Projet de Fin d’Etude -...

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SEDENO Florent

Elève ingénieur de 5e année

INSA de Strasbourg – Spécialité Génie Civil

SEDENO Florent Projet de Fin d’Etude 2013 3

Remerciement

La réalisation de ce stage et l’aboutissement de mon étude n’aurait jamais été

possible sans les nombreuses personnes qui ont su m’encadrer durant ces nombreuses

semaines. Je tenais donc à leur dédier ces quelques lignes afin qu’ils puissent se reconnaitre

dans la suite de ce mémoire.

Je souhaitais tout d’abord remercier mes deux tuteurs, entreprise et scolaire. Cyrille

CHAZALLON, enseignant à l’INSA de Strasbourg et maitre de conférence, a accepté de suivre

ce projet avec intérêt et a su me conseiller intelligemment dans des moments d’hésitation.

Jean-Marc BERQUIN, directeur des Etudes GTM Grands Projets, m’a accordé sa confiance

pour réaliser ce stage au sein de son service. Il a également toujours cherché à m’investir

dans des missions instructives et formatrices afin de rendre le stage enrichissant

techniquement et humainement. Son suivi m’a été indispensable.

Je remercie également l’ensemble de l’équipe GTM Grands Projets ainsi que leurs

proches collègues du Pôle Construction, de GTM Bâtiment ou encore de Vinci Construction

France et autres entreprises. Je pense alors particulièrement à Jean-Philippe GIRAUD, Chef

de service, ainsi que Vincent DERUDDER, Xavier BERTOIA, Nadège LABORDA et Flavien

MUSCOLINI, ingénieurs et techniciens Etudes avec qui j’ai eu la chance de partager l’Etude

d’un chantier très riche, mais je pense également aux bureaux des Méthodes Sogea Caroni

et à Mr PHEULPIN du bureau Structure Somete, qui m’ont laissé découvrir leur expertise et

partager leur expérience.

Je n’en oublie pas moins Margaux LEQUEU, Mélanie VIQUERAT, David MIRANDA,

Emilie MALNAR, Willy FAIDER, Clotilde SEMMAM, Carole BERREBI et bien d’autres collègues

chaleureux. Toutes ces personnes m’ont permis une intégration si facile au sein de l’équipe,

tout comme mes deux compagnons Guillaume PENAUD et Morgane LAPEDRA, stagiaires

chez GTM Grands Projets durant cette même période.

Pour terminer, je remercie à titre plus personnel ma famille et mes amis grâce à qui

j’ai toujours eu la chance de m’épanouir au travail comme en dehors.

Ces plusieurs semaines ont été remplies de rencontres et de discussions

passionnantes. N’ayant surement pas réussi à citer toutes les personnes qui le mérite,

j’espère que celles-ci sauront se reconnaitre à travers ces derniers paragraphes.


Résumé

GTM Bâtiment, leader parisien en réhabilitation, possède un centre d’activité

spécifique rattaché au Pôle Construction : GTM Grands Projets. Cette équipe est spécialisée

dans les projets d’envergure. Lors de ces opérations, il n’est donc pas rare de réaliser des

travaux de restructuration lourde. Qu’il s’agisse de bâtiments de grande hauteur, de tours,

d’hôtels de luxe, les travaux qui sont réalisés nécessitent une étude particulière et une

expertise différente de celles des travaux de réhabilitation ou de constructions neuves. C’est

pour cette raison que l’équipe GTM Grands Projets souhaite, à travers ce projet de Fin

d’Etude, que je crée un référentiel en restructuration lourde au sein de leur service.

Pour répondre à leur besoin, j’ai donc dans un premier temps identifié les points clés

d’une restructuration lourde et ainsi ciblé mon étude préliminaire sur la descente de charges

des structures, leur fondation ainsi que le contreventement de ces bâtiments. J’ai ensuite

recherché les méthodes de réalisations adaptées à la restructuration lourde, c’est-à-dire des

techniques et procédés qui s’adaptent aux contraintes de bâtiments déjà existants, en zone

urbaine pour la plupart. Pour terminer, j’ai présenté une étude de cas, afin d’illustrer de

manière plus concrète les recherches et analyses réalisées précédemment. Elle concerne le

projet du 10 boulevard de Grenelle, locaux de bureaux situés dans le 15e arrondissement de

Paris.

L’ensemble de ce projet a pour objectif final de faciliter l’insertion d’un nouveau

profil dans l’équipe GTM Grands Projets en lui apportant les bases indispensables à avoir

dans une étude de restructuration lourde et en présentant de manière succincte le

déroulement d’une opération en Etude de prix, équipe à laquelle j’étais rattaché durant ce

projet. Il pourra également servir de support lors de formation interne du personnel Vinci

Construction France.

MOTS CLES :

Restructuration Lourde – Etudes – Méthodes – Solutions – Grands Projets.


Abstract

GTM Bâtiment, Parisian leader in rehabilitation, has a specific subsidiary: GTM

Grands Projets. This team is specialized in large-scale project. They study high building,

luxury hotel or specific projects. For this king of operations, it is not thus rare to work on

heavy restructuration. The construction needs some good skills and a different expert view

comparing to rehabilitated or new building. That is why the team of GTM Grands Projets

wants me to do a reference source of heavy restructuration.

To get the objectives, I realized a preliminary part which focuses on the principal

point of the building structure and its stability. I select the load-bearing skeleton, the

foundations and bracing structure. I continue the project with the presentation of different

methods that engineers could consider for heavy restructuration. To finish, I opt for studying

a specific case: 10 boulevard de Grenelle, in the 15th district of Paris. This operation is about

the restructuration of high buildings with office local.

The final aim of my project will be to make easier the recruitment of a new profile in

the team. It will expose the principal and basic knowledge that people needs to be efficiently

introduced in this activity sector. Moreover, my study could be used for intern formation in

Vinci Construction France.

KEYWORDS:

Heavy restructuration – Improvement – Methods – Solutions – Large-scale projects


Sommaire

Remerciement.............................................................................................................................. 3

Résumé ........................................................................................................................................ 4

Introduction ................................................................................................................................. 9

L’entreprise ................................................................................................................................ 10

1. LE GROUPE VINCI ....................................................................................................................... 10

2. GTM BATIMENT ......................................................................................................................... 10

2.1. Historique et organisation ................................................................................................. 10

2.2. Le Pôle Construction .......................................................................................................... 11

2.3. L’équipe Grands Projets .................................................................................................... 12

Présentation du Projet ............................................................................................................... 14

1. SUJET ET OBJECTIFS ................................................................................................................... 14

2. INTRODUCTION A LA RESTRUCTURATION LOURDE .................................................................. 15

3. DEMARCHE GLOBALE DU PROJET ............................................................................................. 16

Etude préliminaire ...................................................................................................................... 17

1. PORTEURS ET DESCENTE DE CHARGES VERTICALE ................................................................... 17

1.1. Stabilité et squelette d’un bâtiment ................................................................................. 17

1.2. Etude comparative des types de planchers ...................................................................... 18

1.3. Notion de dimensionnement ............................................................................................ 19

2. LE CONTREVENTEMENT ............................................................................................................ 21

2.1. Illustration du contreventement avec la Croix de Saint André ......................................... 21

2.2. Palée de stabilité et contreventement vertical ................................................................. 22

2.3. Diaphragme rigide et poutre au vent horizontale ............................................................. 22

2.4. Mise en œuvre et utilisation des contreventements ........................................................ 23

2.5. Récapitulatif des procédés de contreventement .............................................................. 24

3. LES FONDATIONS ....................................................................................................................... 25

3.1. Type de sols et de fondations ............................................................................................ 25

3.2. Les fondations profondes .................................................................................................. 26


3.3. Les fondations superficielles ............................................................................................. 29

3.4. Le radier, principe et fonctionnement .............................................................................. 29

Des Méthodologies particulières ................................................................................................. 32

1. LA REPRISE EN SOUS ŒUVRE .................................................................................................... 32

1.1. Exécution de fouilles à proximité d’un ouvrage ................................................................ 32

1.1.1. La paroi berlinoise et lutécienne ............................................................................... 33

1.1.2. La paroi parisienne et moscovite .............................................................................. 33

1.1.3. La paroi moulée ......................................................................................................... 34

1.1.4. Remarques sur les parois de soutènement ............................................................... 34

1.1.5. Puits blindés .............................................................................................................. 35

1.1.6. Travaux par passes alternées .................................................................................... 35

1.2. Travaux sous bâtiment existant ........................................................................................ 36

1.2.1. Terrassement en taupe ............................................................................................. 37

1.2.2. Le chevalement ......................................................................................................... 38

2. RENFORCEMENT DES FONDATIONS .......................................................................................... 40

2.1. Etude comparative sur les fondations profondes ............................................................. 40

2.2. Le renforcement de sol...................................................................................................... 41

2.2.1. Les colonnes ballastées sèches ................................................................................. 41

2.2.2. Deep Mixing Soil (DMS) ............................................................................................. 42

2.2.3. Le Jet Grouting ........................................................................................................... 43

2.2.4. Compactage Hydraulique Statique (CHS) .................................................................. 44

2.3. Cas particulier d’association de fondations profondes et superficielles ........................... 46

3. CREATION D’OUVERTURE DANS UN PORTEUR VERTICAL ......................................................... 47

3.1. Moisage de poutre en acier et béton ................................................................................ 47

3.2. Ouverture de baie et création de linteau .......................................................................... 49

Etude de cas, 10 boulevard de Grenelle ....................................................................................... 52

1. L’APPROCHE ORCHESTRA .......................................................................................................... 52

2. L’AFFAIRE DU 10 BOULEVARD DE GRENELLE ............................................................................ 54

2.1. Intervenants principaux sur l’opération ............................................................................ 54

2.2. Le 10 Grenelle, un chantier type ....................................................................................... 54

2.3. Stratégie de réponse et outils de chiffrage ....................................................................... 57

2.3.1. Conception du planning et installation de chantier .................................................. 57

2.3.2. Solutions et outils de chiffrage .................................................................................. 59


3. LA RESTRUCTURATION LOURDE DU 10 GRENELLE .................................................................... 60

3.1. La reprise en sous œuvre du bâtiment C R+T .................................................................... 60

3.1.1. Description de l’opération ......................................................................................... 60

3.1.2. Spécificité des travaux de restructuration lourde ..................................................... 61

3.1.3. Solution 1 : Changement d’altimétrie du radier ........................................................ 62

3.1.4. Solution 2 : Liaison future des radiers C R+T et mitoyen .......................................... 62

3.1.5. Solution 3 : Stabilité provisoire du radier mitoyen ................................................... 62

3.1.6. Solution 4 : Blindage des fouilles des passes alternées ............................................. 63

3.1.7. Solution 5 : Vérification des tirants ........................................................................... 64

3.2. Optimisation des renforts de fondations .......................................................................... 64



3.2.3. Solution 1 : Vérification des renforcements mis en place ......................................... 65

3.2.4. Solution 2 : Mode constructif des renforcements .................................................... 66

3.2.5. Solution 3 : Dimensionnement des groupes de micro-pieux .................................... 67

3.2.6. Récapitulatif des optimisations ................................................................................. 68

3.3. Création d’un complexe poteau-poutre sous mur existant .............................................. 69



3.3.3. Solution 1 : Contreventement et stabilité provisoire du bâtiment C R+17+T ........... 70

3.3.4. Solution 2 : Optimisation des délais .......................................................................... 70

Conclusion ................................................................................................................................. 72

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Introduction

Actuellement étudiant à l’INSA de Strasbourg, ma formation inclut un Projet de Fin

d’Etude. Ce stage a pour objectif de répondre aux besoins d’une entreprise grâce à des

recherches théoriques et pratiques au sein de l’équipe concernée. Ce présent rapport vise

donc à exposer au mieux l’étude que j’ai effectuée chez GTM Bâtiment, cellule Grands

Projets. Elle concerne la mise en place d’un référentiel de restructuration lourde avec pour

objectif une introduction complète à sa pratique.

Aujourd’hui, la restructuration lourde est un sujet clé dans l’économie du Bâtiment.

En effet, la période de crise fait fortement diminuer les budgets alloués à l’activité ainsi que

les investissements privés. Pour limiter les coûts, la construction neuve laisse donc place à la

réhabilitation et restructuration, en particulier sur des projets d’envergure. Ce phénomène

est d’autant plus vrai qu’en région parisienne le réseau urbain est déjà très dense et le Code

de l’Urbanisme rigidifié. Les nouvelles règlementations telles que la RT 2005 puis 2012

intensifient également cette volonté de restructuration, dans le Haussmannien par exemple.

Des études ciblées dans ce domaine semblent donc judicieuses pour GTM Bâtiment, leader

Ile-de-France en Réhabilitation, et pour moi-même, étudiant et futur ingénieur.

La démarche choisie dans ce rapport sera dans un premier temps d’identifier

l’entreprise et le groupe dans lequel elle se trouve. Il est en effet important de connaitre ses

collègues et collaborateurs pour pouvoir répondre au mieux à leurs questions et besoins. La

seconde partie visera à expliquer précisément en quoi consiste le projet de fin d’étude, en

donnant une problématique précise et les principaux axes de recherche ainsi que la

démarche générale de ces 20 semaines d’étude. La troisième partie fera office

d’introduction au sujet de restructuration lourde proprement dit. Cette étude préliminaire

servira de mise au point et de base pour la suite des recherches, en détaillant les principaux

acteurs de la stabilité d’un bâtiment en Génie Civil. Un quatrième point se concentrera sur

les méthodes propres à la restructuration lourde. Il s’agira, suite à cela, d’avoir des

possibilités diverses à envisager dans chaque travail de restructuration. Enfin, la dernière

partie exposera une simulation sur l’affaire du 10 boulevard de Grenelle, afin de mettre en

pratique les recherches, tout en comprenant la démarche globale d’une réponse à appel

d’offre.

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L’entreprise

Cette première partie est consacrée à la présentation succincte de l’entreprise et de

l’environnement de travail de ce stage de fin d’étude.

1. LE GROUPE VINCI

Afin de ne pas surcharger ce rapport, l’Annexe 1 offrira une présentation de

l’organisation du groupe mondiale Vinci qui saura répondre à votre curiosité.

2. GTM BATIMENT

2.1. Historique et organisation

En 1981, la Société des Grands Travaux de Marseille (GTM) est créée par les milieux d’affaires marseillais pour construire un réseau moderne d’égouts dans la cité phocéenne.

Un an plus tard, GTM et Entrepose fusionnent, donnant naissance à GTM Entrepose

En 1986, Dumez prend participation dans GTM Entrepose puis en 1990 Dumez fusionne avec La Lyonnaise des Eaux et fait entrer GTM dans ce nouveau groupe.

En 1997, GTM Entrepose devient Groupe GTM. Le groupe exerce ses activités dans le monde entier dans 4 domaines : les concessions, la route, l’industrie ainsi que l’ingénierie et l’immobilier.

En 2000, Le Groupe SGE devient indépendant et change de nom pour devenir VINCI. VINCI fusionne avec Groupe GTM et donne naissance au numéro un mondial de la Construction et des Services Associés. Le groupe GTM devient GTM Construction, composé de Directions régionales et filiales.

En 2001, GTM Bâtiment est créée, filiale de GTM Construction pour l’Ile-de-France. Jean-Yves COJEAN, aujourd’hui Président de GTM Bâtiment, faisait déjà partie de la Direction en 2001.

En 2007, SOGEA Construction et GTM Construction se rapprochent dans une nouvelle

entité : VINCI Construction France. GTM Bâtiment devient une filiale de VINCI Construction France.

GTM Bâtiment compte :

Plus de 70 chantiers par an

Un Chiffre d’Affaire de 300 millions d’euros en 2010

Plus de 700 professionnels répartis sur toute l’Ile-de-France

26 nationalités

21% de femmes, soit deux fois plus que dans la profession


2.2. Le Pôle Construction

GTM Bâtiment s’articule autour de quatre métiers dont la construction neuve et la

restructuration complexe représentés par le pôle Construction.

Les équipes de ce même pôle sont ensuite spécialisées par type d'ouvrage :

GTM Habitat regroupe les logements et les bâtiments résidentiels ;

GTM Ouvrages Fonctionnels gère l'immobilier d'entreprise, les bâtiments

scolaires, industriels et commerciaux ;

GTM Grands Projets, comme son nom l'indique, s'occupe des projets

d'envergure, des projets de restructuration complexe mais aussi des

établissements de santé. C’est au sein de cette agence que j’ai effectué mon

stage.

FIGURE 1.4 : ORGANIGRAMME GTM BATIMENT, POLE CONSTRUCTION


2.3. L’équipe Grands Projets

L’équipe au sein de laquelle j’ai effectué mon stage (GTM Bâtiment Grands Projets) a la

spécificité de s’intéresser à des projets complexes.

Ainsi, elle a participé à de nombreuses études de tours (tour Générali, tour Granite, tour

EDF, restructuration de la tour AXA, D²…), de centres hospitaliers (Argenteuil, Eaubonne,

Caen, Evreux,…), de bureaux (Kléber,

Vendôme, Cambon Capucines, Général

Foy, Nanterre Zac des Guilleraies,

Cardinal…), d’hôtels (Ritz, Mandarin

Oriental, Shangri-lâ, Plaza Athénée…).

