Guide Technique Easy Blok

Guide technique du coffrage en PSE Easyblok

ZavattiShop vous fournit le guide technique du coffrage en PSE Easyblok, pour la construction des piscines.

Dans ce guide, vous trouverez :

• Rapport technique – structurel des parois de bassin avec éléments EASYBLOK ;
• Lignes directrices pour le dimensionnement structurel ;
• Lignes directrices pour une mise en œuvre correcte : blocs, armatures et coulage.

N.B. = Rapport technique structurel édité par le bureau technique de Zavatti Shop

Mis à jour dans toutes ses parties suite à l'entrée en vigueur du D.M. 14 janvier 2008, il se veut un support technique valable pour la fourniture et la réalisation de la "piscine en polystyrène". Il ne s'agit pas d'un outil de conception complet et ne le remplace pas, car il est obligatoire par la loi.

Rapport technique – structurel des parois de bassin avec éléments easyblok

Description du produit : Piscine en polystyrène ?

Matériau

Les éléments EASYBLOK sont fabriqués en PSE, c'est-à-dire en polystyrène expansé fritté, par un procédé industrialisé qui garantit à l'élément l'homogénéité du matériau et des dimensions, caractéristiques fondamentales pour les applications que ce produit trouve sur le marché. On dit communément piscine en polystyrène, oui, mais nous parlons d'un matériau vraiment résistant et adapté à la réalisation de ces structures.

La force du produit réside dans le rapport résistance/poids.

Le polystyrène expansé fritté a généralement une masse volumique comprise entre 10 et 40 Kg/m3, et est donc en moyenne constitué de 98% d'air et seulement 2% de matériau structurel d'hydrocarbure pur. Outre la vapeur d'eau, seul le pentane est utilisé pour la production de polystyrène expansé, qui s'évapore à la fin du processus d'expansion.
Les chlorofluorocarbures -CFC- nocifs pour la couche d'ozone qui entoure notre atmosphère n'ont jamais été utilisés. Il en découle que le poids de chaque élément est vraiment insignifiant. Ce n'est cependant pas le cas pour la rigidité (et indirectement la résistance). En effet, les nervures obtenues à l'intérieur offrent une excellente rigidité et compacité du produit. Cela permet une manipulation et une pose rapides et un faible risque de dommages et de vrillage des éléments.

Nervures internes - Élément EASYBLOK rectiligne.

Nœud interne - Élément EASYBLOK rectiligne.

Dimensions et coupes

Actuellement, l'entreprise dispose des éléments EASYBLOK suivants pour les piscines à skimmer :

• ÉLÉMENT RECTILIGNE 1250 X 250 X h300 mm ;
• ÉLÉMENT RECTILIGNE 1250 X 250 X h250 mm ;
• ÉLÉMENT COURBABLE (rayons h300 : 0 ・ 1,5 ・ 2 ・ 2,5 ・ 3 - rayons h250 : 0 ・ 1,5 ・ 2 ・ 2,5).

Comme il est évident de l'intuition, les piscines avec bord de bassin rectiligne sont facilement assemblables, d'autant plus si les dimensions sont des multiples de 1250 mm.
Cela implique non seulement un gain de temps considérable, mais aussi une plus grande homogénéité de la paroi avec des blocs tous parfaitement emboîtés les uns dans les autres.
L'assemblage des éléments est réalisé à l'aide de joints mâle/femelle spécialement conçus aussi bien sur les parois horizontales que verticales. Dans le premier cas, cela entraîne une plus grande stabilité de l'élément aux actions horizontales, tandis que les protubérances verticales permettent au coffrage de travailler correctement aux actions de cisaillement, tant en phase de coulage qu'en phase de maturation du conglomérat cimentaire.
À l'intérieur, une section en H a été réalisée, ce qui permet au béton de s'écouler à l'intérieur du coffrage et entre les barres d'armature, créant ainsi un treillis en béton armé composé de poteaux et de traverses. Avec le coffrage courbe, le treillis ne subit aucune variation dimensionnelle et est projeté sur une surface courbe qui peut être concave ou convexe. Dans ces deux derniers cas, la rigidité de la structure subit une augmentation considérable par effet de forme.
Les faces latérales parallèles au côté long sont parfaitement lisses afin de permettre une parfaite adhérence de la bâche d'étanchéité, qui est ensuite posée.

