisque le ferraillage est déjà intégré aux prémurs?; il ne reste que les aciers de couture et de liaison à mettre en œuvre.

Selon Jean Ensergueix, dirigeant de l'entreprise de gros œuvre OSB, qui emploie 25 salariés à Saint-Michel-sur-Orge (Essonne), l'utilisation du prémur doit être dictée par les caractéristiques de l'opération : « Ce procédé est d'un intérêt majeur pour construire des bâtiments fonctionnels comme des bibliothèques ou des établissements scolaires. Il devient plus compliqué de le mettre en œuvre quand il y a beaucoup d'ouvertures, comme dans le logement. Autrement dit : moins il y a d'ouvertures, plus le prémur est rentable. » Appliqué aux logements, le prémur est donc généralement plus adapté à la réalisation des pignons ou murs de refend, que pour celle des façades.

Pour le chef d'entreprise, le prémur simplifie aussi la réalisation de certains ouvrages de formes complexes, ou à cotes bloquées comme les cages d'ascenseur ou d'escalier, pour lesquelles un coffrage serait fastidieux. Il présente aussi des avantages au regard des conditions climatiques hivernales : si les opérations lourdes, comme couler des voiles en béton, demandent des conditions favorables dans la durée, il est possible en revanche de réaliser le remplissage du prémur de façon fractionnée, par passes successives, dès que la douceur s'installe même temporairement, et de maintenir ainsi l'avancement du chantier.

Enfin, le prémur, préfabriqué en usine, permet d'obtenir une excellente qualité de parement en proposant des façades architectoniques ou avec toutes sortes de finitions en béton apparent, en réponse aux attentes des maîtres d'œuvre. Autre domaine d'application, le procédé du prémur est bien adapté pour la construction de piscines, bassins ou fosses, en permettant de réduire le volume de déblais, de réaliser un coffrage du radier intégré, réduisant au final les délais de chantier.

PRÉFABRICATION : LES CLÉS DE LA QUALITÉ

Pour la mise en œuvre des prédalles suspendues avec voile et engravure, les entreprises disposent désormais du Fascicule de documentation publié par l'Afnor, un guide qui sécurise le procédé vis-à-vis des assureurs et rend possible une acceptation de plus en plus répandue par les bureaux de contrôle. Ingénieur structures chez Bouygues Bâtiment Île-de-France, Édouard Moreau met en évidence les éléments qui augmentent la fiabilité de ce nouveau procédé. D'une part, la fameuse engravure fait que le béton de la dalle va pénétrer dans le voile au moment du coulage, pour accroître la résistance de la liaison entre le voile et le plancher. D'autre part, les éléments de fixation des boîtes d'attente font appel à un système aimanté qui garantit de très faibles valeurs de déplacement - de l'ordre de 15 mm au maximum - au cours du bétonnage, en prenant en compte les tolérances de réglage des banches. Une meilleure sécurité est donc obtenue grâce à une plus grande rigueur de mise en œuvre. « Par exemple, pour réaliser une dalle de 20 cm au total, comportant une prédalle de 6 cm, il ne reste que 14 cm pour mettre en place le système, explique-t-il. Le fait de positionner les boîtes d'attente avec une grande précision est donc primordial en particulier pour les dalles minces qui sont les plus courantes. » Plus que jamais, une très bonne coordination est nécessaire entre le bureau d'études chargé des calculs de l'ensemble de la structure et le fournisseur de prédalles, qui doivent s'accorder sur le type de boîtes d'attente qui permettra de réaliser la bonne liaison entre le voile et la dalle (voir témoignage d'Édouard Moreau ci-dessous). L'entreprise doit quant à elle contrôler la conformité des boîtes d'attente avec les prescriptions, lors de leur livraison sur le chantier.