IMAGE 3D DU MANDARIN HOTEL

Afin de profiter de l’expertise du groupe et de limiter les risques financiers d’opérations

importantes, il n’est pas rare de trouver des partenariats au sein de Vinci Construction France (le projet de la tour D² est mené par un groupement VCF : GTM Bâtiment, Bateg, Dumez, le chantier du Mandarin a été est réalisé avec Lainé Delau, etc..).

PHOTO DE LA TOUR GRANITE IMAGE 3D DE LA TOUR D²


Quelques projets et réalisations de GTM Bâtiment Grands Projets :

Galeries Lafayette Maison - Paris 9ème

Construction d’un nouveau pôle sportif & centre nautique de l’INSEP Montant travaux : 30 089 K€ HT Maître d'ouvrage : Ministère de la jeunesse, des sports

et de la vie associative Durée : 20 Mois

Cambon – Capucines – Paris 1er

La Fondation d’Entreprise Louis-Vuitton

Réhabilitation et restructuration d’un ensemble immobilier de 50 000 m² situé 19-25 places Vendôme –1-23 rue de les Capucines et 40 - 48 rue Cambon. Montant marché : 135 000 K€ HT Maître d’Ouvrage : French Property Management, SNC Galaxie Vendôme Durée : 56 mois

La construction de la Fondation

d’Entreprise Louis-Vuitton pour la

Création (groupe LVMH) a été attribuée à

VINCI Construction France et est

actuellement réalisée par un groupement

de filiales composée de Petit, mandataire

et chef de file, GTM Bâtiment et DODIN.

Elle est destinée à l’art contemporain et à

l’accueil du public.

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Présentation du Projet

Le Projet de Fin d’Etude a pour objectif de répondre à un besoin particulier d’une

entreprise sur un domaine technique et de recherche. En tant qu’élève ingénieur de l’INSA

de Strasbourg, j’ai pour mission, durant ce stage de vingt semaines, de répondre aux

objectifs fixés avec Jean-Marc BERQUIN, tuteur de ce stage et Directeur des Etudes de

l’agence Grands Projets de GTM Bâtiment.

1. SUJET ET OBJECTIFS

Sur un accord tripartite, école – entreprise – étudiant, voici donc le sujet et la

démarche générale du projet de recherche.

SUJET : « Etablissement d’un référentiel de Restructuration Lourde au sein de GTM

Grands Projets »

Objectif général :

Compilation des travaux réalisés par GTM Bâtiment ces dernières années

Inventaire des méthodes employées en restructuration lourde

Analyse économique sur un chantier type (coût, ratios, autres)

Retour d’expérience du chantier mis à disposition de l’intranet GTM Bâtiment et VCF

La cellule Grands Projets à laquelle je suis rattaché est spécialisée dans les opérations

d’envergure, et donc par ce biais dans des projets importants de restructuration lourde.

L’objectif de ce stage est donc de comprendre les enjeux et les contraintes très particulières

de ce domaine, d’en chercher les méthodes et procédés d’exécution utilisables. A partir de

cela, la création du référentiel en restructuration lourde permettra la formation et ainsi

l’introduction rapide de nouveaux profils dans l’équipe. La mission est ainsi de créer une

base solide des connaissances à avoir pour une étude, avant de pouvoir les compléter par

l’expérience du milieu et l’évolution des techniques. Une étude de cas conclura le projet et

fournira une application concrète de ces recherches.

Le travail permettra par la suite de mettre en place des sessions de formation interne à

l’intention des jeunes ingénieurs travaux, des compagnons et du personnel du service.


2. INTRODUCTION A LA RESTRUCTURATION LOURDE

Pour commencer, la restructuration lourde se définit par une réorganisation de l’espace

ou une réhabilitation des lieux, ayant pour conséquence une modification de descente de

charges, via un surpoids, des démolitions de porteurs ou tout autre phénomène. Les projets

consistent généralement à démolir une grande partie de bâtiment pour le reconstruire de

manière plus ou moins différente. De plus, la cellule Grands Projets s’occupe de chantiers

d’envergure, il n’est donc pas rare de trouver des tours et bâtiments classés IGH (Immeuble

Grande Hauteur). C’est pour toutes ces raisons que chaque chantier reste très singulier

malgré des méthodes et procédés proches.

Historiquement parlant, la construction a toujours évolué en fonction de la société et de

l’économie. Dans les années 60 débute une « politique des villes nouvelles françaises ». Afin

de ne pas sur-peupler les métropoles, il est question de créer des nouveaux pôles attractifs.

Sur neufs villes françaises, cinq sont en Ile-de-France, dont Cergy-Pontoise ou Marne-la-

Vallée. La construction neuve est à la mode chez les français du BTP.

Aujourd’hui, le projet du grand Paris ou du grand Lyon met en lumière les projets de

réorganisation du territoire. Il faut alors chercher des solutions pour revaloriser des zones

déjà denses en habitations, en commerces, en transport. De plus, tous ces travaux devront

désormais respecter des normes nouvelles et de plus en plus strictes. On parle de Plan Local

d’Urbanisme (PLU), qui règlemente la construction d’une zone particulière, de RT2005 puis

RT2012, normes environnementales, ou encore de Label Haute Qualité Environnementale

(HQE), Leadership in Energy and Environmental Design (LEED), Building Research

Establishment Environmental Assessment Method (BREEAM). Ces nouvelles règlementations

et labels nécessitent alors de lourdes modifications des locaux.

En architecture, le temps transforme également les envies et besoins. On recherche alors

une ouverture des espaces pour permettre la mobilité des cloisons et l’interchangeabilité

des locaux. On demande une hauteur sous plafond maximale et une luminosité optimale. Les

bâtiments restructurés changent parfois de fonction, conduisant encore une fois à des

transformations importantes dans la structure.

Enfin, il est connu qu’en période de crise économique, il faut recycler. Il en va de même

en construction. Lorsque les investissements dans le neuf deviennent difficiles, la

restructuration et réhabilitation lourde offre des prix intéressants pour des espaces déjà

existants.


3. DEMARCHE GLOBALE DU PROJET

Répondant à l’origine à un besoin d’entreprise, il est primordial de comprendre les

raisons et causes de cette demande de recherche, pour mieux en cibler les objectifs. Jean-

Marc BERQUIN a très correctement résumé la situation lors de notre premier entretien en

expliquant la complexité et l’unicité des chantiers de GTM Grands Projets.

L’enjeu de ma recherche sera donc, dans un premier temps, de savoir expliquer

simplement ce qu’est une restructuration lourde et quels en sont les points clés. L’étude

préliminaire ciblera la descente de charge dans les bâtiments, les règles de contreventement

ainsi que les différents types de fondations, tout ceci de manière assez générale.

Dans un second temps, il faudra cibler la recherche sur différentes techniques propre à

chaque chantier, conducteur de travaux, bureau des Méthodes et de Structure, ou ingénieur

Etude pour en tirer des informations utilisables lors des prochaines réalisations de projet. Il

faudra partir à la rencontre de profils aux expériences différentes pour enrichir la base de

données. Des témoignages et recherches personnelles permettront de sélectionner les

procédés courants de restructuration lourde.

Dans un dernier temps, l’étude de cas du 10 boulevard de Grenelle, chantier type de

restructuration lourde, permettra la mise en application des recherches effectuées. Mon

étude consistera alors à répondre à un dossier d’appel d’offre, Lot Gros Œuvre, en

optimisant les coûts de réalisation et en cherchant des solutions pertinentes pour le chantier

à venir. Pour cela, je me servirai des recherches précédentes. Ce rapport détaillera les étapes

clés et solutions finalement retenues.

17

Etude préliminaire

La restructuration lourde consiste à transformer un bâtiment de manière structurelle.

Ce bâtiment sera très souvent soumis à une réorganisation de l’espace, induisant une

répartition des descentes de charge ou des porteurs différente. L’ingénieur remanie alors le

squelette du bâtiment et ainsi perturbe sa stabilité. Des études sont nécessaires en Bureau

Structure mais également Géotechnique suivant les nouveaux efforts repris en fondation.

Lors de cette restructuration, les éléments clés de l’étude sont dans un premier

temps les éléments porteurs du bâtiment, qui conditionnent la descente de charge de la

toiture vers les étages bas. Les fondations transmettront ensuite ces contraintes au sol, elles

doivent également retenir notre attention. Enfin, le contreventement joue un rôle de

stabilité face aux efforts horizontaux extérieurs. Il devient d’autant plus indispensable que

les projets sont de grande hauteur.

Une étude préliminaire est proposée pour ces trois axes principaux afin de

comprendre leur utilité et fonctionnement dans le cycle de vie d’un bâtiment (construction,

utilisation, démolition ou restructuration). L’objectif de cette étude est finalement de

pouvoir poursuivre le projet proprement dit avec une pleine compréhension et

appréhension des problématiques mises en jeu.

1. PORTEURS ET DESCENTE DE CHARGES VERTICALE

1.1. Stabilité et squelette d’un bâtiment

En Génie Civil, et plus généralement d’après les principes fondamentaux de la Statique et

de la Dynamique, un Bâtiment ou Ouvrage quelconque devra être dans un état d’équilibre

par rapport aux efforts extérieurs pour être considéré stable à l’instant t. Ainsi, quelque soit

le bilan des actions externes ou internes au système, celui-ci saura l’équilibrer.

De plus, un effort ne se dissipe pas, il se transmet ou se transforme en une énergie

différente. La descente de charge d’un bâtiment consiste donc, pour un point d’application

quelconque, à étudier la transmission de l’effort vers un autre système, ici le sol. Le bâtiment

sera constitué d’un quadrillage plus ou moins dense d’éléments résistants dans le sens

horizontal et vertical.


Eléments porteurs verticaux :

Afin de permettre la descente des charges vers les fondations, chaque étage d’un

bâtiment sera porté par des poteaux et des murs. Les poteaux reprendront et transmettront

des efforts de manière ponctuelle. Ils pourront être de formes géométriques divers (carré,

rond plein, rond creux, en L, en T…) mais devront toujours posséder une inertie suffisante

pour résister aux efforts. C’est généralement la résistance au flambement qui limitera les

dimensions de l’élément. Le matériau utilisé pour la réalisation de ces poteaux aura

également un rôle essentiel sur son fonctionnement. On trouve couramment des profilés

métalliques, des poteaux en bois, en béton armé.

Les murs permettent quant à eux de reprendre des efforts de façon linéique mais

réduisent par la même occasion la possibilité d’ouverture. Ils peuvent être en béton coulé en

place, suite à un ferraillage préliminaire entre des banches ou préfabriqués. On trouve

également différents types de briques et parpaings, en béton cellulaire, terre cuite et autres

qui assurent la transmission des efforts par superposition et chainages intérieurs d’éléments.

Eléments porteurs horizontaux :

Lorsque les efforts ne s’appliquent pas directement sur les poteaux et murs, un

réseau d’éléments horizontaux transmettra les efforts du point d’applications jusqu’à ces

porteurs. Dans le cas d’une exploitation courante, des efforts verticaux s’appliqueront sur

une surface de plancher. Ces dalles auront alors pour but de transmettre ces efforts de

manière horizontale vers les poutres et poutrelles qui la soutiennent puis vers les poteaux

ou les murs porteurs. Ces poutres et poutrelles sont généralement constituées en bois,

profilés métalliques ou béton armé, tout comme les poteaux. Elles seront la plupart du

temps sollicitées et dimensionnées en flexion simple ou composée.

Ayant une utilité variée et des procédés de mise en œuvre nombreux, il est

intéressant de détailler les différents types de planchers existants, ou du moins les plus

courant dans une étude plus précise.

1.2. Etude comparative des types de planchers

Le plancher permet de reprendre pour chaque étage tous les efforts qui ne sont pas

transmis directement à la structure verticale. Nous verrons également par la suite qu’il peut

constituer un diaphragme rigide contreventant l’étage. Voici les types de planchers courant

que l’on peut retrouver dans le Bâtiment ainsi que leur utilisation :


Porteurs horizontaux : planchers et poutres, mise en œuvre Type de porteurs Utilisation Avantages Inconvénients Planchers creux :

- Entrevous - Poutrelles - Hourdis

Maison individuelle, bâtiment d’habitation, petit bâtiment

Mise en œuvre facile, avec très peu de levage et pas de coffrage Plancher léger et isolant (air dans les creux d’entrevous)

Epaisseur importante pour des portées limitées à 7 mètres environ Mise en œuvre longue avec beaucoup de manutention Pas de souplesse de forme et de taille

Dalles BA coulées en place

Tout type de bâtiment courant

Taille et forme quelconque Pas toujours besoin de gros matériel de levage (selon accès) Procédé économique

Mise en œuvre longue Utilisation de nombreux matériels de coffrage Portées et charges limitées

Dalles pleines préfabriquées

Tout type de bâtiment courant

Mise en œuvre simple et rapide Pas de coffrage utilisé

Moyen de levage important Traitement de joint nécessaire Portée relativement limitée Calepinage et positionnement des réservations

Dalles alvéolaires précontraintes

Locaux demandant de grandes surfaces sans appuis

Pas d’étaiement Cadence de pose élevée Portée importante, jusqu’à environ 20 mètres sans hourdis Peu d’armatures complémentaires

Cout élevé Multiplicité des joints Levage de forte puissance Trame plus ou moins imposée Problème de fixations ultérieur

Dalles nervurées Structure poteaux-poutres Tertiaire, commerces, scolaire

Charges d’exploitation élevées

Mise en œuvre longue Besoin d’un plafond Poids important du plancher

Planchers mixtes Tout type de bâtiment à ossature béton ou acier

Contreventement du bac acier dès sa pose Diminution des armatures du hourdis béton Souplesse des formes Légèreté de la dalle mixte

Protection anti-incendie Nécessité d’un plafond

1.3. Notion de dimensionnement

Afin d’établir la dimension des efforts et donc des éléments porteurs qui

reprendront ceux-ci, des hypothèses sont posées quant aux sollicitations extérieures

maximales, suivant la région, l’emplacement et le poids des éléments, et autres facteurs. Ils

sont regroupés notamment dans des DTU (Documents Techniques Unifiés) en France ou

même dans les récentes règlementations européennes que sont les Eurocodes. Ceci permet,

par le biais d’études poussées et d’essais laboratoire en amont, de ne plus considérer tous

les efforts possibles et imaginables en même temps mais plutôt les combinaisons d’actions

envisageables sur la structure. Ils ont également pour objectif de globaliser la conception et

la mise en œuvre de produits certifiés.


Le dimensionnement du bâtiment et le positionnement des éléments porteurs seront

ensuite réalisés selon ces charges en question. En restructuration lourde, l’ingénieur touche

à ces porteurs, créant ainsi une faille dans la descente des efforts. A chaque démolition, puis

reconstruction, des procédés et techniques sont donc obligatoires pour permettre une

stabilité de l’ensemble à toutes les phases (préparation, provisoire, mise en service,…). Le

dimensionnement des nouveaux porteurs, qu’ils soient provisoires ou définitifs, devient

autant voir plus important que le dimensionnement de l’existant.

21

2. LE CONTREVENTEMENT

Un système de contreventement représente l’ensemble des éléments structuraux d’un

bâtiment, qui ont pour objectif d’assurer la descente des charges horizontales. La plupart du

temps, ces charges sont représentées par un cas défavorable sismique ou due au vent, plus

rarement à une explosion ou autres actions exceptionnelles. Tout comme le cas des

descentes de charges verticales, le contreventement doit pouvoir stabiliser le bâtiment

contre ce type d’actions et d’efforts horizontaux à tout moment. Pour ce faire, il en existe de

différentes natures, selon les ouvrages et les contraintes architecturales notamment.

2.1. Illustration du contreventement avec la Croix de Saint André

Afin de bien saisir le principe de contreventement des éléments, il est pertinent de

commencer par la très utilisée Croix de Saint-André. Adaptable à tout type de construction

(béton, acier, bois), cette croix permet, en reliant d’autres poutres ou poteaux, de verrouiller

un système vis-à-vis de ses degrés de liberté et des déformations possibles du système.

DISPOSITIF SOUMIS A UN EFFORT HORIZONTAL, AVEC ET SANS CROIX DE SAINT ANDRE

Sans Croix de Saint-André, le système possède une faible résistance vis-à-vis de l’effort

horizontal, car il s’appuie uniquement sur ses quatre assemblages rotules. Le portique se

déforme très facilement suivant son plan. Dans le second cas, l’effort se diffusera dans les

diagonales, tendues ou comprimées, sans pour autant déformer le système. C’est le principe

même du contreventement, qu’il soit dans un plan horizontal ou vertical.

Ce type de contreventement, dit triangulé,

s’étend vers d’autres formes de diagonales

tendues. Lorsqu’il est réalisé étage par étage,

ceci limite les ouvertures possibles. Il n’est donc

pas rare d’envisager cela sur plusieurs niveaux.

OUVERTURE DE BAIE ENTRE CONTREVENTEMENT TRIANGULE


2.2. Palée de stabilité et contreventement vertical

Le contreventement peut être assuré par des palées de stabilité. Ces palées sont des

éléments de structure inscrits dans un plan vertical, capable de s’opposer à une force

horizontale parallèle à ce plan.