Application en tant que coffrage perdu

Les parois du bassin sont réalisées en utilisant les éléments EASYBLOK comme coffrage destiné à contenir le béton lors du coulage. En effet, une fois la maturation achevée, elles n'exercent plus aucune fonction statique, étant beaucoup moins rigides et de toute façon non liées au conglomérat.
Ceci étant dit, il est bon de rappeler que les parois de bassin réalisées avec la méthode proposée ici utilisent les éléments EASYBLOK comme coffrage perdu et que l'organisme structurel est à tous égards une structure en béton armé.
Le choix d'utiliser un coffrage perdu découle principalement des délais de plus en plus courts que nous connaissons aujourd'hui ; en effet, il n'est plus nécessaire d'attendre les 28 jours classiques pour la maturation du béton avant de procéder aux opérations de décoffrage.
Non moins important est l'aspect de la propreté du chantier et des équipements à utiliser. Avec le choix du coffrage perdu, on peut dire que les outils nécessaires se réduisent à quelques unités, avec des coûts de gestion très réduits et des risques nettement inférieurs pour les opérateurs.
Enfin, l'utilisation du coffrage perdu en PSE constitue une isolation pour le béton qui, à l'intérieur du coffrage, en mûrissant, produit de la chaleur d'hydratation. Une bonne isolation permet de minimiser le gradient thermique entre le cœur de la paroi et l'extérieur, réduisant ainsi la fissuration d'origine thermique.

Avantages énormes et prouvés

Après avoir présenté le produit sous l'angle technique, il convient maintenant de rappeler les principaux points qui en caractérisent l'utilisation.

LÉGÈRETÉ - MANIABILITÉ - MODULARITÉ

Le coffrage EASYBLOK permet la réalisation de parois en béton armé en toute sécurité, sans courir de risques qui compromettent la santé des opérateurs. Les charges transmises à la fondation sont plutôt limitées, ce qui permet de contenir les dimensions et l'armature de celle-ci. Moins de matériau ne signifie pas moins de résistance, mais plutôt une meilleure utilisation de ses propriétés mécaniques.
Les piscines de bord de bassin réalisées avec des éléments EASYBLOK sont faciles et rapides à réaliser, économiques car elles réduisent les temps, la main-d'œuvre et l'équipement.
La standardisation des mesures permet de se référer à peu d'éléments constructifs et, en même temps, si correctement combinés, de réaliser une infinité de formes et de dessins.
L'offre de Zavatti Shop est à la pointe de ce point de vue car elle tire parti de l'économie et des délais tout en respectant les dispositions en matière de sécurité sur les lieux de travail.

VITESSE D'EXÉCUTION – ÉCONOMIE

Avec les éléments EASYBLOK, il est possible de réaliser des piscines de toute profondeur en un temps très court. Le coffrage perdu est facilement assemblable grâce à sa légèreté, il résiste efficacement aux actions induites par les opérations de coulage et constitue une excellente surface sur laquelle poser la bâche d'étanchéité.
En comparant ces opérations à celles d'un bassin coulé sur place, il faudrait tenir compte du temps de maturation du béton avant le décoffrage, des opérations de révision et de lissage de la paroi brute en béton, ainsi que de tout l'équipement nécessaire pour réaliser le coffrage destiné à contenir le coulage. En fin de compte, les parois de bord de bassin avec des éléments EASYBLOK, permettent une réduction de plus de 50% sur les délais d'intervention et l'élimination totale des planches, panneaux, entretoises et tout ce qui est nécessaire pour réaliser une paroi en béton armé.

Les nouvelles Normes Techniques pour la Construction

Durée de vie nominale et classes d'utilisation

Selon les NTC, "La durée de vie nominale d'un ouvrage structurel VN est le nombre d'années pendant lesquelles la structure, sous réserve d'un entretien ordinaire, doit pouvoir être utilisée pour l'usage auquel elle est destinée."