Comme l'explique le Guide des bonnes pratiques Qualiprémur, la qualité de réalisation d'un prémur dépend en grande partie de la capacité de chaque acteur à remplir son rôle : le choix d'avoir recours au procédé du prémur revient à l'entreprise, qui demande au bureau d'études structure de dimensionner l'ouvrage et de lui fournir les plans de coffrage et de ferraillage, ainsi que les éventuelles notes de calcul. L'entreprise adresse l'ensemble de ces documents au fournisseur, accompagnés des informations relatives aux contraintes du chantier, pour lui permettre d'élaborer le dossier technique prémur. Sur la base des éléments transmis, l'industriel conçoit les prémurs en coordination avec l'entreprise et le bureau d'études structure, les fabrique et les livre sur le chantier, accompagnés des plans nécessaires à leur pose, en respectant les règles de sécurité. Réussir un chantier en prémur implique d'anticiper un ensemble de points pour intégrer harmonieusement les éléments préfabriqués. Doivent ainsi être pris en compte les capacités de levage, le transport, l'accès au chantier, la préparation d'une zone de stockage et de déchargement, et éventuellement les possibilités de retournement des prémurs.

Deux phases critiques de la mise en œuvre doivent retenir toutes les attentions. La première est l'étaiement de l'élément préfabriqué en phase provisoire, essentiel pour garantir la sécurité des compagnons sur le chantier. Le Guide de bonnes pratiques précise que chaque prémur doit être stabilisé de manière indépendante et que le dispositif de stabilisation retenu (type de tire-pousse, poids du lest, type de cheville de fixation dans la dalle ou le lest...), ainsi que sa mise en œuvre sont de la responsabilité de l'entreprise, qui peut cependant demander conseil à son fournisseur pour définir le meilleur moyen d'étaiement. Pour les prémurs de plus de 5 m de hauteur, il est fortement conseillé de trianguler la stabilisation en phase provisoire. Le second point de vigilance lors de la mise en œuvre est le remplissage du prémur : celui-ci doit s'effectuer avec un béton adapté et par passes successives en respectant les niveaux de remplissage (voir témoignage ci-dessous).

UNE ÉQUATION ÉCONOMIQUE À RÉSOUDRE

Plus simples à mettre en œuvre, moins contraignants pour les chantiers très enclavés, facteurs de réduction des délais puisqu'ils suppriment certaines opérations de coulage en place, les procédés constructifs des prédalles LPPVE et du prémur séduisent par les possibilités nouvelles qu'ils offrent dans l'organisation du chantier. S'ils sont tout à fait indiqués pour certains types de projet, ils le sont beaucoup moins pour d'autres : c'est pourquoi l'entreprise de gros œuvre ne peut pas s'exonérer d'une analyse poussée de ses coûts de construction et d'une comparaison du prix de revient de la préfabrication avec celui du béton coulé en place, en prenant en compte l'ensemble des paramètres. « Après plusieurs chantiers d'expérimentation des prédalles associées au système de boîtes d'attente adaptées au procédé LPPVE, je constate que le coût d'achat supplémentaire des règles et des boîtes d'attente est amorti par la suppression du coffrage de la rive de dalle en traditionnel, qui demande davantage de main d'œuvre et d'heures travaillées », conclut Lionel Rusch.

Un diagnostic comparable se dégage du côté du prémur : « Le coût des voiles en béton banché et des prémurs est sensiblement équivalent, mais se décompose d'une façon différente, résume Jean Ensergueix. Les éléments préfabriqués sont plus chers à l'achat, mais ils sont livrés prêts à poser et nécessitent beaucoup moins de compagnons sur place. De plus, ils intègrent déjà toutes les réservations, jusqu'aux gaines techniques et aux prises de courant, ce qui fait gagner un temps précieux en aval du chantier. » Attention cependant à ce que la course à la rentabilité ne nuise pas à la qualité des ouvrages, alerte Michel Guérinet, directeur Scientifique au sein du groupe Eiffage. « Pour mieux placer leurs produits, les fournisseurs ont tendance à proposer des prémurs même pour des murs très minces et à limiter au maximum les armatures de liaison, ce qui rend délicat leur remplissage et impose à l'entreprise la réalisation de levées de faible hauteur, réduisant la productivité du procédé. Dans l'intérêt de la qualité de construction, entreprise et fournisseur doivent donc s'accorder pour tourner le dos à la solution la moins chère et rechercher ensemble un optimum global du prémur. » 

Pour tendre vers cet optimum, l'entreprise de gros œuvre a tout intérêt, tout en étant à l'écoute de son fournisseur, à se concentrer sur les méthodes chantier en amont, et dans tous les cas à conserver la main sur la réalisation des études de structures du bâtiment.