Parmi cette famille, nous trouverons notamment les portiques munis de Croix de Saint-

André et autres systèmes triangulaires de blocage. Le portique simple pourra également

contreventer un bâtiment dans certains cas, grâce à des nœuds très rigides. Alors il

permettra la circulation et l’ouverture dans le plan mais nécessitera une technicité plus

complexe dans la recherche de raideur et de rigidité des assemblages.

Plus courant, nous pourrons aussi parler de mur plein, maçonné et chainé ou en béton

armé. Les forces peuvent être reprises par le mur, qui diffusera les efforts jusqu’à son pied

grâce à son remplissage et aux armatures qui le constituent.

2.3. Diaphragme rigide et poutre au vent horizontale

Les palées de stabilité constituent donc le contreventement vertical du bâtiment.

Horizontalement, ce sont les planchers qui agissent en diaphragmes rigides. Ce diaphragme

est défini lorsque le comportement du plancher devient assimilable à celui d’une poutre.

Tout comme cette poutre, les appuis de ce plancher devront alors bloquer trois degrés de

liberté pour que la stabilité soit possible. On utilisera pour ce faire les palées de stabilité

précédemment décrites.

Pour faire simple, le principe du diaphragme rigide pourrait se modéliser par le couvercle

d’une boite en carton. On identifie ainsi rapidement son utilité dans un étage courant, face à

des efforts horizontaux extérieurs.

ILLUSTRATION PAR LA BOITE EN CARTON

Lorsque la rigidité n’est recherchée que dans une des deux directions du plan, le principe

de poutre au vent est une alternative intéressante. A partir d’un fonctionnement similaire

aux palées de stabilité, une zone du plancher sera assimilée à une poutre rigide qui

contreventera l’étage suivant la direction de son axe élancé. Pour ce faire, la méthode la plus

courante sera la succession de Croix de Saint-André (réalisation d’une poutre treillis

horizontale) ou pour les structures plus petites, une poutre simple en diagonale (utilisée

notamment en charpente bois de petite envergure).


2.4. Mise en œuvre et utilisation des contreventements

Les diaphragmes rigides ainsi que les palées de stabilité constituent le complexe de

contreventement dans le bâtiment. Pour que le maillage soit efficace, certaines règles sont à

respecter.

Tout d’abord, en l’absence de contreventement horizontal, c'est-à-dire de diaphragme,

toutes les files longitudinales et transversales doivent être équipées d’au moins une palée de

stabilité.

SCHEMA D’UN CONTREVENTEMENT CORRECT VERTICAL

Lorsque le plancher devient rigide, on peut alors éviter cette mesure systématique. Il

suffit de trois palées de stabilité non concourantes et non parallèles toutes les trois (il faut ici

comprendre qu’elles peuvent l’être deux à deux).

SCHEMA DE CONTREVENTEMENTS INCORRECT (ASSOCIATION HORIZONTALE ET VERTICALE)

L’utilisation de cette association diaphragme rigide et palées de stabilité en mur plein est

très courante pour la création de cages, ou noyaux de contreventement. Les murs

respectent alors les critères de parallélisme et de concourance. Jouant souvent le rôle de

cage d’escaliers ou d’ascenseurs, ces noyaux fonctionnent alors comme une console reliée


aux fondations du bâtiment qu’ils stabilisent. Ce système est très efficace et donc très utilisé

dans les ouvrages de grande hauteur. Il peut être associé à d’autres techniques de

contreventement mais sera quoiqu’il arrive au cœur de notre étude, lorsqu’il s’agira de tours

et d’immeuble IGH.

Les portiques sont un cas particulier à ces règles déjà citées. En effet, lorsque le

contreventement est réalisé à l’aide de ses éléments, le diaphragme rigide n’aura une utilité

que dans la direction longitudinale. Dans le sens transversal, les poutres du portique

transmettront directement les efforts aux poteaux (cas de portiques de portées suffisantes).

Une palée de stabilité unique sera suffisante (deux dans la pratique afin de limiter la torsion)

pour verrouiller correctement le système de portique. Les efforts seront alors transmis vers

cette palée par l’intermédiaire de poutres au vent. Ce complexe très spécifique sera

notamment mis en place dans des structures mixtes ou métalliques, demandant de grands

espaces sans appui intermédiaire : établissement scolaire, gymnase, entrepôt industriel.

2.5. Récapitulatif des procédés de contreventement

Contreventement, techniques et utilisation

Type de contreventement

Utilisation Avantages Inconvénients

Contreventement horizontal

Poutre au vent Toiture

Choix de la direction à contreventer Permet d’éviter une dalle en toiture

Généralement, uniquement un rôle de contreventement. Création d’assemblages multiples pour Crois St-André.

Diaphragme rigide type : - Dalle BA - Poutre+Hourdis

Etage courant et toiture type terrasse accessible

Rôle multiple (contreventement, descente de charges verticale, acoustique, thermique…)

Epaisseur des planchers et résistance des armatures importantes

Contreventement vertical

Palée de stabilité avec diaphragme rigide

Immeubles IGH et tours

Participe également à la descente de charge verticale

Résistance importante des éléments indispensable Limitation des ouvertures et efforts importants aux linteaux

Palée de stabilité sans diaphragme

Eléments moins épais que pour des noyaux (limitation de la torsion) Participe également à la descente de charges verticale

Limitation de la liberté architecturale dans l’étage Limitation des ouvertures et efforts importants aux linteaux

Noyaux de contreventement

Concentration géographique des murs de contreventement. Participe également à la descente de charge verticale

Résistance importante des éléments indispensable Luminosité et ouverture (exclusivement cage d’ascenseur, d’escalier ou locaux annexes)

Portiques de grande portée

Industriel, gymnase, établissement scolaire

Pas d’appui intermédiaire Liberté architecturale Gabarit intérieur important

Technicité de la rigidité des nœuds et épaisseur des éléments béton ou acier Cout élevé

25

3. LES FONDATIONS

Les fondations permettent de transmettre et de répartir les charges d’un bâtiment dans

le sol. C’est la dernière « marche » des descentes de charge. Selon la capacité portante du

sol, l’intensité des charges et les tassements admissibles, différents types de fondations sont

utilisés, allant des fondations superficielles aux fondations profondes, ce suivant les types de

sols en présence.

3.1. Type de sols et de fondations

Des fondations sont dites profondes lorsque leur hauteur

d’encastrement est supérieure à 5 fois leur largeur et est

supérieure à 3 m. Ce critère a été fixé en fonction de la

dimension de la vague de refoulement créée par la fondation

en question lors de son introduction dans le sol. Lorsque

cette vague est considérée négligeable, nous parlerons de

fondations superficielles. Une fondation profonde est donc

une fondation élancée. On distingue trois grands types de

fondations profondes : les pieux, les puits et les barrettes.

Les fondations superficielles se différencient quant à elles

par leur emprise au sol. Nous trouvons les semelles isolées,

filantes et les radiers.

SCHEMA DE DIFFERENCIATION DES FONDATIONS PROFONDES ET SUPERFICIELLES

Les fondations ont un mode de fonctionnement différent selon leur nature. Les

fondations profondes utiliseront par exemple leur ancrage dans un sol résistant, dit de

bonne qualité, et le frottement vertical créant une résistance au déplacement à chaque

interface entre la fondation et le sol. Les fondations superficielles profiteront quant à elles

de leur assise sur un sol non compressible afin d’utiliser la portance du sol comme réaction

d’appui, suffisante pour équilibrer les descentes de charges sur cette fondation. Pour

résumer simplement, le rôle de la fondation étant de transmettre des efforts plus ou moins


important au sol, il sera question d’utiliser le meilleur sol possible de la zone de travaux, qu’il

soit en profondeur ou non, pour équilibrer la structure entière.

Il reste donc à savoir ce que l’on nomme bon ou mauvais sol. Ces appellations sont très

subjectives puisque chaque bâtiment ne nécessite pas les mêmes qualités et performances

d’un sol et chaque région possède ses propres caractéristiques géologiques issues d’une

histoire et d’une constitution du terrain unique. Des tests existent pour identifier les sols et

leurs caractéristiques. Parmi eux, le test pressiométrique permettra, à l’aide de cellules

injectés dans le sol après forage de calculer le module pressiométrique et la pression limite

(pl) du sol à différentes profondeurs. Le deuxième également très utilisé est le test

pénétrométrique. Celui-ci permettra lors de l’introduction par vérin d’une tige métallique de

calculer le coefficient de pointe (qc) et de frottement latéral du sol étudié. Il est alors

possible de classer les sols suivant les résultats trouvés sur le terrain.

Nature des terrains Pressiomètre pl (Mpa) Pénétromètre qc (Mpa)

Argiles, Limons

A Argiles et limons mous < 0,7 < 3,0

B Argiles et limons fermes 1,2 - 2,0 3,0 - 6,0

C Argiles et limons fermes à durs > 2,5 > 6,0

Sables, Graves

A Lâches < 0,5 < 5,0

B Moyennement compacts 1,0 - 2,0 8,0 - 15,0

C Compacts > 2,5 > 20,0

Craies

A Molles < 0,7 < 5,0

B Altérées 1,0 - 2,5 > 5,0

C Compactes > 3,0

Marnes, marno-calcaire

A Tendres 1,5 - 4,0

B Compacts > 4,5

Roches A Altérées 2,5 - 4,0

B Fragmentées > 4,5

Ces données permettront ainsi d’avoir une idée plus claire des couches de sols

successives en présence et de choisir et dimensionner les fondations utilisées selon les

charges qui leur sont appliquées. Ce dimensionnement est notamment encadré par le

fascicule 62 titre V et les DTU 11 à 13, Reconnaissance des Sols, Terrassement et Fondations.

3.2. Les fondations profondes

Les fondations profondes sont utilisées lorsque la qualité des couches supérieures du sol

n’est pas suffisante pour reprendre les efforts imposés par l’ouvrage. Elles permettent de

reporter les charges sur des couches situées plus en profondeur ayant de meilleures

caractéristiques mécaniques et de créer des efforts de frottements latéraux sur leur hauteur

d’encastrement. On désigne par tête la partie supérieure de la fondation, par pointe sa

partie inférieure et par fût celle comprise entre la tête et la pointe.


Les dimensions des fondations profondes peuvent être très variables. Typiquement, un

pieu a un diamètre compris entre 25 cm et 1,5 m pour une profondeur allant de quelques

mètres à, par exemple, des profondeurs de 85 m pour le barrage de Wolf Creek aux Etats-

Unis. Pour des diamètres inférieurs à 25 cm, on parle de micro pieux, ces derniers pouvant

atteindre 20 à 25 m de longueur. Un puits a un diamètre allant de 1 m à 2,5 m pour une

profondeur allant jusqu’à 8 m. Une barrette a une largeur de 40 cm à 1,50 m et peut

atteindre 125 m de profondeur comme dans le cas des fondations des tours Petronas à

Kuala Lumpur.

On distingue deux principaux types de pieux, suivant leur méthode de mise en œuvre :

Les pieux mis en place par refoulement du sol :

o Pieux battus

o Pieux vissés

Les pieux mis en place par excavation du sol

o Pieux forés et barrettes

o Puits

Ce tableau fixe les différents procédés et techniques de fondations profondes et

pourra ainsi être utilisé lors de l’étude comparative de restructuration lourde, dans le cas où

les fondations profondes sont réalisables. Il se base sur l’étude de Guillaume PENAUD,

étudiant des Mines de Nancy et stagiaire au sein de la cellule Grands Projets de GTM

Bâtiment :

Fondations profondes, les différents procédés de mise en œuvre

Type de pieux Terrains Avantages Inconvénients

Pieux mis en place par refoulement

Sols granulaires sans cohésion (au dessus ou sous nappe), silts, argiles, marnes tendres et craies.

Réalisation soignée et contrôlée, Mise en place par refoulement du sol, pas de déblais.

Connaissance de la taille du pieu à l'avance, aire de stockage des pieux, pas adaptés aux terrains hétérogènes et compacts, difficile à mettre en œuvre pour D>20m.

Pieux métalliques battus


Facile à mettre en œuvre. Corrosion de l'acier, bruits et vibrations

Pieux préfabriqués en béton


Facile à mettre en œuvre, bonne protection contre la corrosion.

Difficile à mettre en œuvre pour des grandes longueurs, bruit et vibrations

Pieux battus enrobés


Augmentation des frottements latéraux.

Peu adaptés au passage d’obstacles enterrés.


Pieux battus injectés


Augmentation des frottements latéraux.

Peu adaptés au passage d’obstacles enterrés.

Pieux battus moulés


Amélioration de la portance du pieu.

Technique bruyante et provoquant des vibrations importantes risquant notamment d'endommager les pieux voisins.

Pieux vissés


Facile et rapide à mettre en œuvre, travaille également en traction.

Sensible aux roches dures d'où une difficulté d’atteindre une profondeur dans le sol garantissant un refus solide soutenant de grandes charges.

Pieux mis en place par excavation

Tout type de sol.

Adaptation de longueur facile, limitation des risques pour les ouvrages voisins, absence d'aire de préfabrication.

Frottements latéraux moins importants.

Pieux forés simples Sol cohérent hors nappe, ancrage dans sol rocheux.

Rapide à mettre en œuvre, sans nuisances sonores et sans vibrations.

Forage hors nappe pouvant limiter la profondeur..

Pieux forés à la boue

Sols cohérents, granulaire et sableux, sous nappe, ancrage dans sol rocheux.

Forages profonds dans des types de sols variés.

Nécessite une aire de production de boue, environnement de travail sale, cadence de forage faible.

Pieux forés tubés

Sols cohérents, granulaires et sableux, sous nappe, ancrage dans sol rocheux.

Forages profonds dans des types de sols variés.

Nuisances sonores et vibrations, valeurs de frottement latéraux plus faibles si le tube est laissé en place.

Pieux forés à la tarière creuse

Sols fins et sols granulaires, ancrage dans roches tendres.

Rapide à mettre en œuvre, sans nuisances sonores et sans vibrations, bonnes valeurs de frottements latéraux, très utilisé en France.

Ne peut creuser dans des roches dures d'où un problème de faux refus possible.

Procédé Starsol Sols fins et sols granulaires, ancrage dans roches tendres.

Rapide à mettre en œuvre, sans nuisances sonores et sans vibrations, très bonnes valeurs de frottements latéraux, très utilisé en France.

Ne peut creuser dans des roches dures d'où un problème de faux refus possible.

Les Puits

Sols cohérents, granulaires, fins et sableux, sous nappe, ancrage dans sol rocheux.

Peu chers, possible de creuser dans beaucoup de types de sols, reprennent des efforts axiaux importants

Difficile à réaliser sous nappe, sol d'assise à faible profondeur.

Micro pieux

Sols fins et sols granulaires, ancrage dans roches tendres ou dures.

Forte adaptabilité, nécessite des engins peu encombrants, possibilité de réaliser des fondations inclinées, peu couteux et rapides à mettre en œuvre.

Nécessite un grand nombre de pieux pour reprendre les charges importantes.

Barrettes

Sols cohérents, granulaire et sableux, sous nappe, ancrage dans sol rocheux.

Sols granulaires et sableux (peu cohérents) et sous nappe. Forages profonds et dans des sols variés.

Nécessite une aire de production de boue, environnement de travail sale.


3.3. Les fondations superficielles

Une fondation superficielle est donc définie comme ayant une assise peu profonde,

créant ainsi une vague de refoulement des terres négligeable. Le sol doit alors avoir une

portance suffisante dès les premiers mètres de sol. Dans cette famille, plusieurs géométries

permettent de remplir différentes fonctions.

Tout d’abord, les fondations isolées sont généralement de

forme carrée ou ronde et reprennent une charge concentrée.

Leur assise au sol est faible et la contrainte admissible

généralement peu élevée, à moins que le sol soit de très bonne

qualité.

Les fondations filantes permettront quant à elles de répartir cette charge sur une surface

plus importante et linéique, grâce à leur élancement sur le sol. Elles seront utilisées sous des

murs par exemple, ou pour relier des semelles isolées afin de consolider la structure et

stabiliser le bâtiment en cas de séisme notamment (longrines).

Le maillage que permet de réaliser les fondations

isolées et filantes jouera donc le même rôle que les

porteurs en étage courant lors de la transmission des

efforts vers le sol. L’ingénieur aura pour but de les

disposer et dimensionner convenablement, en

fonction de la qualité du sol (portance,

cisaillement…) et de la descente de charge

précédemment calculée.

Dans des grands projets, le cas particulier du radier n’est pas rare non plus. Etant étudié

dans la partie suivante, consacré au 10 Grenelle, nous accorderons une explication plus

spécifique à ce type d’assise par la suite. Cette étude nous permettra également d’exposer la

méthode des bielles en béton comprimé, utile pour la descente de charge dans le béton

armé.

3.4. Le radier, principe et fonctionnement

Le radier est également une fondation dite superficielle. Il amplifie ce phénomène de

distribution des efforts puisqu’il recouvre toute l’emprise de l’ouvrage. Cette technique se

justifie lorsque l’emprise de fondations isolées et filantes aurait représenté plus de la moitié

de la surface totale au sol. Il est alors intéressant de positionner la structure sur radier. Il

sera notamment utilisé lorsque le sol est de faible portance, que les charges sont élevées,

que la réalisation de pieux est difficile ou encore que la trame de l’ossature est serrée.


Le fonctionnement des fondations est très particulier puisqu’elles sont soumises d’une

part à la descente de charge, d’autre part à la réaction du sol et aux forces ascendantes de

celui-ci (sous-pressions et autres phénomènes). Leur conception sera donc différente.