En ce qui concerne la classe d'utilisation, les normes techniques de construction prévoient quatre classes différentes en fonction de la destination de l'immeuble. La classification est croissante, allant de l'immeuble le moins important en classe d'utilisation I à l'immeuble stratégique qui nécessite la plus grande attention, placé en classe d'utilisation IV.
Ce qui précède, en plus d'être un moyen utile de classer l'immeuble que l'on s'apprête à concevoir, est d'une utilité particulière pour calculer la période de référence VR lorsqu'il s'agit d'évaluer l'action sismique sur la construction. En effet :

VR = VN ・ CU

À cet égard, il est intéressant de présenter un tableau de calcul de la période de référence VR, en gardant à l'esprit que si VR < 35 ans, on prend toujours VR = 35 ans.

Pour les structures avec une durée de vie nominale de 10 ans, quelle que soit la classe d'utilisation, la période de référence est prise égale à 35 ans. Les NTC précisent cependant que, en zone sismique, si le bâtiment en question présente une durée de vie nominale inférieure à deux ans, il est alors possible de déroger aux vérifications structurelles.

La conception structurelle aux états limites

La conception structurelle actuelle est basée sur la méthode de calcul semi-probabiliste aux États Limites. Selon le D.M. du 14 janvier 2008 (appelé par la suite Normes Techniques pour la Construction NTC), "on définit l'État limite comme la condition au-delà de laquelle l'ouvrage ne satisfait plus aux exigences pour lesquelles il a été conçu".
Les Normes Techniques pour la Construction, harmonisées avec les Eurocodes, proposent deux types d'États Limites qui, de manière très simpliste, surveillent la structure à deux moments différents de sa vie ; un état limite commun pour tous les jours et appelé État Limite de Service (abrégé ELS) tandis qu'un second, plus rare et nettement plus important, est appelé État Limite Ultime (abrégé ELU).
L'objectif principal que le concepteur structurel doit poursuivre est que les ouvrages doivent posséder les exigences suivantes :

• Sécurité vis-à-vis des états limites ultimes : c'est-à-dire la capacité d'éviter les effondrements et les désordres graves qui peuvent compromettre l'intégrité des personnes. Le dépassement d'un ELU a un caractère irréversible.
• Sécurité vis-à-vis des états limites de service : c'est-à-dire la capacité de garantir les performances prévues pour les conditions de service. Le dépassement d'un ELS peut avoir un caractère réversible ou irréversible.
• Robustesse vis-à-vis des actions exceptionnelles : c'est-à-dire la capacité d'éviter des dommages disproportionnés par rapport à l'importance des causes déclenchantes, telles que les incendies, les explosions, les chocs, etc.

L'Italie est une zone sismique

Les NTC prévoient une nouvelle classification sismique de notre pays. La première grande nouveauté est que toute l'Italie est devenue une zone sismique. Le territoire national a été divisé en quatre zones de danger sismique décroissant. Le concepteur dispose en outre d'un maillage assez dense où il peut prendre les valeurs fondamentales pour effectuer une analyse modale. Il dispose également d'une feuille de calcul, mise au point par le Service Technique Central, qui fournit les spectres de réponse représentatifs des composantes (horizontales et verticales) des actions sismiques de projet pour un site générique du territoire national.

Paroi mince faiblement armée

Passage de la paroi mixte à la voile en béton armé

En sectionnant transversalement la paroi du bassin au niveau du montant, on observe un "sandwich" constitué de deux parois en PSE et d'un cœur en béton d'une épaisseur égale aux 165 mm restants.
Par exemple, dans le cas d'une piscine enterrée, la situation est la suivante :

Dans la zone entre deux montants, l'élément EASYBLOK présente une liaison entre les deux parois extérieures, réduisant ainsi l'épaisseur du béton et donnant naissance à une section en forme de H.
Ceci étant dit, il est évident qu'il y a une variation locale de l'épaisseur du béton qui constitue le voile porteur.
Aux fins de l'étude du comportement structurel de la paroi de bord de bassin, il est bon de passer au voile équivalent en béton armé sous les deux hypothèses suivantes :

• les traverses assurent un comportement bidimensionnel à l'organisme structurel
• l'encoche présente aux extrémités et l'armature courante assurent la continuité entre les coffrages EASYBLOK

Ceci étant dit, il est évident qu'il y a une variation locale de l'épaisseur du béton qui constitue le voile porteur. La dimension est comprise entre la valeur minimale de 120 mm dans la section en H et la valeur maximale de 165 mm dans la section transversale du montant. Aux fins de l'étude du comportement structurel de la paroi du bord du bassin, il est bon de passer au voile équivalent en béton armé sous les deux hypothèses suivantes :

• les traverses assurent un comportement bidimensionnel à l'organisme structurel ;
• l'encoche présente aux extrémités et l'armature courante assurent la continuité entre les coffrages EASYBLOK.
  

En vertu de ce qui a été dit, il est possible de calculer l'épaisseur du voile équivalent à utiliser dans le dimensionnement structurel en procédant comme suit : 5 montants 165 x 165 mm = 1 voile 125 x S mm

étant S l'épaisseur du voile équivalent, on obtient
s = ( 5 x 165 x 165 ) / 125 = 109 mm

Dans les vérifications structurelles tant à l'état limite ultime qu'à l'état limite de service, le voile équivalent sera utilisé, en considérant son comportement global obtenu par une modélisation tridimensionnelle aux éléments finis.

L'armature : où, comment et pourquoi

Comme le dit la notation elle-même, figurant en détail dans les "Normes Techniques pour la Construction", l'organisme structurel est une paroi mince faiblement armée. Cela implique que la quantité d'armature présente à l'intérieur doit être calculée avec un processus de calcul rigoureux qui tienne compte de tous les aspects en jeu. Le résultat est une utilisation correcte des barres d'armature, proportionnée aux caractéristiques de l'acier, tant en termes de quantité que de qualité.
Avec l'entrée en vigueur des nouvelles Normes Techniques pour la Construction, les aciers d'armature pour les structures en béton armé sont le B450A et le B450C. Le premier est obtenu par un processus de laminage à froid et est typique des treillis et des treillis soudés.
L'acier B450C est en revanche la barre d'armature classique communément connue de tous et obtenue par un processus de laminage à chaud. Le sigle contient encore deux entités, à savoir la lettre B qui signifie "Beton" (Béton, donc acier d'armature) et un chiffre indiquant la tension de limite d'élasticité caractéristique. Au niveau européen, il a été établi que cette valeur, sur la base de tolérances appropriées que nous omettons ici, est égale à 500 N/mm2, mais pour les pays à fort risque sismique comme l'Italie ou la Grèce, il a été préféré de réduire la valeur de la résistance en faveur d'une augmentation de la ductilité du matériau.
En ce qui concerne le positionnement de l'armature, il est connu de tous qu'elle doit être placée là où se produisent des tensions de traction dans le béton. Il faut donc identifier l'état de contrainte à l'intérieur de la structure et positionner le renfort. Le fait que la paroi soit "mince" et "faiblement" armée ne doit pas être un symptôme de méfiance. En effet, pour des structures comme les parois de bord de bassin, les tensions en jeu sont presque toujours faibles et ce type de solution s'avère efficace, sûr et économique.

Le béton : qualité et durabilité

Dans ce cas également, les nouvelles Normes Techniques pour la Construction fournissent des indications détaillées et exhaustives sur les propriétés mécaniques, la prescription et le contrôle d'acceptation du béton.
Aux fins du calcul structurel, selon les Normes Techniques pour la Construction, le béton est classé selon la classe de résistance C X/Y où :
C = béton
X = résistance cylindrique à la compression caractéristique [ N / mm2 ]
Y = résistance cubique à la compression caractéristique [ N / mm2 ]

Il existe principalement deux types de béton, à savoir le béton à composition projetée et le béton à performance garantie. Ce dernier est le type le plus courant et pour lequel, lors de la commande, les éléments suivants doivent être indiqués :

• Classe de résistance
• Classe de consistance
• Classe d'exposition environnementale
• Diamètre maximal de l'agrégat

Il est pour le moins anachronique et erroné de demander un béton dosé en ciment, car la résistance du conglomérat ne dépend pas seulement de la quantité de liant. Elle est en effet le fruit du mix-design, qui à son tour doit respecter les exigences du chantier, telles que la maniabilité, et la durabilité de l'ouvrage à travers la classe d'exposition environnementale.
Pour les parois de bord de bassin avec éléments EASYBLOK, il sera très important de prescrire un béton ayant une classe de consistance adéquate pour qu'il remplisse complètement et homogènement les cavités du coffrage sans ségrégation.
On pourrait même envisager l'utilisation d'un mortier fin, c'est-à-dire un béton avec un mix design qui utilise des agrégats de granulométrie plus fine en faveur d'une excellente maniabilité. Quant à la classe de résistance, elle devra être choisie principalement en tenant compte de la résistance nécessaire pour faire face aux contraintes en service. Dans ce cas, la classe d'exposition environnementale est très réduite en raison de la protection complète du béton interne aux éléments EASYBLOK.