Comme l’indique le croquis joint, le fonctionnement est inverse à celui d’un plancher

courant, le ferraillage le sera également. Les zones tendues sont situées en partie supérieure

des travées et en partie inférieure des appuis. Les armatures sont placées en zone tendue,

nous les retrouvons en pointillé sur le même croquis.

SCHEMA DE FONCTIONNEMENT D’UN RADIER

Dans le bâtiment, les planchers sont considérés comme des semelles. La transmission

des efforts se fait par une bielle de béton comprimé, à l’équilibre grâce aux réactions d’appui

et aux armatures tendues qui coupent cette bielle. C’est ainsi que la descente de charge est

possible (schéma de principe associé). L’acier travaille ainsi correctement en traction et le

béton en compression.

SCHEMA, METHODE DE LA BIELLE DE BETON COMPRIME

Le radier, en plus de fonctionner dans le sens inverse (ce qui ne change pas le principe

d’équilibrage des efforts), est plus épais qu’une semelle classique, et parfois constitué de

béton plus résistant. Si l’on veut réellement approcher le comportement du radier, il faut

donc également considérer les efforts que le béton exerce sur la bielle considérée. Toute la

quantité de béton autour de cette bielle aura tendance à participer à cette résistance. Plus

simplement, le radier s’appuie sur lui-même dans le sens horizontal, ce qui ajoute une

résistance supplémentaire qu’un plancher classique n’aurait pas. Toutes ces informations

seront par la suite utiles dans la compréhension des problèmes évoqués sur le chantier

sélectionné.


Enfin, lors de la réalisation de fondations, une attention particulière sera portée sur

l’uniformité des charges appliquées, l’homogénéité du sol, l’importance des forces de sous-

pressions. Ces quelques points pourraient, dans le cas contraire, faire l’objet de basculement

du bâtiment ou de fissurations dans la fondation. Cela est dotant plus vrai pour le radier qui

couvre des surfaces plus importantes. Afin de limiter les phénomènes, le joint de dilatation

n’aurait pas grand intérêt puisqu’il a pour rôle la prise en compte de déformations

thermiques du bâtiment. On utilise alors des joints de rupture ou de tassements, qui

autorisent les déplacements altimétriques entre deux blocs, dans la mesure du possible.

32

Des Méthodologies particulières

Nous avons bien compris qu’en restructuration lourde, les enjeux et contraintes

n’étaient pas les mêmes que pour le Neuf. Pour ces raisons, il en va de même pour les

méthodologies et procédés utilisés lors des travaux. Suite à l’étude préliminaire qui a mis en

exergue les points importants à prendre en considération, à savoir la descente des charges,

le contreventement et les fondations du bâtiment, cette partie se consacre à l’explication de

plusieurs procédés utilisés en restructuration lourde. Les techniques permettront ici toutes

de répondre à des contraintes propres à ce domaine.

1. LA REPRISE EN SOUS ŒUVRE

« Se dit en sous œuvre tout travail neuf ou de reprise effectué sous des parties portantes

d’une construction, celles-ci étant dûment soutenues pendant l’opération », dictionnaire

Larousse.

Comme l’indique cette définition, une reprise en sous œuvre est un exemple parfait

de restructuration lourde dans un bâtiment. Il s’agit de réaliser une nouvelle opération pour

transformer une structure, tout en stoppant la descente de charge initiale du bâtiment, au

moins pendant la période provisoire. Ces travaux peuvent être de nature très variée mais

nécessiteront toujours des précautions et opérations préliminaires annexes.

1.1. Exécution de fouilles à proximité d’un ouvrage

Dans ce premier cas est abordé la construction d’une nouvelle structure, sous-sol ou

autre, à proximité d’un bâtiment existant mitoyen. Les charges appliquées par le mitoyen sur

le sol à l’interface des travaux réalisés sont souvent importantes. L’ouverture d’une fouille

peut alors entrainer un éboulement de ses parois ou un affaissement des avoisinants. Afin

d’éviter ce phénomène, il est fortement conseillé de respecter une pente entre chaque

fondation de 2/3 maximum. Si cela n’est pas possible, plusieurs méthodes sont utilisées.

La mise en place de parois de soutènement permet par exemple de réaliser la fouille

d’aplomb. Plusieurs types de parois existent.


1.1.1. La paroi berlinoise et lutécienne

L’introduction et l’ancrage, sous le fond de

fouille définitif, de profilés métalliques en H permettent

par la suite la mise en place de palplanches

intermédiaires ou de madriers et planches de bois. Ce

complexe servira de soutènement pour les terres

voisines et pourra être butonné ou tiranté pour plus de

résistance. Les profilés sont mis en place avant

réalisation de la fouilles tandis que les planches seront

introduites à l’avancement des travaux. Cette technique

connait une variante intéressante, la paroi lutécienne.

Toujours à l’aide de profilés en H, la liaison sera réalisée

par des murs en béton projeté.

SCHEMA ET PHOTO D’UNE PAROI DE TYPE BERLINOISE

1.1.2. La paroi parisienne et moscovite

Très proche de la berlinoise, la paroi parisienne utilise quant à elle le matériau béton.

Des poteaux en béton armé seront ainsi coulés directement dans le sol, à la manière de

pieux forés. On peut d’ailleurs utiliser des pieux forés moulés, la paroi sera alors dite

moscovite. Après terrassement, un mur sera coulé en place à l’aide d’un coffrage une face,

également à l’avancement des travaux de terrassement.

PHASAGE D’UNE MISE EN ŒUVRE DE PAROI PARISIENNE


Ces précédentes techniques nécessitent néanmoins une qualité de sol correcte

puisqu’une partie de leur réalisation se fait à l’avancement des travaux. Dans le cas

contraire, il est possible de réaliser la paroi entière avant le terrassement de la zone.

1.1.3. La paroi moulée

Cette paroi est donc mise en place avant terrassement, ce qui permet un travail sur

des sols de moins bonne qualité. Le forage sera effectué longitudinalement à l’aide d’une

benne à câble, afin de pouvoir y introduire un ferraillage pré-soudé. On utilisera

couramment le principe de la boue bentonite pour forer le sol. Il s’agit alors d’introduire une

boue qui remplace le sol extrait et se liquéfie par vibration dans le sol. Il est ensuite possible

d’y introduire des armatures. Le béton

sera par la suite injecté sous le niveau de

bentonite et permettra par sous-pression

la remontée et récupération de la boue en

surface. Il faut noter que ce procédé

courant nécessite des précautions

particulières pour la propreté du chantier,

notamment au niveau des gaines et

tuyaux d’injection de la boue ou de sa

centrale de stockage.

SCHEMA DE PHASAGE D’UNE MISE EN ŒUVRE DE PAROI MOULEE

1.1.4. Remarques sur les parois de soutènement

Ces méthodes de soutènement fonctionnent alors à la manière d’une console

verticale, par ancrage à leur base. Il est également possible de s’en servir pour la suite

comme élément porteur du futur bâtiment, à condition qu’elles aient été dimensionnées de

la sorte.

Pour pouvoir réaliser des fouilles sur de grande profondeur ou pour des contraintes

élevées, il est également possible d’utiliser des butons et tirants qui seront fixés sur les

profilés métalliques ou poteaux en béton, ou encore dans le mur de la paroi. Le tableau

suivant présente succinctement les avantages et inconvénients de chacune de ces deux

techniques afin de pouvoir choisir intelligemment la meilleure solution pour un chantier.


Butonnage Tirantage

- Encombrement de la zone de travail - Limité pour des fouilles profondes - Nécessité de moyen de levage

- Problème juridique en milieu urbain - Coût de réalisation élevé

- Chantier indépendant des mitoyens - Coût relativement faible - Mise en place rapide

- Fouille libre aux activités en tout genre - Possibilité de mise en place à

l’avancement - Possibilité de tirants actifs (qui travaillent

sans que le mur ne soit encore sollicité)

1.1.5. Puits blindés

Le puits blindé est un type de fouille bien précis qui permet de réaliser des travaux très

localisés sur un terrain. Le principe consiste à ouvrir la fouille et consolider tout son contour,

généralement en utilisant des systèmes en acier et bois, en béton voir en maçonnerie

suivant les dimensions du puits. La méthodologie repose alors sur un soutènement mis en

place à l’avancement, qui propose au fur et à mesure une plateforme de travail (fond du

puits) sécurisée, très souvent ronde ou rectangle. La

réalisation de travaux en tout genre est alors possible,

quelque soit la profondeur de la fouille. Lors de reprise

en sous œuvre, le puits blindé pourra par exemple

permettre de descendre des porteurs ou fondations

d’un bâtiment avant d’en terrasser les zones principales.

Il peut également simplement garantir un passage vers

des structures enterrées.

PHOTO DE PUITS BLINDES

1.1.6. Travaux par passes alternées

D’autres techniques consistent à opérer les travaux en plusieurs phases, identiques les

unes par rapport aux autres. On nomme ce procédé la passe alternée. Ainsi, lorsqu’une zone

est en travaux, le reste du terrain assurent toujours un soutènement des avoisinants. C’est

pour cette raison que les travaux par passes alternées dépassent rarement les 3 mètres de

longueur, par phase. On considère ainsi que la stabilité est suffisante pour une phase

provisoire. Dans le cas contraire, des possibilités de renforcement sont également possibles,

notamment par butonnage, utilisation de géotextile ou autres méthodes de confortement

de sol.


Lorsque l’on utilise le procédé de passes alternées, il est possible de réaliser le

terrassement général de toute la zone avant ou après les travaux de reprise en sous œuvre.

S’il est réalisé avant, une banquette et un talus sera laissé

en place le long des mitoyens. La banquette devra

respecter une largeur minimum d’un mètre pour une

pente de talus de 45 degrés. Dans le cas contraire, la pente

sera mise en place dans le sens opposé de manière

classique et sans précaution particulière si ce n’est le

passage de machines et d’hommes sur celle-ci.

La réalisation par passes alternées sera ensuite opérée à l’aide de fouilles blindées, c'est-

à-dire une fouille d’aplomb qui comprend un soutènement de chaque côté de la tranché. Ces

tranchés permettront alors d’accéder directement à la zone de reprise en sous œuvre.

La plupart du temps, la reprise en sous œuvre est réalisée en

béton armé banché. En effet, le mur jouera mieux son rôle de buton

vis-à-vis des terres voisines, tout en reprenant les efforts verticaux qui

lui seront appliqués. Le mur en maçonnerie sera néanmoins possible

sur de faible hauteur (pas plus d’un étage). Ces mêmes terres voisines

devront par la même occasion être soutenues, par un film polyane si

le sol est suffisamment cohérent, par un coffrage perdu ou un plaque

de béton armé préfabriqué dans le cas contraire. Pour un mur en

béton armé, le coulage se fera par le haut à l’aide d’un bec particulier

et nécessitera généralement un matage de la zone supérieure au

mortier.

SCHEMA DU COFFRAGE ET COULAGE BETON EN SOUS OEUVRE

Toutes ces techniques exposées précédemment permettent donc des reprises en sous

œuvre en restructuration lourde. Mais elles sont également très utilisées dans le neuf en

milieu urbain, puisque la densité des constructions est importante. Le mitoyen n’est alors

jamais très loin. C’est le cas notamment dans Paris et sa proche banlieue.

1.2. Travaux sous bâtiment existant

En restructuration lourde, les contraintes d’un bâtiment existant ne permettent pas

toujours de bénéficier d’un gabarit important pour la réalisation des travaux. En effet, la

reprise en sous œuvre peut se situer sous un étage déjà existant, laissant ainsi une hauteur

de dalle à dalle généralement proche des 3 mètres. Tous les procédés présentés

précédemment ne sont alors pas toujours opérationnels. Voici quelques méthodes

couramment développées dans le cas de reprise en sous œuvre sous un bâtiment existant.


1.2.1. Terrassement en taupe

Le terrassement en taupe est effectivement un procédé qui permet de réaliser des

travaux sous un bâtiment existant, et même souvent sous un second chantier en cours. Ce

terrassement nécessite des phases préliminaires. En premier cas, il est possible de mettre en

place des pieux ou des parois enterrés, qui serviront par la suite d’éléments porteurs aux

étages. Une fois le bâtiment correctement stabilisé par ces premiers porteurs, une

plateforme sera créée afin que des engins puissent travailler sous le bâtiment. A partir de

cette plateforme, les mini-pelles et autres machines effectueront le terrassement des futurs

étages en commençant par le haut. A chaque étage, le plancher et de nouveaux porteurs

seront mis en place avant d’opérer le niveau inférieur. Pour que cela soit possible, le

phasage du terrassement sera réalisé de demi-niveau à demi-niveau. L’opération se répètera

jusqu’au niveau de fond de fouille définitif.

Une seconde méthode, moins utilisée car plus complexe et onéreuse, consiste à opérer

les travaux de terrassement en taupe par bande. Ainsi, un tunnel sera creusé sous l’existant

et stabilisé par le terrain alentour, toujours en place. Des renforts et soutènement seront

nécessaires lors des travaux pour éviter l’effondrement des terres. Ce procédé permet alors

de libérer une plateforme de travail qui servira ensuite à la mise en place de porteur et de

reprise en sous œuvre dans cette bande. Une fois la première phase terminée, elle se

réitèrera sur d’autres zones, futures files d’éléments porteurs. Petit à petit, les éléments

porteurs remplacent le sol initialement présent pour stabiliser le bâtiment, jusqu’à ce que

tout le terrain en place puisse être évacué. La stabilité étant un point relativement complexe

et technique durant ces travaux, la méthode ne sera généralement mise en place que sur

peu d’étages et la première méthode exposée lui sera préférée.

Le terrassement en taupe possède néanmoins quelques contraintes. Parmi elles,

l’absence de grue pour réaliser les travaux nécessitera une utilisation permanente de

coffrage manu-portable, souvent en panneaux de bois. Les travaux étant réalisés en lieu

fermé, un éclairage et un système de renouvellement d’air seront également indispensables.

Beaucoup plus onéreuse qu’un terrassement classique, de par le matériel utilisé et les

difficultés d’accès et de manœuvre, elle permet néanmoins d’opérer deux chantiers en

même temps : l’infrastructure du haut vers le bas, la superstructure du bas vers le haut. Ce

gain en termes de délai est considérable. On sait que lors d’un chantier, les coûts de location

de matériel mais aussi l’indisponibilité des locaux du client représentent d’importantes

sommes journalières. Cette économie de temps permet donc d’équilibrer voir de diminuer le

prix entre une technique traditionnelle et un terrassement en taupe, et ce dans un délai de

chantier réduit.


PHOTOS REPRESENTANT LE PHASAGE SOMMAIRE D’UN TERRASSEMENT EN TAUPE

1.2.2. Le chevalement

La reprise en sous œuvre touche toujours une zone de descente de charge de la

structure existante. La méthode dite par chevalement consiste alors à transformer la

descente de charge du bâtiment en diffusant les efforts sur des étaiements provisoires.

Ainsi, les porteurs ne le sont plus. Il est possible de les supprimer ou de les transformer lors

de la phase provisoire des travaux.

Pour ce faire, la reprise des efforts appliqués sur le poteau se fera grâce à des systèmes

d’étaiements disposés sous la poutre existante, liée à ce même poteau. Si nécessaire, des

poutrelles et autres renforts de planchers seront réalisés au haut et au bas du système de

chevalement, généralement à l’aide de profilés métalliques, rapide à mettre en œuvre.

La résistance et le nombre d’étais mis en place sous les profilés ou poutres

en béton détermineront la quantité d’effort qu’ils peuvent équilibrer. En cas de

charge importante, l’étaiement dit lourd, souvent assuré par des tours

d’étaiement, des profilés métalliques ou des rondins positionnés verticalement,

peut facilement reprendre 40 tonnes par appuis. Leur dimensionnement sera

réalisé par un bureau Structure, ou par le constructeur lui-même (fiche

Technique), et généralement limité par le phénomène de flambement.


Ces étais reposeront à leur base sur d’autres longrines, qui permettront de distribuer les

efforts de façon linéique au sol ou sur le plancher des travaux. On peut également envisager

la mise en place de massifs en béton, qui constitueraient l’ancrage des étaiements dans

l’étage bas.

CROQUIS D’UNE MISE EN ŒUVRE DE CHEVALEMENT SUR POTEAU EXISTANT

Ce procédé peut être facilement mis en place dans les fondations, puisque la reprise des

efforts sera facilement assurée par le sol ou le radier en présence. On peut également

utiliser la méthode en étage courant. Des précautions seront alors à prendre vis-à-vis des

nouveaux points d’appuis. Les efforts devront être suffisamment répartis, à moins que

l’étaiement ne soit assuré de l’étage en question jusqu’aux fondations. La descente de ces

charges se ferait alors par le système d’étaiement uniquement et seul le phénomène de

poinçonnement des planchers sera à considérer.

Lorsque l’élément porteur est un mur, cela revient à ouvrir une brèche dans celui-ci pour

pouvoir dégager la zone de travail. Ce procédé est appelé moisage. Il sera étudié dans la

partie « Création d’ouverture ».


2. RENFORCEMENT DES FONDATIONS

Lorsque des travaux sont opérés dans un bâtiment existant, il est possible que la

descente de charge ou le poids global de la structure soient modifiés. Lorsque c’est le cas,

des vérifications doivent être effectuées en amont, d’une part sur la capacité du sol à

reprendre ces efforts nouveaux, d’autre part sur le dimensionnement initial des fondations.

Il sera parfois nécessaire de renforcer les fondations existantes, que ce soit pour reprendre

un nouveau point d’appui au sol ou pour consolider une zone déjà fondée. Cette partie aura

pour objectif d’identifier les procédés de fondations profondes pertinents à chaque chantier

et de connaitre les méthodes de renforcement de fondations superficielles couramment

utilisées.

2.1. Etude comparative sur les fondations profondes

L’étude préliminaire a permis d’identifier les différents types de mise en œuvre, leurs

avantages ainsi que leurs inconvénients. Le tableau suivant sert donc, suite à l’identification

de différents critères sur chantiers, à conseiller lors de l’Etude une mise en œuvre

particulière. Les notes sont fixées les unes par rapport aux autres.

Type de pieu Micro-pieux

Pieux tubés battus injectés

Pieux vissés Pieux forés à la

boue Pieux tarière

creuse Pieux battus

moulés Critères

Reprise de charges concentrées importante -3 -2 +1 +3 -2 +3

Tassement différentiel +2 +2 +2 +3 -2 +3

Resistance aux efforts latéraux -3 +2 +1 +3 -2 +2

Resistance à la traction +2 +2 +2 +2 +1 +3

Chantier sensible aux vibrations +3 +1 +3 +3 +3 -1

Chantier sensible au bruit +1 +1 +3 +2 +3 +1

Obstacles enterrés +3 -2 -3 +1 -1 -1

Grande profondeur +1 +1 +1 +3 +1 +1

Exécution sous eau +3 +3 +3 +3 +3 +3

Exécution sous hauteur réduite +3 +2 -3 -3 -3 -3

Idéal +3 A conseiller +2 Adapté +1

Moins adapté -1 A déconseiller -2 Pas applicable -3

A l’aide de ces résultats, pour chaque chantier, il sera possible d’identifier les

quelques techniques pertinentes qui se présentent. Lorsque plusieurs restent possibles, le

prix du sous-traitant, les délais d’exécution et le matériel utilisé (parfois disponible dans le

parc Vinci) seront déterminants.


On note néanmoins qu’en restructuration lourde, il est fréquent que l’accessibilité

aux locaux en travaux soit très réduite, sachant qu’une hauteur d’étage est généralement

proche des 3 mètres. Le mat de guidage des pieux, la foreuse, louvoyeuse et autres engins

ont généralement des gabarits de hauteur minimale proche des 10 mètres. C’est pour cette

raison que les micro-pieux et pieux tubés battus injectés seront très fréquents. Leur

machines pouvant aller jusqu’à un minimum de 2.5 mètres de hauteur, la réalisation devient

possible sous un étage courant.

Dans les autres cas, la mise en place de fondations profondes profitera des saignés

réalisées dans le bâtiment existant ou s’opèrera dans un cas de restructuration lourde

assimilable à de la construction neuve, c'est-à-dire sans structure existante supérieure.

2.2. Le renforcement de sol

Nous avons beaucoup parlé de qualité de sol en abordant les enjeux des fondations.

C’est en effet le support et la continuité de la structure dans la descente de charge. Le rôle

des fondations est donc de chercher un sol de qualité optimale pour pouvoir s’y reposer ou

s’y ancrer. Le renforcement des fondations d’un bâtiment peut donc également passer par le

renforcement du sol en présence. Pour ce faire, différentes techniques existent, pour la

plupart inventées par les professionnels des fondations tels que Soletanche Bachy, Keller

Fondations et autres. En voici certaines, sélectionnées pour leur intérêt en Restructuration

Lourde.

2.2.1. Les colonnes ballastées sèches

Cette première méthode permet, par l’utilisation de matériau type granulats expansés,

d’augmenter la portance d’un sol et d’en diminuer sa compressibilité, c'est-à-dire ses

tassements éventuels. Cette technique permet ainsi de fortifier les couches supérieures de

sol pour poursuivre par un travail de fondations superficielles. C’est une bonne alternative

face à des complexes pieux, dalle portée ou fondations semi-profondes de type puits. Cette

technique utilisée sur des zones très localisées d’un chantier pourra être mis en place pour

de la reprise en sous œuvre ou après carottage d’un radier par exemple mais sera

néanmoins couramment utilisé sur des terrains n’ayant pas de structure existante.

La mise en place des colonnes ballastées sèches débute par un forage préalable par

vibration et poussée de pointe. L’outil, remplit de granulats comprimés, utilisera ensuite la

technique « bottom feed », expansion latérale et longitudinale du matériau par pression

d’air. Cette phase se répète de bas en haut, jusqu’à atteindre la plateforme de travail.

Ayant déjà fait ses preuves dans le domaine géotechnique, les colonnes ballastées sont

très utilisées pour leur délai de mise en œuvre court et l’absence de déblai ou de liant lors

des travaux.


Des variantes de cette techniques existent déjà, avec des colonnes de matériaux divers,

notamment en béton mais aussi des colonnes dites à Modules Mixtes (CMM), qui

complètent la colonne ballastée par une inclusion rigide en partie inférieure, c'est-à-dire une

colonne de béton introduite dans le sol après forage.

SCHEMA D’UNE MISE EN ŒUVRE DE COLONNES BALLASTEES PHOTO D’UN ENGIN POUR COLONNES BALLASTEES

2.2.2. Deep Mixing Soil (DMS)

Cette seconde méthode d’amélioration des sols utilise le

mélange du sol avec un liant ciment. Il va également être question

de réaliser des colonnes grâce à un outil qui, dans un premier

temps permet la perforation du sol par tarière ou dents, sans pour

autant extraire le sol, et dans un deuxième temps réalise le

mélange du sol déstructuré et du liant ciment grâce à des pales de

malaxage. Grâce à ce procédé proche des colonnes ballastées,

cette méthode permettra également un renforcement du sol

localisé qui, par maillage deviendra global.

TARIERE ET PALES DE MALAXAGE

Il est également possible d’utiliser le DMS afin de réaliser des parois de soutènement

étanches ou encore un mur poids en augmentant sa densité dans le sol.

Les deux techniques présentées nécessitent des engins de réalisation à fort gabarit. Il est

donc difficile de les mettre en place dans un bâtiment déjà existant avec hauteur sous

plafond faible. Il est néanmoins intéressant de connaitre ces procédés car, contrairement à

d’autres techniques de renforcement de sol comme le vibrocompactage (vibration du sol) ou


le Compactage dynamique (poids lâché en hauteur pour compactage), le Deep Mixing Soil et

les colonnes ballastées ne produisent ni tassement de terrain, ni vibrations importantes dans

le sol en présence. Il est donc possible de les mettre en place proche de bâtiments mitoyens

ou sous une fondation existante, comme c’est souvent le cas en restructuration lourde.

En cas de planchers supérieurs existants et zones difficiles d’accès, les techniques

suivantes sont également très intéressantes.

2.2.3. Le Jet Grouting

Le Jet Grouting est un procédé mis en place depuis les années 80 uniquement. La

technique utilise également un mélange de « béton de sol », c'est-à-dire de sol et de coulis

de ciment, obtenu par malaxage hydraulique sous forte pression. La première phase consiste

à réaliser un petit forage, entre 80 et 120 mm pour y introduire une buse d’injection. Une

fois à l’altimétrie désirée, l’injection se fera par rotation de la buse.

Le Jet Grouting peut être simple, double ou triple. Cette appellation dépend de la mise

en place du coulis. Le simple jet utilise uniquement la pression hydraulique pour introduire

et mélanger le coulis au sol en place. Le double Jet projette également de l’air sous forte

pression pour déstructurer le sol. Les spoils (volume en excès du mélange sol-ciment)

remonte plus facilement vers la surface et rend ainsi le Jet Grouting plus performant. Enfin,

le triple jet utilise les jets d’eau et d’air pour toujours plus d’efficacité.

SCHEMA REPRESENTANT LE PHASAGE D’UN JET GROUTING

Le Jet Grouting connait de nombreux avantages dans la Construction. Tout d’abord,

la buse d’injection, sa rotation et la pression hydraulique dégagée permettent à l’utilisateur

de choisir la forme finale que prendra le mélange (colonne, demi-colonne, lamelles…) et le

diamètre de celle-ci, qui pourra atteindre jusqu’à 3.50 mètres. De plus, le gabarit de la

foreuse permet l’utilisation de la méthode dans des zones difficiles d’accès (hauteur d’1.50


mètre en transport et environ 3.50 mètres en travail). Enfin, le Jet Grouting est applicable à

tout type de travaux, que ce soit sous, contre ou dans l’existant (réalisation de parois de

soutènement étanches sous existant, ancrage d’une fondation profonde existante,

augmentation de portance d’un sol sous fondations superficielles, autres).

PHOTO DE TETE DE COLONNES REALISEES AU JET GROUTING PHOTO DE L’ENGIN UTILISE, AVEC GABARIT REDUIT

On peut également aborder ici la technique de Compensation

Grouting, dérivée du Jet Grouting qui n’utilise cette fois que quelques

veines pour y insérer du coulis de ciment. Ces veines dans le sol sont

également réalisées par forte pression appliquée au sol à l’aide de

trou localisé le long du tube d’injection. L’amélioration de sol sera

alors moindre et les domaines d’application limités.

2.2.4. Compactage Hydraulique Statique (CHS)

Le Compactage Hydraulique Statique est différent du Jet Grouting car le produit injecté

est un solide. Ce mortier est ainsi disposé de manière beaucoup plus localisée. L’injection se

fait pour un volume ou pour une pression donnée. En repoussant le sol alentour, le CHS

permet une consolidation des sols. Il pourra donc être utilisé autour d’un pieu, pour y

augmenter les frottements latéraux, à la place d’un micro-pieu ou encore sous une

fondation superficielle pour permettre au sol de reprendre des charges plus importantes, et

de manière plus générale dans une couche quelconque de sol peu résistant pour augmenter

ses caractéristiques mécaniques.


Tout comme le Jet Grouting, cette méthode devient rependue en Europe car utilisable

dans des lieux à accès limité. Le tube de forage qui permet l’injection à sa tête est en réalité

une succession de tubes assemblés, ce qui permet de limiter le gabarit de l’engin de forage.

PHOTOS D’ENGINS DE CHS DE DIFFERENTES TAILLES ET SCHEMA DE MISE EN ŒUVRE

DIAGRAMME REPRESENTANT LE DOMAINE D’UTILISATION DES COULIS ET TECHNIQUES DE RENFORCEMENT UTILISES

Ce graphe représente, en fonction des types de sols, les procédés utilisables sur

chantier. On note par exemple que le Jet Grouting ne sera économiquement et

techniquement pas conseillé en milieu rocheux tandis que la méthode CHS sera moins

efficace dans un sol argileux.


2.3. Cas particulier d’association de fondations profondes et

superficielles

Dans certains cas, une association entre fondations superficielles et profondes peut être

astucieuse ou nécessaire. Chacune jouera alors un rôle différent. En effet, les fondations

superficielles reprendront par compression la descente de charges du bâtiment vers le sol

tandis que les fondations profondes travailleront en traction, pour équilibrer notamment des

travaux de sous-pressions ou des moments de contreventement dans le bâtiment. On trouve

parfois cette possibilité dans les immeubles de grande hauteur, à proximité d’un cours d’eau

ou de nappe phréatique proche de la surface.

Lorsqu’aucune fondation n’est encore présente, en reprise en sous œuvre par exemple,

les tirants (pieux ou micro-pieux) seront implantés et réalisés avant les fondations

superficielles. Une fois les pieux coulés, leur tête sera correctement recépée (démolition du

« mauvais » béton contenant des résidus de sol suite à la réalisation du pieux). Une platine

est disposée en tête de pieu afin d’augmenter son adhérence avec la future fondation

superficielle à moins que des armatures d’attente puissent être mises en place (selon

procédé de réalisation du pieu ou micro-pieu). La

réalisation du radier sera ensuite particulière. En effet,

le tassement entre les fondations profondes et

superficielles n’étant pas les mêmes, la liaison entre le

tirant et le radier sera réalisée par joint de tassement.

Pour cela, un massif en tête de pieux sera mis en place

autour de la platine.

PHOTO DE FERRAILLAGE D’UN MASSIF DE PIEUX

Dans le cas d’une fondation superficielle déjà existante, la technique sera plus spécifique.

En effet, selon l’épaisseur et le ferraillage du radier, il sera possible de le scier ou, plus

simplement d’effectuer un carottage de celui-ci en place du futur tirant. On trouve très

souvent l’utilisation de micro-pieux dans ces conditions. Le carottage ne dépassera donc

généralement pas 30 cm de diamètre. Le tirant pourra ensuite être mis en place à l’aide de

solutions diverses et variées, et notamment à l’aide d’engins pouvant accéder dans des

zones réduites. Un radier est souvent très dense en armatures. Il est donc difficile d’assurer

correctement la continuité de celles-ci afin de sceller le tirant dans la fondation existante. Si

la possibilité du massif en tête de pieu est difficilement envisageable, il sera possible

d’utiliser un mortier spécial, à haute résistance et adhérence, qui assure le scellement entre

le béton du radier et celui du pieu en place. Ce type de mortier, dit « de scellement » est

généralement utilisé pour ses hautes propriétés mécaniques, sa forte adhérence au béton et

à l’acier, ainsi que son effet anticorrosif sur les armatures en présence. Mais c’est avant tout

sa prise rapide et son retrait compensé qui permettent le scellement de la tête de pieux et

de ses armatures.


3. CREATION D’OUVERTURE DANS UN PORTEUR VERTICAL

3.1. Moisage de poutre en acier et béton

Le moisage est une technique très utilisée dans les constructions en bois. Nous les

retrouverons ici en structure béton armé ou profilés métalliques.

La méthode consiste à renforcer une poutre primaire porteuse, parfois même issue de la

démolition d’une partie de mur. Des poutrelles sont alors mises en place parallèlement à

cette poutre. Dans le bois, la technique utilisera des encoches, des rivets ou des boulons

classiques pour lier les systèmes.

En construction béton, il est possible d’associer à la poutre primaire un renfort en béton

armé ou des profilés métalliques. Dans ces deux derniers cas, la première phase consistera à

traverser la poutre primaire avec des armatures qui lieront les deux systèmes, l’existant et le

neuf. Le but de ce ferraillage sera d’assimiler les trois poutres (une principale et deux de

renfort) à un unique bloc travaillant de manière homogène. Dans le cas de profilés

métalliques, les armatures pourront être remplacées par des platines ou des soudures. La

seconde phase sera ensuite différente selon le matériau utilisé pour créer les renforts.

SCHEMA REPRESENTANT LE PROCEDE DE MOISAGE AUTOUR D’UN MUR EXISTANT

Lorsque le renfort se fait par béton armé, la continuité des armatures doit être

assurée partout. Des tiges d’armatures sont donc fixées dans le mur ou dans la poutre

perpendiculaire et ancrées dans ces nouvelles poutrelles de renfort. Ainsi, la continuité est

faite entre les trois poutres mais également entre les poutres et porteurs qui leur sont

concourants. Le reste de la réalisation est assimilable à la mise en œuvre d’une poutre en

béton armé. La prise en compte des contraintes de la zone nous donnera néanmoins la

nature du coffrage, de la benne à béton et autres, suivant l’accessibilité de cette zone.


Lorsque le renfort se fait par profilés métalliques, plusieurs méthodes existent pour

solidariser ces renforts avec les porteurs transversaux. Dans un premiers temps, si le mur

perpendiculaire est de bonne qualité, il sera possible d’y fixer des chevilles. Elles seront

ensuite utilisées pour ancrer des équerres, elles-mêmes soudées ou boulonnées aux profilés.

Si le mur en béton armé est friable ou de mauvaise qualité, on utilisera la technique dite par

« empochement ». Elle consiste à creuser une partie du mur pour y insérer un nouveau bloc

de béton armé, dit sommier d’appui. Des platines de scellement seront ensuite associées à

ce bloc béton pour y fixer les profilés métalliques. Enfin, un calfeutrement, ou matage,

servira de finition au mur existant.

CROQUIS D’UNE MISE EN PLACE D’EMPOCHEMENT DANS UN MUR PERPENDICULAIRE AU MOISAGE

Le moisage permet donc, par un renfort de poutre ou de mur existant, de démolir des

éléments porteurs afin d’appliquer des modifications au bâtiment. On peut notamment

parler de la création de poteaux à la place d’un mur, ou tout simplement d’ouverture de baie

dans un étage. Grâce à cette méthode, la mise en place des poutrelles supplémentaires

permet de ne démolir qu’une partie de mur, et ce en ayant déjà assuré la stabilité provisoire

(pas d’étaiement nécessaire). Prenant en compte les contraintes de l’existant, le moisage est

une méthode très répandue en restructuration lourde.


3.2. Ouverture de baie et création de linteau

Pour modifier l’espace d’un bâtiment, il peut également être nécessaire de créer des

linteaux, partie supérieur d’une fenêtre ou d’une porte par exemple, ou des réservations

servant à faire passer une nouvelle gaine. Des méthodes sont là aussi très utilisées en

restructuration lourde.