Comportement structurel

Les parois de piscine réalisées avec des éléments EASYBLOK coulés in situ sont assimilables à des voiles en béton armé. Comme décrit dans les pages précédentes, du point de vue structurel, il s'agit d'une paroi mince faiblement armée.
La paroi est un élément structurel bidimensionnel car elle a deux dimensions nettement supérieures à la troisième. Il en résulte un comportement bidimensionnel qui permet une meilleure répartition des contraintes en service. De plus, la paroi est un élément structurel qui a deux valeurs de rigidité très différentes ; celle perpendiculaire au plan moyen oscille autour de valeurs discrètes en fonction de la longueur de la paroi extérieure et de l'influence de l'encastrement aux extrémités. La rigidité mesurée parallèlement au plan moyen est, elle, caractérisée par des valeurs importantes qui permettent une excellente gestion des actions horizontales.

Charges statiques

Dans le cas examiné, les charges statiques proviennent du poids propre de la structure, du poids du prisme de poussée du terrain déterminé par l'angle de frottement interne et du poids de l'eau contenue à l'intérieur, lorsqu'elle est considérée en conditions statiques.
Dans le cas d'une piscine enterrée, l'action dominante sera la poussée du terrain, d'autant plus lorsque le bassin est vide pour des opérations d'entretien.
Dans le cas d'une piscine hors sol, l'action prédominante est la poussée hydrostatique. Dans ce cas, il est nécessaire d'effectuer une étude précise de la courbe des pressions afin de déterminer les zones de traction et de compression, ainsi que l'équilibre et la stabilité de la paroi.

Charges dynamiques

Les actions dynamiques qui peuvent intéresser le cas sont principalement le séisme et l'eau présente à l'intérieur du bassin.
Concernant l'action sismique, au vu de ce qui a été précédemment rapporté (au chapitre "L'Italie et la zone sismique"), l'ampleur de l'action est déterminée par la zone sismique dans laquelle se trouve l'ouvrage, les conditions topographiques, le type de bâtiment et sa destination. L'étude doit être menée par une analyse dynamique modale, en prenant en considération l'ensemble de l'organisme structurel. Si la structure présente une régularité en plan et en élévation, cas assez rare, il est permis de mener une analyse statique équivalente. Toujours selon les Normes Techniques de Construction, à l'issue de l'analyse structurelle, il est impératif de réaliser une évaluation minutieuse des détails constructifs. La réalisation de l'ouvrage doit suivre scrupuleusement les indications figurant dans les plans de projet sans surdimensionner les éléments individuels. Cela entraînerait un déséquilibre dans le principe de hiérarchie des résistances, avec un dysfonctionnement conséquent des organes structurels en cas de séisme. Très importante est également l'étude de l'interaction fluide-structure pour l'évaluation des contraintes produites par l'eau contenue dans la piscine.

L'étude de l'interaction dynamique fluide-structure est très complexe et nécessite une analyse approfondie. En effet, lorsque les parois des bassins, soumises à une excitation sismique, subissent des déplacements, une certaine quantité de liquide participe à ce mouvement et se déplace avec les parois, tandis que la surface libre du liquide oscille librement à l'intérieur des bassins.
L'oscillation de la surface libre du liquide est un phénomène étroitement lié aux rapports géométriques significatifs du réservoir, en particulier le rapport entre la hauteur du liquide et la longueur du bassin (dans la direction du séisme). La première quantité de masse est appelée masse impulsive : elle se déplace rigidement avec les parois du bassin. La deuxième quantité est appelée masse convective : elle se déplace indépendamment des parois du réservoir générant le phénomène dit de "sloshing", c'est-à-dire l'oscillation de la surface libre du liquide.
Une étude rigoureuse nécessite une méthode rationnelle basée sur la solution des équations hydrodynamiques avec les conditions aux limites appropriées [EC8]. Alternativement, il est possible d'adopter un modèle simplifié basé sur une analogie mécanique, comme proposé par G.H.Housner [The dynamic behavior of water tanks, contenu dans Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 53, N. 2, pp 381-387, Février 1963].
Les étapes principales de l'article en question sont les suivantes : si un réservoir contenant un liquide avec une surface libre est soumis à une accélération horizontale du sol, les forces exercées par le liquide sur les structures des bassins sont de deux types :