La création de linteaux est un procédé très proche du moisage, on utilise des poutres

dites sur tabouret. En effet, il est question, dans un mur existant, d’en démolir une première

partie afin d’y introduire un profilés métalliques. Ce profilé sera ancré dans les murs ou

poteaux voisins de la même manière que les poutrelles de moisage, par empochement ou

par ancrage de chevilles. Après calage au mortier sans retrait, le mur existant pourra alors se

reposer sur ce premier profilé, tandis que sa seconde moitié sera démolie pour reproduire la

première phase. Afin d’assurer la stabilité provisoire de cette opération, des étaiements

seront utilisés aux alentours. A l’état final, ce sont les deux nouveaux profilés qui

récupéreront les charges anciennement appliquées au mur. Ils auront donc été, avant projet,

dimensionnés en fonction de ces efforts et de l’épaisseur du mur existant. Un remplissage

pourra ensuite être effectué avec du plâtre afin d’homogénéiser l’apparence du mur.

On note que ce procédé, tout comme les poutres moisantes, s’opèrera sur une travée

pouvant aller jusqu’à 4 mètres.

PHASAGE D’UNE MISE EN ŒUVRE DE POUTRE SUR TABOURET

La création de réservation dans un plancher courant utilisera les techniques de

démolition ou de sciage de béton ainsi que de scellement d’acier.


Pour démolir une zone de plancher, deux solutions sont souvent utilisées, selon

l’épaisseur du plancher notamment et les travaux à entreprendre sur celui-ci. Il est possible

de démolir une partie du plancher à la masse dans le cas de plancher très fin, de type

nervurés (dalle de 5cm d’épaisseur avec chape éventuelle). Si son épaisseur ne le permet

pas, un engin de démolition sera utilisé. Actuellement, le BROKK est l’un des plus

performants. Le gabarit de ses plus petits modèles et leur guidage automatisé permettent de

travailler dans des étages, sous hauteur réduite et parfois même de circuler dans des

escaliers. Le bras articulé du BROKK est muni d’un outil de démolition pour ce plancher, le

plus couramment utilisé étant le Brise-Roche Hydraulique (BRH). Le BRH permettra la

démolition du béton tandis que les armatures seront sectionnées à la pince.

La seconde méthode consiste à scier le plancher. Le sciage doit néanmoins

s’accompagner d’une démolition au BRH, afin de casser la partie sciée pour coltinage et

évacuation. Cette technique permet d’éviter de sectionner les armatures à la pince mais elle

élimine également la répercussion des vibrations créées par le BRH puisque la zone démolie

est désolidarisée de l’existant. Néanmoins, cette pratique relativement couteuse par rapport

à une démolition plus classique sera utilisée dans des cas souvent bien particulier (sciage de

radier ou plancher très épais, reprise en sous œuvre sur mitoyen…).

PHOTOS D’UN ENGIN BROKK MUNIS DE BRH ET D’UN SCIE DE GROS DIAMETRE

Notons qu’en démolition, il est très fréquent d’utiliser des systèmes d’étaiement en

phase provisoire. Ce sera le cas pour l’ouverture d’une réservation.


Enfin, de nouveaux aciers seront scellés dans le plancher existant. Pour cela, des trous

seront effectués à la perceuse traditionnelle puis rebouchés par un mortier de scellement,

encore mou, afin d’y introduire rapidement les armatures de diamètres choisis (selon

dimensionnement préliminaire). Des armatures secondaires formeront par la suite un cadre

autour de cette réservation afin d’assurer la reprise des efforts transversaux et longitudinaux

de cette zone. Un coffrage manu-portable classique sera enfin utilisé pour réaliser le coulage

du béton aux extrémités de la réservation.

SCHEMA DE MISE EN ŒUVRE D’UNE OUVERTURE DE RESERVATION DANS UN PLANCHER

52

Etude de cas, 10 boulevard de Grenelle

Après avoir exposé les points clés à considérer dans un projet de restructuration lourde

ainsi que plusieurs méthodes couramment utilisées dans ce domaine, nous allons appliquer

ces méthodes à un chantier type, et d’actualité chez GTM Grands Projets : l’immeuble du 10

boulevard de Grenelle, Paris 15e. Cette étude aura pour but, en utilisant les recherches

précédentes, de sélectionner les meilleures solutions possibles pour répondre à l’offre de la

Mondiale Immo, Maitrise d’Ouvrage sur cette opération en phase d’Avant Projet Sommaire

(APS).

1. L’APPROCHE ORCHESTRA

Cette étude de cas a pour objectif d’appliquer les précédentes recherches effectuées.

Néanmoins, il se classe dans la globalité d’un projet effectué au sein de l’entreprise GTM

Bâtiment, Vinci Construction France, et dans l’équipe Etudes de Prix Grands Projets. Il est

nécessaire d’expliquer cette approche Orchestra adoptée par l’entreprise, qui transforme et

réinvente presque le métier d’Etude de Prix.

L’objectif de toutes entreprises est l’optimisation, qu’elle soit obtenue dans les délais,

dans les coûts, dans la performance des études, dans la sécurité. Ceci passe donc par des

outils réfléchis et des « bonnes pratiques ». Orchestra regroupe tous ces aspects dans le but

d’orienter les différents services de Vinci Construction France vers une démarche commune

et novatrice. L’étude d’une affaire se représente suivant la roue Orchestra, présentée ci-

après. La préparation de chaque étape conditionne le bon fonctionnement de la suivante et

ainsi de suite.

L’évolution d’un métier qui pouvait initialement s’apparenter à du chiffrage simple parait

évidente. L’étude de prix d’une opération regroupe suivant cette roue Orchestra des aspects

Techniques et de Structure, une appréhension des modes opératoires, l’établissement d’un

budget suivant un plan d’installation de chantier et des charges de grues déjà calculées. Afin

d’appliquer ce cycle, on parle désormais plutôt d’équipe Etudes, qui regroupe toutes ces

compétences et non plus d’Etude de Prix.


CYCLE ORCHESTRA PRESENTE PAR VINCI CONSTRUCTION FRANCE, ETUDE DE PRIX

Nous verrons dans l’affaire du 10 boulevard de Grenelle que cette politique de réflexion

est respectée grâce à chaque acteur. L’étude de cas suivante confondra également une

approche Méthode, Structure et Optimisation des coûts, désormais indissociables.


2. L’AFFAIRE DU 10 BOULEVARD DE GRENELLE

2.1. Intervenants principaux sur l’opération

Nous rappelons que cette opération est suivie en phase d’Avant Projet Sommaire (APS)

et dans le cadre d’une étude centrée sur le Lot Gros Œuvre (les autres lots ayant également

fait partie de la remise d’offre, ils ne concernent néanmoins pas l’étude de la Restructuration

Lourde réalisée dans ce rapport). Une maitrise d’ouvrage et assistant à maitrise d’ouvrage

sont présent en amont, et ont déjà travaillé le projet avec une équipe de Maitre d’œuvre.

Ainsi, un Dossier de Consultation d’Entreprise (DCE) est rédigé et diffusé aux entreprises

souhaitant répondre, GTM Bâtiment notamment.

Acteurs principaux dans ce dossier :

MAITRISE D’OUVRAGE

Maitre d’Ouvrage AG2R LA MONDIALE

Maitre d’Ouvrage Délégué ALIUTA

MAITRISE D’ŒUVRE

Maitre d’œuvre d’exécution CALQ ARCHITECTE

Maitre d’œuvre, BET Structure TERRELL INTERNATIONAL

REPONSE A L’APPEL D’OFFRE

Entreprise générale mandataire GTM BATIMENT

Entreprise générale associée LAINE DELAU

Service Méthode associé SOGEA CARONI

BET Structure associé SOMETE SARL

2.2. Le 10 Grenelle, un chantier type

Site historique, le 10 boulevard de Grenelle sait faire parler de ses anecdotes. Cet angle

entre la rue Nélaton et le boulevard de Grenelle a connu de multiples métamorphoses.

Vestige de la Galeries des Machines (Exposition universelle de 1889), le site fut réaménagé

par l’architecte Gaston Lambert pour donner place au Vélodrome d’Hiver. Très connu pour


ses courses cyclistes entre les années 1910 et 1930, il le fut malheureusement encore plus

après la rafle du Vel d’Hiv’, lorsque 12 884 juifs furent retenus captifs le 16 et 17 juillet 1942.

A sa démolition, dans les années 60, de nouveaux bâtiments immobiliers accueillirent un

des complexes du Ministère de l’Intérieur. La délocalisation de ces locaux entraine

aujourd’hui le propriétaire des lieux, AG2R La Mondiale, à envisager un projet important de

valorisation du complexe. En tant que site phare de La Mondial et lieu historique, l’objectif

de cette opération est de représenter l’agence et ses valeurs, tout en montrant l’exemple,

que ce soit dans un design et une valorisation des espaces contemporaines ou par des

critères environnementaux très relevés (HQE Très performant et BREEAM outstanding

souhaités).

Ce projet a été choisi pour illustrer le rapport et être la cible de l’étude de cas car c’est

une référence en termes de restructuration lourde. D’une part, la zone parisienne impose de

nombreuses contraintes pour chaque chantier, par l’intermédiaire d’une proximité quasi

permanente de la Seine, d’une densité urbaine très élevée, d’un Plan Local d’Urbanisme

stricte. C’est notamment pour ces raisons qu’aucun élément porteur de façades ne devra

être démolis lors des travaux et que la réalisation de saignés sur celles-ci est interdite. A cela

s’ajoute les conséquences historiques de la zone, notamment la présence d’un mémorial de

la rafle du Vel d’Hiv qui devra être conservé en phase travaux et déplacé à la fin de ceux-ci,

ou encore une structure directement issue des procédés des années 60, avec un radier très

épais, des planchers nervurés, un concept de sécurité incendie ancien. On retrouve enfin la

notion de réorganisation et d’ouverture de l’espace ainsi que la mise aux normes incendies,

acoustiques, environnementales de chaque bâtiment. Tous ces aspects et contraintes

regroupés autour du même projet du 10 boulevard de Grenelle en font un chantier type,

intéressant et pertinent d’étudier dans ce projet de recherche.

L’état existant de la surface du 10 boulevard de Grenelle (proche de la Seine, dans le

15e arrondissement de Paris) se compose de quatre bâtiments différents : deux bâtiments

R+1, un R+10 et un R+16, tous deux considérés IGH (immeuble de grande hauteur).

L’ensemble des bâtiments repose sur deux niveaux d’infrastructure et abrite des bureaux, un

amphithéâtre, des places de parking et quelques autres locaux. Le projet consiste:

- à la démolition complète des deux bâtiments R+1 pour la construction d’un bâtiment

A en R+2 et celle d’un D en R+4

- la restructuration lourde des bâtiments B (R+10) et C (R+16)


De plus, l’infrastructure ne comportera qu’un niveau. Le second sera ainsi rattaché à la

superstructure. En d’autres termes, le R-1 existant devient Rez-de-chaussée du projet, et

ainsi le bâtiment B devient R+11 et le C, R+17. Afin de pouvoir se repérer simplement et

rapidement, nous utiliserons ces codes pour identifier les zones du projet :

PLAN DE MASSE DU 10 BOULEVARD DE GRENELLE, AVEC REPERAGE DES ZONES

Le récapitulatif suivant permet ensuite de comparer l’état existant de l’état futur, et ce

suivant les zones identifiées.

Zone Existant Travaux et Projet

1 Bâtiment C R+16+T avec 2 niveaux de sous-sol

Restructuration lourde du Bâtiment qui devient le C R+17+T avec un niveau de sous-sol

2 Bâtiment B R+10+T avec 2 niveaux de sous-sol

Restructuration lourde du Bâtiment qui devient le B R+11+T avec un niveau de sous-sol

3 Bâtiment B’ R+1+T avec 2 niveaux de sous-sol

Démolition total de la zone et reconstruction d’un Bâtiment D R+4+T avec un niveau de sous-sol

4 Zone du bâtiment C’ R+1 avec 2 niveaux de sous-sol (le R+1 ne couvre pas toute la zone)

Démolition total de la zone et reconstruction d’un bâtiment A R+2+T avec un niveau de sous-sol (le A ne couvre pas toute la zone)

5 Espace vert avec deux niveaux de sous-sol

Démolition totale de la zone et reconstruction d’un Bâtiment C R+T avec un niveau de sous-sol (RIE)

6 Parvis Nélaton, deux niveaux de sous-sol

Démolition totale de la zone et reconstruction d’Espaces verts délocalisation du Mémorial, un niveau de sous-sol

7 Entrée principale, Amphithéâtre en sous-sol

Démolition totale de la zone et reconstruction d’Espaces verts et rampe d’accès parking


La volonté première du client, à travers ces travaux, est de revaloriser l’entrée principale

dans un premier temps. Actuellement rue Nélaton, la nouvelle entrée se fera par le

boulevard de Grenelle, beaucoup plus exposé, par le nouveau bâtiment A qui accueillera un

hall d’entrée haut standing, un amphithéâtre, un escalier ornemental et autres. Les

bâtiments B et C devront quant à eux offrir de larges plateaux en étage, permettant ainsi la

mise en place de cloisons amovibles et ainsi une modularité interchangeable en fonction des

demandes locatives. En accord avec les nouvelles normes, notamment incendies, les

escaliers actuellement situés sur les ailes seront centralisés dans chaque noyau de bâtiment,

tout comme les ascenseurs. Leur nombre devra également s’adapter à des contraintes

d’unités de passage et de temps de déplacement du personnel.

Les spécificités alentours notables de ce chantier sont quant à elles la présence de

règles IGH à respecter, et notamment la mitoyenneté de plusieurs bâtiments dont un R+16

proche du bâtiment B, la proximité de la Seine ainsi que du métro aérien parisien, la

présence du Mémorial du Vel d’Hiv, contre la zone 4. De plus, les bâtiments sont amiantés.

Une phase préparatoire, en lot Variable, est donc associée au chantier mais n’interviendra

pas dans le cadre de l’étude de restructuration lourde. Le planning quant à lui sera influencé.

Les annexes 2 et 3 présentent respectivement le plan de masse du projet du 10

boulevard de Grenelle, ainsi que les plans architectes futurs d’un étage courant sur bâtiment

B et C.

2.3. Stratégie de réponse et outils de chiffrage

Afin de réaliser au mieux cette étude de cas, j’ai pu être au cœur de l’étude, sur le Lot

Gros Œuvre en collaboration avec Vincent DERUDDER et Xavier BERTOIA, ingénieurs Etudes

Grands Projets et supervisés par le Directeur Etudes et tuteur de stage Jean-Marc BERQUIN.

Comme le rappelle la roue Orchestra, le lancement de projet est conditionné par la

compréhension du projet et les moyens qui lui sont alloués. Nous devions donc appréhender

les enjeux et contraintes de ce chantier, les attentes du client et les points clés de l’étude

avant de mettre en place notre stratégie de réponse sur le lot Gros Œuvre. Pour ce faire,

nous pouvions demander conseils à nos partenaires Méthode et Structure, Sogea Caroni et

Somete SARL.

2.3.1. Conception du planning et installation de chantier

Le Dossier de Consultation des Entreprises (DCE) que nous avons reçu nous a permis

d’identifier un délai conseillé à 27 mois, Tous Corps d’Etat. Le planning général était

néanmoins libre. En période de chantier, la mobilisation de matériel ainsi que l’occupation

des lieux ne sont pas seulement contraignantes mais aussi et surtout onéreuses. Il sera donc

généralement question d’optimiser les délais de réalisation par un planning aussi court que

possible. Ceci passera alors par une réflexion importante sur un plan d’installation de

chantier pertinent et un enchainement des travaux optimal.


Ce chantier particulier du 10 boulevard de Grenelle est en réalité une double opération.

En effet, les bâtiments A et D sont démolis et reconstruits tandis que deux IGH B et C sont

restructurés. Nous avons identifié que la réalisation de ce chantier de bâtiments neufs ne

constituait pas d’important problème de planning ou d’installation. Il peut être réalisé

pendant les périodes creuses des bâtiments B et C.

De plus, en raison des travaux à effectuer et du nombre d’étage, l’immeuble C constitue

le point critique de ce chantier, et par la même le bâtiment le plus intéressant pour l’étude.

Les travaux devant être réalisé étage par étage en raison de la conservation des façades et

de la stabilité provisoire des structures, le travail répétitif augmente considérablement les

délais de réalisation. Le bâtiment C sera long à réaliser. Sa grande hauteur rend également

l’accès difficile pour une grue en zone 5, bâtiment C R+T. Nous nous attarderons donc sur ce

bâtiment lors de l’étude approfondie de restructuration lourde qui suit.

Afin d’optimiser ces délais et ce problème d’accessibilité, la solution de deux tours à

flèches relevables a été choisie. La première grue, en façade du bâtiment C, pourra donc

exclusivement gérer le bâtiment C R+17 et C R+T, point critique du chantier.

L’approvisionnement des bâtiments B, dont les travaux sont moins complexes, ainsi que A et

D sera principalement assuré par la seconde grue. Le rayon de giration de chacune est

néanmoins calculé pour que les deux grues, en plus d’avoir un accès aux zones de stockage

et déchargement, aient une emprise maximale sur l’ensemble du chantier. Enfin, les flèches

relevables permettent une interaction plus simple des deux grues relativement proches, et

un pilotage plus aisé autour de bâtiments de grande hauteur.