• Premièrement, lorsque la paroi du bassin accélère, une certaine quantité du liquide est contrainte de participer au mouvement et exerce sur la paroi une force de type inertiel (composante impulsive). Cette force est la même que celle que produirait une masse M0 rigidement connectée aux parois du bassin à une hauteur h0, comme indiqué sur la figure.
• Deuxièmement, l'accélération de la paroi du bassin provoque des oscillations de la surface libre du liquide, exerçant ainsi une certaine force sur les parois elles-mêmes (composante convective). Cette force, selon le modèle de Housner, est la même que celle provoquée par une masse M1 connectée aux parois par un ressort de rigidité kc placé à une hauteur hc du fond du bassin.

Pour le calcul et la définition des quantités ci-dessus, il a été fait référence à la norme américaine ACI 350-3 "Seismic design of liquid-containing concrete structures" émise par l'American Concrete Institute - Comité 350.
Pour un bassin circulaire de diamètre D (cas des piscines à bords incurvés) et une hauteur d'eau HL, les quantités ci-dessus peuvent être calculées comme suit :

Pour un bassin rectangulaire de longueur L (dans la direction du séisme considéré) et de hauteur d'eau HL

L'analyse modale est ensuite effectuée en utilisant ce modèle mécanique, en prenant en considération un nombre de modes de vibration suffisant pour garantir l'excitation d'au moins 85 % de la masse totale de la structure. Les quantités obtenues (déplacements nodaux) pour chaque mode de vibration sont composées avec la méthode SRSS (Square Root of the Sum of the Squares – racine carrée de la somme des carrés).

Directives pour le dimensionnement structurel

Classe d'exposition environnementale selon EN 206-1

Pour garantir cette condition, il est nécessaire de prendre en considération le concept de durabilité des structures.

Selon les indications de l'EN 206 – 1 et de l'UNI 11104, les classes d'exposition environnementale adoptées sont les suivantes :

DALLE DE FONDATION
XC2 Humide, rarement sec. Surfaces en béton en contact prolongé avec l'eau.

PAROI DE PISCINE
XC1 Sec ou en permanence humide. Surfaces en béton avec une faible humidité relative.

Enrobage

En observant les plans graphiques joints, il est évident que l'enrobage de l'armature métallique n'est d'intérêt que pour la fondation, car le béton formant la paroi de la piscine est entièrement protégé par les éléments EASYBLOK et la membrane d'étanchéité utilisée sur la surface de la piscine.
Ceci étant dit, il est précisé que pour la dalle de fondation, au vu des qualités du béton rapportées ci-après, l'enrobage des structures métalliques est le suivant :

Cnom = Cmin + Δtoll = 30 + 10 = 40 mm

Où :

• Cnom valeur de l'enrobage nominal ;
• Cmin valeur minimale de l'enrobage à réaliser ;
• Δtoll tolérance géométrique et de construction à comptabiliser pour compenser d'éventuelles imprécisions en phase d'exécution.

L'organisme structurel

Selon le D.P.R. 380 / 2001 – Art. 53-alinéa 1, la piscine est à tous égards une structure car elle est soumise à des charges qui nécessitent une fonction portante.
Par conséquent, sa construction doit être réalisée selon un projet d'exécution rédigé par un technicien qualifié. L'organisme structurel qui se compose est constitué des éléments illustrés ci-dessous.

Fondations

Les fondations ont pour vocation de transmettre les charges au sol sur lequel la construction est réalisée. Le choix du type et de leur dimensionnement doit être effectué en fonction des caractéristiques mécaniques du sol lui-même et de l'ampleur des charges en jeu.
Généralement, la réalisation d'une dalle de fondation est requise, laquelle est immédiatement finie à l'aide d'équipements spécifiques (hélicoptère) pour créer un fond lisse et plan, prêt à recevoir la membrane d'étanchéité. Étant donné que ce type de fondation distribue très bien les charges au sol sous-jacent, la grande majorité des cas en voit l'application.

Si la dalle de fondation n'est pas suffisante pour garantir la sécurité et la stabilité de la construction, il est possible d'opter pour des fondations spéciales comme les pieux.
Manifestement, cette solution est peu utilisée dans le monde des piscines, principalement parce que l'ampleur des charges à transmettre au sol est si faible que même de modestes caractéristiques mécaniques du sol s'avèrent suffisantes pour assurer la stabilité.

Une fois que la structure est en service, par exemple avec le remblai des parois et/ou le remplissage du bassin, ces parois sont soumises à une flexion combinée à la compression. En réalité, la compression selon le plan vertical est minimale car due uniquement au poids propre ; de plus, elle s'avère stabilisante pour l'équilibre global et donc, en phase de conception, elle est négligée au profit de la sécurité. La flexion provoque la partialisation de la section transversale qui devra certainement être armée là où il existe des zones de traction. La position et la quantité des armatures dépendent donc des conditions de charge et du type de piscine à réaliser. Il convient de distinguer les parois rectilignes des parois courbes. Dans ce dernier cas, le comportement bidimensionnel est beaucoup plus marqué, avec l'activation de résistances dues à l'effet de forme et l'augmentation des poussées dans le cas d'une courbure favorable à la poussée. Dans ces cas, il est bon de mener une étude locale sur le comportement structurel et l'armature nécessaire car la traction ne se manifeste pas seulement dans la section transversale en direction verticale, mais aussi dans le sens transversal.

Modèle de calcul et conditions de liaison

En soi, l'analyse de tout organisme structurel devrait être menée au niveau global et seulement ensuite au niveau local pour mieux comprendre des mécanismes structurels particuliers ou, par exemple, pour gérer des charges concentrées élevées.
Par conséquent, pour les bassins à bords rectilignes et, à plus forte raison, pour ceux à bords courbes, il est bon de réaliser un modèle mathématique qui simule le comportement de la structure sous charge. Il est précisé qu'il n'est pas nécessaire de réaliser des discrétisations complexes et des modèles géométriques raffinés, mais qu'un modèle simple et correct qui parvienne à saisir avec une bonne approximation la réponse du bassin est déjà suffisant.

Cependant, il existe dans la littérature des méthodes simplifiées pour le calcul des principales caractéristiques de contrainte. Ci-après, deux procédés utiles à cet égard, valables uniquement dans le cas de parois rectilignes.

Si la paroi rectiligne individuelle présente une longueur inférieure à environ deux fois sa hauteur, elle est soumise à l'effet d'encastrement dû aux angles. Il en résulte un comportement rigide de la paroi elle-même avec un profil de moment fléchissant qui change de signe à proximité de la base. En étudiant la section transversale de la paroi, il est possible de modéliser la structure comme un encorbellement encastré à la base avec un appui en partie supérieure.

Influence du bord – effet d'encastrement – Modèle avec encastrement à la base et appui en partie supérieure.

Si la paroi rectiligne individuelle présente une longueur supérieure à deux fois sa hauteur, l'influence du bord n'est plus significative. Au fur et à mesure que la paroi s'allonge, sa déformabilité augmente et atteint son maximum au milieu. En étudiant la section transversale de la paroi, il est possible de modéliser la structure comme un encorbellement encastré à la base. Comme il est facile de le constater, les déformations seront nettement supérieures car toutes du même signe ; le moment fléchissant à l'encastrement présentera également des valeurs supérieures au cas précédent car il n'y a plus aucune contrainte en partie supérieure.

Perte de l'effet d'encastrement - Modèle avec encastrement à la base

Analyse des charges

Une étape fondamentale dans la conception structurelle est la définition des charges et de l'ampleur des actions agissant sur la structure. Il est nécessaire d'insérer l'ouvrage dans le contexte dans lequel il remplira les fonctions pour lesquelles il a été conçu et d'en déduire les charges agissantes. Pour une piscine, outre l'eau et l'éventuelle poussée du terrain si elle est enterrée, il faut tenir compte de la surcharge accidentelle en bord de piscine. La valeur de cette dernière doit être déterminée en fonction de la destination de l'ouvrage.