Une fois le choix de ces grues effectué, nous avons mis en place avec l’aide du bureau

des Méthodes un phasage général et un plan d’installation de chantier (disponible en

Annexes 4 et 5). Ce même bureau a pu par la suite effectuer un diagramme de charge de

grue et une courbe de main d’œuvre, qui permettent ainsi de définir un planning sur tous les

travaux de grue (approvisionnement en matériel, déchargement quelconque, travaux de

façades, autres).

PLAN D’INSTALLATION

DE CHANTIER 3D


2.3.2. Solutions et outils de chiffrage

En parallèle, l’étude avance également sur le choix des solutions et sur les optimisations

possibles sur le DCE initial. L’étude n’est pas uniquement un chiffrage de procédés. En effet,

lors de la remise d’offre au client, les choix doivent être justifiés et les incohérences du DCE

résolues. C’est pour ces raisons que certaines études porteront sur la faisabilité de procédés

sur le chantier en question, d’autres sur une vérification de l’utilité de techniques et matériel

mis en œuvre, ou encore un chiffrage simple de solutions DCE jugées correctes et

pertinentes. Dans tout les cas, c’est aux ingénieurs Etude de Prix de localiser les problèmes,

d’envisager des solutions et de sélectionner, sous les conseils et le travail expert des bureaux

Méthode et Structure, celle qui semble la plus juste. C’est justement cette démarche que

nous retrouverons lors de l’étude de restructuration lourde proprement dite du 10

boulevard de Grenelle.

Plusieurs outils de chiffrage sont ensuite disponibles au sein de l’équipe. Dans le cadre de

cette étude, nous nous servons d’un fichier Excel, avec macros. Il permet à travers un

programme Excel et des bibliothèques de données de rentrer les prix de chaque prestation,

en y détaillant les quantités de matériaux mais également les taux horaires de main d’œuvre

lorsque la tâche à accomplir n’est pas sous traitée. Dans le cas contraire, la main d’œuvre et

généralement la pose du matériau sont inclus dans le prix obtenu. L’utilité de cet outil est

bien sûr le gain de temps lors de la saisie. Ainsi, l’automatisation permet la réalisation de

fiches récapitulatives, de fiches de vente et de calcul de prix totaux suivant des prix unitaires

renseignés. Nous parlons ici de fiche de vente car en effet, après chiffrage, un ajustement du

prix global est effectué. On peut ajouter un pourcentage aux différents lots, notamment

pour équilibrer les charges d’entreprises, ou encore appliquer des rabais aux prestations, en

supposant que le chiffrage pourra être optimisé en phase d’exécution.

Finalement, nous disposons d’un déboursé, prix bruts et détaillés de chaque lot, d’une

fiche de vente qui ajuste les prix pour la proposition finale, et enfin de bordereaux qui seront

directement remis au client.

L’outil et la base de données utilisés lors du chiffrage sont mis à jour au fur et à mesure.

C’est ainsi que, lors de l’opération du 10 Grenelle, nous avons mis en place, Vincent

DERUDDER et moi-même, un onglet « Variante », qui permet de comparer deux fiches

récapitulatives pour différents choix effectués (un prix de base et une variante). Nous

obtenons grâce à cela le résultat des optimisations réalisées sur l’étude. Celles-ci seront ainsi

présentées au client avec des chiffres précis.


3. LA RESTRUCTURATION LOURDE DU 10 GRENELLE

Nous avons vu que ce projet se décomposait en plusieurs étapes et travaux. Parmi eux,

du neuf, de la démolition, de la restructuration lourde, des bâtiments de grande et petite

hauteur, des infrastructures, superstructures. Nous nous attarderons dans cette partie à

l’étude de trois points clés de la restructuration lourde du 10 boulevard de Grenelle.

L’analyse sera de plus concentrée sur le bâtiment C (zone 1 et 5), qui représente le point

critique du projet en terme de délai et de hauteur, d’accessibilité et qui subira les travaux de

restructuration les plus importants.

Les trois points de l’analyse n’auront pas toujours les mêmes axes d’étude. En effet, dans

le cadre de la reprise en sous œuvre, il était question de chercher des méthodologies

d’exécution pour des travaux remettant en cause la stabilité de bâtiment voisin. Le

renforcement et la vérification des fondations quant à eux mettront en avant la volonté

d’optimisation dans un dossier et une opération qui a déjà fait l’objet d’une pré-étude en

amont. Pour terminer, la réalisation de poteaux poutres en place de murs porteurs est

l’occasion de rappeler un procédé d’exécution répandu en restructuration lourde, d’en faire

le chiffrage, le phasage et d’en appréhender le délai.

3.1. La reprise en sous œuvre du bâtiment C R+T

3.1.1. Description de l’opération

Dans le cadre du projet de l’immeuble du 10 Grenelle, brièvement décrit précédemment,

la zone 5, bâtiment C R+T fait l’objet de travaux de reprise en sous-œuvre. Initialement,

cette zone est constituée de deux sous-sols, qui font office de parking dans l’ensemble

immobilier. Le projet prévoit la démolition de toute la zone, suivi d’un terrassement jusqu’à

la côte finie de 26.15 NVP (soit 2.33 mètres sous le niveau fini existant). Il sera ensuite

reconstruit un nouveau radier tiranté supportant un étage de locaux techniques et un étage

RIE (Restaurant Inter Entreprise) surplombé d’une terrasse végétale avec patios intégrés.

On note que les tirants sont présents car le poids du nouveau radier n’est pas très

important (40 cm d’épaisseur de béton armé). On s’assure un travail en traction

supplémentaire de ces tirants pour éviter le soulèvement du radier suite aux sous-pressions

hydrostatiques provoquées par les crues de la Seine. Cette partie fera l’objet d’une

vérification dans la partie « optimisation et méthodologie ».

Les travaux nécessite un décaissé dans le radier de l’ensemble immobilier du 10

Grenelle. Il faut également savoir que ce radier atteint pour l’existant 87.5 cm d’épaisseur,

valeur conséquente pour ce type de structure. Les actions et pressions mises en jeu à ces

altimétries sont donc très importantes. De plus, la reprise en sous œuvre se situe à la


retombée de la descente de charge des poteaux de façade du Bâtiment C d’une part et au

droit de deux niveaux de sous-sol mitoyen d’autre part. Plusieurs problèmes et spécificités

retiendront notre attention.

L’annexe 6 présente une coupe du radier existant, extrait du Dossier des Ouvrages

Exécutés (DOE) des travaux de 1960. Il servira donc de base de travail pour les coupes à

venir.

3.1.2. Spécificité des travaux de restructuration lourde

Dans un cas de figure classique, il s’agirait de détruire le radier concerné par les

travaux et d’effectuer le terrassement nécessaire pour atteindre le niveau de fond de fouille.

Mais lors de la construction en 1960, l’ensemble immobilier comprenait également d’autres

bâtiments et infrastructures voisins. Un seul et même radier a donc été mis en œuvre entre

la zone 5, futur C R+T et l’immeuble mitoyen. Au contraire, un joint de rupture est présent

entre les fondations du bâtiment C R+17+T et celle de la zone C R+T.

Les plans de ferraillage du radier sont fournis par la phase DOE des travaux de 1960.

On peut donc vérifier qu’au joint de rupture entre le bâtiment C R+17+T et C R+T, les

armatures de chaque radier sont indépendantes et dimensionnées en fonction, pour

reprendre les charges descendantes des bâtiments en bout de radier (ancrage d’épure

d’arrêt de barre et bielle d’about de compression). La seule précaution à prendre dans cette

zone sera donc vis-à-vis de la stabilité des terres lors du décaissement, en raison du poids

important appliqué au droit des travaux.

En zone mitoyenne, le problème est tout autre. En effet, le radier est continu. La

descente des murs du parking est donc considérée comme appuis intermédiaires sur celui-ci,

les armatures sont disposées de manière à reprendre ces appuis (pas d’ancrage courbe

notamment). On ne peut alors pas détruire uniquement une partie du radier sans lui assurer

une continuité des armatures ou opérer une reprise en sous œuvre spécifique de

l’ensemble. De plus, ce problème n’est pas uniquement à considérer en phase définitive

mais également lors de la stabilité provisoire du radier et des charges qu’il reprend.

Il est important de noter en préliminaire que le mur mitoyen existant est conservé.

Néanmoins, il est totalement indépendant de notre structure puisqu’il repose sur une zone

de radier que nous ne démoliront pas. Le butonnage de cette zone n’est pas indispensable.

Nous évitons ainsi un coût inutile ainsi qu’un encombrement de la zone en travaux.


3.1.3. Solution 1 : Changement d’altimétrie du radier

Les problèmes ayant été identifiés, l’objectif principal reste de trouver une solution

optimale en termes de coût mais aussi de délai, qui saura avant tout assurer la stabilité de

tous les bâtiments à n’importe quelle phase du chantier.

Dans un premier temps, nous avons constaté que la hauteur de dalle à dalle du

dernier sous-sol était de 5.11 mètres. En effet, le sous-sol est constitué de locaux techniques

particuliers qui nécessitent parfois la mise en place de matériels encombrants. Néanmoins,

après vérification, seul les locaux GE (Groupe Electrogène) et CPCU (Chaleur Urbaine) ont

besoin d’autant de hauteur et donc devront rester à la côte finie 26.15 NVP. Nous concluons

à cela que les autres locaux de la zone 5 pourra et sera ajustée, de la côte 26.15 NVP projet à

la côte 27.35 NVP en optimisation. Ce gain en termes de travaux de terrassement (1138 m3

de terre en conservés) est surtout très important dans la résolution du problème de stabilité

des terres, du côté du Bâtiment C R+17+T. En effet, sur toute cette longueur du bâtiment, la

circulation des locaux techniques sera elle aussi définie à 27.35 NVP soit 1 mètre de moins

que le niveau fini du bâtiment C R+17+T au lieu de 2.20 mètres au projet initial. La différence

de fond de fouille entre les deux radiers n’est plus que de 15 cm.

Dans la zone mitoyenne, le changement d’altimétrie du projet permet également un

gain en stabilité mais ne résout néanmoins pas la totalité du problème. Il faudra de plus

distinguer la zone mitoyenne à 26.15 NVP (local GE et CPCU) de celle à 27.35 NVP.

L’annexe 7 repère, à l’aide d’une vue en plan, les différentes zones de fondation C

R+T. Les annexes 8 et 9 représentent les coupes du radier entre le bâtiment C R+17+T et C

R+T ainsi qu’entre mitoyen et le C R+T. Les états existant et projet y sont dessinés. Il est

également possible de localiser la continuité des aciers, expliquée ci-après.

3.1.4. Solution 2 : Liaison future des radiers C R+T et mitoyen

Enfin, dans son état futur, le radier sera de nouveau continu, malgré la différence

altimétrique des deux zones. Pour ce faire, la reprise en sous œuvre consiste à créer un mur

de soutènement qui sera ancré aux deux radiers de hauteurs différentes. L’ancrage se fera

par tiges d’armatures dans le radier existant conservé et via des armatures d’attente dans le

radier du projet. La continuité des armatures sera ainsi assurée. Récupérant les contraintes

dans les bielles d’about de béton comprimé du radier à la côte 29.07 NVP, les armatures

transmettront correctement les efforts jusqu’au sol de niveau 25.55 NVP (fond de fouille de

la zone C R+T).

3.1.5. Solution 3 : Stabilité provisoire du radier mitoyen

Il est question de trouver une méthodologie astucieuse pour exécuter les travaux de

reprise en sous œuvre en conservant une stabilité permanente du radier mitoyen. De plus,

rappelons que ce radier est, au début des travaux, solidaire de celui que l’on démolit en zone

5.


La mise en place de soutènement en fouille est obligatoire à partir d’1.30 mètre pour

des raisons de sécurité (ensevelissement de la poitrine de l’ouvrier au fond de la fouille au-

delà de cette valeur). Aucun soutènement ne sera donc nécessaire sur toute la partie à 27.35

NVP, soit la majorité de la zone 5.

En ce qui concerne la zone à 26.15 (1.90 mètre de profondeur en fouille), deux

solutions s’offrent alors à nous. Il est possible de procéder par passes alternées autour de ce

radier afin que les parties non démolies assurent la stabilité provisoire du mitoyen, ou de

directement procéder à un renforcement du radier mitoyen en sous œuvre avant même de

démolir celui de la zone 5. Le renforcement de sol ou encore la mise en place de paroi de

soutènement sont des procédés plus complexes et onéreux. Ces techniques sont souvent

utilisées dans les travaux de grande profondeur (paroi) ou afin d’éviter la démolition

d’éléments (amélioration de sol), lorsque des méthodes plus classiques ne sont plus assez

performantes. Or la fouille ne fera que 1.90 mètre de hauteur et le radier zone 5 devra

quoiqu’il arrive être détruit.

Pour assurer la stabilité permanente de la zone mitoyenne au projet zone 5, les

travaux de reprise en sous œuvre seront donc réalisés par passes alternées le long du

parking voisin. Le sciage du radier permettra une désolidarisation des deux zones C R+T et

parking voisin, avant d’exécuter une reprise en sous œuvre qui permettra d’équilibrer la

structure en phase définitive. Cette désolidarisation ne sera pas préjudiciable au radier

existant conservé, grâce à cette méthodologie par passes alternées. A tout moment des

travaux, une partie du radier de la zone C R+T sera conservée ou déjà reconstruite afin de

soutenir l’existant conservé. De plus, par cette méthodologie, aucun matériel

supplémentaire ne sera nécessaire, puisque la démolition du radier et le terrassement

doivent avoir lieu dans la zone.

L’annexe 10 propose un phasage de la reprise en sous œuvre par passes alternées. Il

est ainsi possible de visualiser les différentes étapes de réalisation.

3.1.6. Solution 4 : Blindage des fouilles des passes alternées

Enfin, dans la zone à 26.15 NVP fini, la fouille étant

peu large, nous utiliserons un blindage modulaire. Ce

matériel spécialement conçu pour des fouilles étroites,

généralement lors de travaux urbains, est mis en place à la

main. Nous savons déjà que l’accessibilité de la grue en zone

5 n’est pas simple. Il sera alors possible, en diminuant la

charge de grue durant cette phase, de minimiser le délai des

travaux. De plus, le blindage modulaire sera moins onéreux

que des palplanches, mise en place par vibration dans le sol,

ou des panneaux coulissants qui nécessitent des poteaux


primaires. La possibilité de boisage, mise en place de blindage bois sur mesure, est

également intéressante mais nécessite un savoir faire particulier. Notons que le blindage

modulaire à deux faces sera complété par un coffrage perdu sur la troisième face (situé

directement sous le radier mitoyen, où le mur de reprise en sous œuvre sera coulé).

La reprise en sous œuvre s’effectuera donc par passes alternées, sans blindage pour

la zone à 27.35 NVP fini, avec blindage modulaire pour la zone à 26.15 NVP fini.

3.1.7. Solution 5 : Vérification des tirants

Pour terminer ces optimisations, nous avons vérifié l’intérêt des tirants dans le radier.

En effet, ces micro-pieux sont mis en place afin de travailler en traction contre les poussées

hydrostatiques (le contreventement n’a pas lieu d’être dans ce bâtiment, on parle donc

uniquement des eaux). Mais il s’agit alors de vérifier que le poids simple du bâtiment et de

son radier ne suffisent pas à équilibrer ces efforts. L’annexe 11 est la note de calcul que j’ai

effectuée afin de confirmer la nécessité de ces tirants. Dans un second temps, notre bureau

structure a poursuivi l’étude en calculant les charges de soulèvement par rapport aux

charges du bâtiment. L’annexe 12 présente les conclusions du bureau. Il a été démontré

que les tirants sont inutiles sous les porteurs car la descente des charges permet l’équilibre

local du radier, mais qu’ils seront nécessaires sur les autres zones pour reprendre des

charges de soulèvements allant jusqu’à 60 tonnes.

Pour conclure cette étude, une fiche de prix de cette reprise en sous œuvre est

disponible en Annexe 13.

3.2. Optimisation des renforts de fondations


Lors du projet du 10 Grenelle, une partie des fondations sera conservée tandis

qu’une autre sera reprise en sous œuvre. Dans cette étude, nous nous intéressons plus

particulièrement au radier conservé en zone 1 et 2, c'est-à-dire sous les bâtiments B et C.

Lors de la restructuration, la descente des charges varie souvent, tout comme le

contreventement de la structure. Une première étude a été réalisée par la Maitrise d’œuvre,

bureaux Structure Terrell International, à ce sujet afin de renforcer le radier localement.

L’objectif est donc dans un premier temps d’apporter des solutions constructives puis

d’optimiser ces travaux du mieux possible.


La méthodologie sera la même pour les bâtiments B et C. Nous n’exposerons ici que

le bâtiment C, c’est en effet le plus intéressant de par son poids supérieur, sa plus grande

superficie exposée au vent et les changements de porteurs en noyau central.

Selon le DCE remis, ce bâtiment devrait être consolidé par :

- 12 blocs de 6 micro-pieux φ20

- 4 pieux φ90

- 32 pieux φ80

- 2 pieux φ60

Ces pieux seront sollicités en traction et non en compression. Ils sont présents afin

d’équilibrer une éventuelle poussée hydrostatique mais surtout des moments de

contreventement mis en jeu en phase définitive, sur la structure du bâtiment. La prise au

vent du bâtiment C se fait sur une surface d’environ 3000 m² (face la plus grande) pour une

hauteur de 57 mètres.

L’emplacement des pieux est visible en annexe 14, sous différents éléments porteurs et

de contreventement. De plus, ces pieux sont situés directement sous ces murs et poteaux,

qu’ils soient existants ou nouvellement créés. Le radier est prévu démolis ou scié pour la

réalisation de massifs et semelles en tête de pieux.


Encore une fois, ce projet de restructuration lourde connait son lot de contraintes.

Parmi elles, on trouve la conservation de certains planchers et l’impossibilité de démolir

plusieurs étages en même temps. Il est alors très difficile et couteux, voir impossible de

réaliser certains pieux selon le DCE établi. Les machines à pieux ont des gabarits importants

(supérieurs à 10 mètres pour les plus petites, soit plus de 3 étages) et ne peuvent donc pas

opérer en zones encombrées.

De plus, la réalisation de pieux sous un mur ou poteaux existant nécessiterait

d’importants travaux de reprise en sous œuvre, une démolition partielle ou totale des

éléments ainsi qu’une phase provisoire de soutènement et stabilisation des efforts en

infrastructure.

Chaque travail parait lourd dans cette zone. Il faut donc les optimiser en cherchant

des vérifications plus poussées ou des variantes constructives intéressantes.

3.2.3. Solution 1 : Vérification des renforcements mis en place

Le projet dans le bâtiment C du 10 boulevard de Grenelle n’induit pas une

augmentation de poids de la structure. Au contraire, afin de pouvoir assurer une charge

d’exploitation de 350 kg/m², les planchers non démolis seront curés afin de retirer la chape

béton existante de 5 cm d’épaisseur. Cette charge appelée poids mort, puisque la chape ne


participe pas à la résistance du plancher, sera ainsi récupérée pour l’exploitation des étages

(100kg/m²). De plus, le changement de descente de charges et de contreventement est

localisé. Nous allons donc vérifier l’utilité de chaque pieu établi par le DCE Terrell.

Dans un premier temps, le bureau d’étude Structure a réalisé une étude des

descentes de charge et du contreventement du bâtiment. Il est ainsi possible de localiser les

futures zones du radier qui seront sollicitées, en compression par la descente de charge ou

en traction pour le contreventement.

Une fois ces informations regroupées, une vérification est réalisée sur le radier. Par

les mêmes méthodes que lors de la reprise en sous œuvre, on constate que les poussées

hydrostatiques sont largement équilibrées par le poids du bâtiment haut de 20 étages (sous-

sol et superstructure). Néanmoins, le contreventement a ici une influence non négligeable.

Les murs de contreventement du bâtiment seront donc plus ferraillés que les autres et

auront un renforcement de leur fondation par pieux ou micro-pieux.

La deuxième vérification concerne la sollicitation en compression du radier, via les

descentes de charges des éléments porteurs. Nous supposons au départ que le radier est

assimilable à une semelle, dont nous connaissons l’épaisseur et le ferraillage (ces

informations sont disponibles dans le DOE 1960). Un radier résiste mieux qu’une semelle

classique car au-delà de la zone sollicitée, il se repose sur la quantité de béton alentour.

Cette hypothèse est donc justifiable puisqu’elle minimise la contrainte admissible dans les

matériaux. A partir des efforts qui lui sont appliqués et de sa constitution, nous calculons

selon le BAEL et la méthode de bielle de béton comprimé la dimension minimum de semelle

nécessaire pour équilibrer les descentes de charge. Le bureau des structures a ainsi pu

vérifier, annexe 15, que cette zone est disponible pour les différents porteurs. Si c’est le cas,

aucun renforcement ne sera nécessaire pour reprendre la descente de charge. L’annexe 16

présente également l’implantation des pieux ou micro-pieux définitifs, ainsi que le résumé

de l’analyse du contreventement sur la face exposée du bâtiment C.

3.2.4. Solution 2 : Mode constructif des renforcements

Chaque vérification a été réalisée, nous savons désormais à quels endroits la mise en

place de pieux ou micro-pieux sera nécessaire et pour quels efforts. Le choix du mode

constructifs peut ensuite être choisi. Pour ce faire, nous utiliserons le tableau comparatif

présenté dans l’étude des fondations profondes. Il est ainsi possible d’identifier les moyens

de mise en œuvre les plus adaptés aux contraintes du chantier.

Dans le cadre du projet 10 Grenelle, nous devrons impérativement rechercher une

exécution sous hauteur réduite, et une résistance efficace à la traction. Les deux procédés

qui s’offrent à nous sont donc la réalisation de micro-pieux ou de pieux tubés battus injectés.


Importance Type de pieu

Micro-pieux Pieux tubés

battus injectés Critères

Faible Reprise de charges

concentrées importante -3 -2 Moyenne Tassement différentiel +2 +2 Idéal +3 A conseiller +2

Faible Resistance aux efforts

latéraux -3 +2 Haute Resistance à la traction +2 +2 Adapté +1 Moins adapté -1

Moyenne Chantier sensible aux

vibrations +3 +1 Moyenne Chantier sensible au bruit +1 +1 A déconseiller -2 Pas applicable -3

Faible Obstacles enterrés +3 -2 Faible Grande profondeur +1 +1 Moyenne Exécution sous eau +3 +3 Haute

Exécution sous hauteur réduite +3 +2

TABLEAU COMPARATIF DES DEUX PROCEDES DE RENFORCEMENT DE FONDATIONS COMPATIBLES

De plus, il sera préférable d’éviter des vibrations trop importantes dans une zone où

les mitoyens sont nombreux et proches, d’éviter des tassements différentiels afin de limiter

le déplacement d’un bâtiment par rapport au reste du complexe immobilier. Les micro-pieux

semblent donc être la solution la plus judicieuse dans notre cas. En effet, quelque soit le

procédé, les deux présentés ne sont pas performants en termes de reprise de charges

concentrées importantes, il faudra quoiqu’il arrive certainement utiliser des groupes de

pieux pour récupérer correctement les efforts.

3.2.5. Solution 3 : Dimensionnement des groupes de micro-pieux

La profondeur n’est pas un facteur clé puisque le sol est de bonne qualité. Les essais

de sol réalisés par BOTTE Sondages identifient une couche de Marne de Meudon très dur à

partir de 18 mètres jusqu’à 25 mètres. L’ancrage sera donc possible entre ces altimétries. De

plus, la couche supérieure, fausses glaises et argiles plastiques, est de qualité variable, avec

des zones de sables très compactes, d’autres relativement molles. Les frottements latéraux

seront donc variables et l’ancrage peu sur. L’annexe 17 est extraite de ces sondages et

prouve par essai pressiométrique la dureté du sol dans cette couche.

Enfin, il est possible de dimensionner ces pieux en fonction de la profondeur

d’ancrage et des contraintes à reprendre. Ces calculs ont été réalisés par notre bureau

Structure, Somete. Un pré-dimensionnement rapide permet de dire qu’un groupe de quatre

micro-pieux de diamètre 20 cm sera suffisant pour équilibrer les efforts mis en jeu. Ce

groupe permet par la même occasion de ne pas réaliser directement les pieux sous les

éléments porteurs. On évite alors la nécessité de chevalement, procédé onéreux surtout en

cas de charges importantes mais souvent inévitable lorsque l’on veut effectuer une reprise

en sous œuvre sous porteur existant.


Enfin, la constitution d’un massif commun parait difficile. En effet, le radier peut

atteindre 1.27 mètre d’épaisseur et le ferraillage y est dense (un voir deux lits d’armatures

au moins tous les 25 cm). La destruction au BRH ou par sciage localisé est possible mais long

et la continuité des armatures entre le massif en tête de micro-pieux et le radier existant

serait très complexe. Une seconde solution permettrait d’éviter cela, grâce à un scellement

du micro-pieu dans le radier lui-même. Après carottage du radier, le micro-pieu sera coulé

dans les couches successives par tubage. Un mortier spécial de type CLAVEX viendra sceller

directement le pieu au radier grâce à ses hautes caractéristiques mécaniques. Les efforts

sont directement transmis du pied du porteur vers la tête du pieu en passant par la couche

supérieure du radier et sans craindre la désolidarisation radier/pieux. Une coupe en annexe

20 permet de visualiser le processus.

COUPE DE L’IMPLANTATION DE MICRO PIEUX DANS LE RADIER, PAR SCELLEMENT AU MORTIER SPECIAL

3.2.6. Récapitulatif des optimisations

Successivement, les opérations réalisées consistent à n’utiliser que des micro-pieux

afin de proposer des solutions constructives adaptées au chantier, changer l’implantation

initial de ces pieux afin de pouvoir travailler autour des éléments existants sans les

détériorer puis dans un dernier temps sceller le micro-pieux au radier pour que la

transmission des efforts reste continue. Le sciage du radier pour la mise en place de massifs

de tête de pieux est ainsi évité.

Finalement, les vérifications et optimisations permettent une mise en œuvre de

groupe de quatre micro-pieux par simple carottage et scellement dans le radier existant. De

plus, leur nombre diminue à 60 micro-pieux de diamètre 20 grâce aux vérifications

effectuées. Une fiche de prix est disponible en annexe 18. Elle mettra notamment en avant

l’économie réalisée sur cette technique grâce à l’étude présente.


3.3. Création d’un complexe poteau-poutre sous mur existant


Les étages des immeubles de grande hauteur du 10 boulevard de Grenelle sont

constitués d’un noyau central filant longitudinalement. Constitué de murs pleins pour la

plupart en béton armé, ce noyau divise chaque bâtiment B et C en trois zones distinctes,

deux ailes ne possédant que très peu de cloisons transversales, pour les bureaux et salles de

réunions, séparées par un couloir central utilisé pour des locaux spécifiques ou des cages

d’ascenseur. Ces immeubles seront par la suite loués à des entreprises et particuliers, l’objet

de la restructuration est donc de rendre l’espace attractif et amovible selon le bon vouloir

des prochains locataires.

Les défis architecturaux ont toujours une influence très importante sur les techniques

employées dans le Bâtiment. Dans ce projet, la réorganisation de l’espace dans les étages

courant a notamment pour objectif de centraliser le noyau, en éliminant les escaliers aux

extrémités dans un premiers temps, et remplaçant certains murs par un système poteaux-

poutres dans un second temps. Cette volonté vise à respecter d’une part des normes de

sécurité incendie et d’offrir de grand espace d’autre part. Les murs longitudinaux, file 19 et

20 des plans joints en annexe 19 (repérage des travaux sur le bâtiment C) sont visés par ces

travaux de restructuration lourde, sur les 17 étages de l’immeuble.


Nous avons pu comprendre lors de l’étude préliminaire qu’un noyau était

généralement le cœur du bâtiment car il se constituait des principaux porteurs verticaux de

la structure, que ce soit pour assurer le contreventement ou pour équilibrer la descente de

charge d’éléments lourds comme les escaliers. Les murs que l’on souhaite ici supprimer sont

en effet des éléments porteurs importants. Il ne suffit alors plus uniquement d’ouvrir des

baies comme ce serait le cas dans une cloison indépendante mais il faut transformer le

complexe de murs pleins par un système poteaux-poutres très raide en assurant une

stabilité provisoire et définitive du bâtiment.

De plus, la phase provisoire des travaux aura un rôle décisif dans le choix des

procédés. En effet, la stabilité du bâtiment C devra être assurée pendant l’ensemble du

chantier, et ce sur 18 étages. Le phasage particulier des travaux ne permet a priori pas

d’opérer sur plusieurs étages en même temps, pour des raisons de stabilité. En effet, il

faudrait dans ce cas un système d’étaiement très lourd pour soutenir les 18 étages et le

contreventement ne serait plus assuré. La conservation obligatoire des façades (Plan Local

d’Urbanisme) rend également la réalisation de saignés ou l’utilisation de la grue impossible.

Le bâtiment C R+17+T étant le point critique de l’opération du 10 Grenelle, les délais de

réalisation seront déterminant dans cette partie de l’étude.


3.3.3. Solution 1 : Contreventement et stabilité provisoire du bâtiment C R+17+T

Tout d’abord, il est intéressant de constater dès le début de l’analyse que le

contreventement n’est pas préjudiciable dans le sens longitudinal du bâtiment C. En effet, la

façade de 20 étages (2 sous-sols + 17 étages + T) ne s’étend que sur 20 mètres, pour une

longueur disponible de 57 mètres pour les murs de contreventement. De plus, une cage de

contreventement (escaliers et locaux techniques) reste présente entre les files G et J. Le

contreventement ne sera dans notre cas pas un problème tant qu’il sera assuré par d’autres

éléments de structure dans le bâtiment.

Afin de résoudre le problème de stabilité provisoire, la solution évidente parait être

l’étaiement en phase travaux autour des murs. Cette solution présente néanmoins des

inconvénients pour ce type d’ouvrage. Si ceux-ci sont disposés sur l’ensemble des 18 étages,

les premiers étages seront étayés par des systèmes très importants et nombreux. Le coût et

l’encombrement ne sont alors pas à notre avantage. La réalisation étage par étage

permettrait quand à elle de limiter cette quantité de matériel mis en place. Cette solution

reste correcte mais pourrait être optimisée vis-à-vis du planning.

3.3.4. Solution 2 : Optimisation des délais

N’oublions pas que chaque jour de travaux induit des frais important pour

l’entreprise, hors travaux proprement dit. La location des bungalows, de la grue, des

signalisations et clôtures du chantier, les frais de déplacement de chaque équipe engendrent

un budget conséquent qui s’ajoute à la perte que subit le client de ces travaux en conservant

ses locaux inoccupés durant la durée du chantier. Lors de la remise de l’offre, ce critère n’est

donc pas à négliger bien au contraire. C’est pour cette raison qu’il faudra toujours, dans la

mesure du possible, chercher à optimiser la durée des travaux et raccourcir le planning

opérationnel. Dans le cadre de ce projet, le point critique du planning est le bâtiment C

R+17+T, de par son phasage particulier, étage par étage, et les travaux lourds en noyau

central et cages d’ascenseurs.

On pense alors à réaliser les poteaux tout en conservant les murs existants. La

stabilité serait alors assurée par ces existants jusqu’à ce que la réalisation de la structure du

projet soit terminée. Cette seconde solution pourrait s’illustrer comme étant meilleure que

la précédente. En effet, la réalisation de saignés très locales dans les murs permettraient la

réalisation des poteaux futurs, en évitant un étaiement provisoire. Ces travaux pourraient de

plus être réalisables de manière indépendante entre les étages. On peut d’ores et déjà

penser mettre plusieurs équipes différentes dans le seul bâtiment C.

La méthodologie mise en place dans ce projet sera donc l’exécution de poutres,

contre les murs existants par moisage. Cette technique est couramment utilisée dans le

renforcement de plancher existant. Elle devra ici s’accorder avec la mise en place de

poteaux. L’annexe 20 propose un phasage précis des opérations qui seront réalisées le long


de ces files 19 et 20, bâtiment C R+17+T. Une fiche de prix détaillera également les étapes de

mise en œuvre, avec un aspect économique et les notions de délai associés en annexe 21.

Ces trois grandes opérations du 10 boulevard de Grenelle sont typiques de travaux de

restructuration lourde. Elles ont été présentées en tentant de mettre en avant la démarche

Orchestra souhaitée par Vinci Construction France, et qui mène vers des compétences

multidisciplinaires de l’ingénieur Etude de Prix.

En effet, le travail est réalisé en étroite collaboration avec des intervenants Méthodes

et Structure, qui sauront conseiller l’équipe Etude. Le choix des solutions finales de cette

étude parte d’ailleurs du catalogue méthodologique présenté et d’optimisations notamment

structurelles.


Conclusion

La restructuration lourde est un secteur d’activité du Bâtiment très particulier, de

part la singularité et la complexité des projets. Les opérations sont néanmoins toujours plus

nombreuses en Ile-de-France, où la densité urbaine est très élevée. GTM Grands Projets est

spécialisé en partie dans ce type d’étude, que ce soit en Etude de Prix comme en équipe

Travaux et autres.

Ce référentiel permet donc de proposer une introduction complète aux

connaissances à avoir et aux méthodes à considérer dans les projets. Destiné à une recrue

ingénieure junior, il pourra également servir de support pour présenter et former le

personnel interne sur la restructuration lourde et l’approche Etude de Prix de GTM Grands

Projets.

L’étude du 10 boulevard de Grenelle présente également des outils qui facilitent les

retours d’expérience et l’amélioration des supports, que ce soit dans le recensement des

méthodes, dans l’évolution de l’outil de chiffrage ou encore au travers de fiches

d’expérience réalisées sur le projet et disponible sur l’intranet Vinci Construction France.

D’un point de vue plus personnel, l’établissement de ce référentiel m’a moi-même

permis d’acquérir des bases solides autour de la restructuration lourde, domaine très

intéressant et toujours différent. J’ai également été fier de réaliser ce projet dans la cellule

Grands Projets de GTM Bâtiment. A l’origine même de la réputation de cette filiale de Vinci,

les opérations réalisées par cette équipe sont prestigieuses et impressionnantes. L’équipe

reste néanmoins simple, chaleureuse et accueillante.

« La connaissance s’acquiert par l’expérience, tout le reste n’est que de l’information »,

Albert Einstein

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