Conditions de charge

Bassin enterré vide

La première condition de charge examinée concerne le cas d'un bassin enterré.
En évaluant la situation, il est immédiat de comprendre que la condition principale est le cas du bassin vide pour lequel on prend en compte la poussée du terrain en amont et la surcharge agissante.
Cette poussée est considérée comme une poussée au repos (passive) car les tassements possibles ne justifieraient pas le développement de la poussée active. Le coefficient de poussée au repos, d'après la littérature, est de :

La pression exercée sur les parois est donc :

À la poussée des terres ainsi calculée s'ajoute l'action de la nappe phréatique, qui crée une poussée de type hydrostatique (linéaire croissante avec la profondeur) contre les parois du bassin.
En ce qui concerne l'eau de nappe, elle produit une sous-pression hydraulique sur le fond des bassins proportionnelle à la profondeur du fond du bassin.
On suppose également une surcharge accidentelle appliquée à la paroi selon le coefficient susmentionné et d'une ampleur égale à celle indiquée par la réglementation en vigueur.

Bassin enterré plein

L'inverse de la condition de charge précédente est le cas où le bassin enterré est rempli d'eau. Il est évident que dans cette situation, la poussée hydrostatique (cas évidemment d'usage normal) s'ajoute de l'intérieur vers l'extérieur.
Cependant, pour des raisons de sécurité, la poussée due à la surcharge n'est pas prise en compte dans ce cas, et celle du terrain est considérée comme égale à 30 % de la valeur réelle pour tenir compte du fait que ce matériau est déplacé pour permettre les travaux et n'est repositionné contre les parois que dans un second temps. En effet, pour se fier à la résistance du terrain dans cette situation, il faudrait mobiliser la poussée passive qui n'entre en jeu que pour de grands déplacements, lorsque le terrain est compacté. On n'atteindrait jamais cette condition sans d'abord rompre le matériau constituant le bord du bassin en raison des grands déplacements.

Bassin hors sol plein

Dans le cas d'une piscine hors sol, la condition la plus défavorable se présente lorsque le bassin est plein.
Toujours dans des conditions statiques, la paroi de la piscine doit faire face à la poussée hydrostatique du liquide interne.

Bassin hors sol vide

Dans cette situation, il n'y a pratiquement pas de contraintes à l'intérieur de l'organisme structurel.
Du point de vue de l'ingénierie, cette condition implique que la structure est presque entièrement déchargée, à l'exception de son propre poids.

Vérifications aux états limites ultimes

Elles sont nécessaires pour vérifier la résistance des éléments structurels afin de garantir la sécurité de l'ouvrage. En fonction de la géométrie de la paroi (rappelons le passage au voile équivalent faiblement armé), des caractéristiques mécaniques des matériaux structurels (béton et acier d'armature) et des sollicitations agissantes, les actions résistantes sont calculées selon les formules canoniques de la Science des Constructions.

L'objectif est de garantir l'inéquation suivante :

ER / EE ≥ 1

Où :

• ER action résistante (moment fléchissant MRd, effort tranchant VRd, etc…)
• EE action sollicitante (moment fléchissant MEd, effort tranchant VEd, etc…)
• d = design, c'est-à-dire valeur de projet de l'action calculée avec les coefficients partiels de sécurité appliqués aux valeurs caractéristiques.

Vérifications aux états limites de service

Compte tenu de la simplicité de l'ouvrage et de la faiblesse des actions en jeu, les vérifications aux états limites de service sont principalement une analyse scrupuleuse visant à confirmer les choix de conception. En effet, s'il est vrai que le dimensionnement des structures est réalisé par une procédure de prédimensionnement et vérifié par des relations qui prennent en considération les sollicitations à l'ELU, il est également vrai que l'ensemble structurel doit respecter les limitations imposées par l'ELS. Il est question de limitations en vertu de la possibilité, prévue par l'EC2 et les NTC '08 ; de vérifier le comportement des structures par des procédures empiriques corrélées aux détails constructifs et d'armature.

LIMITATION DES CONTRAINTES EC2 SECTION 7 – point 7.2
La contrainte de compression dans le béton doit être limitée afin d'éviter les fissures
longitudinales dans la direction orthogonale à celle de la traction. Il faut également éviter la microfissuration et les valeurs élevées de fluage afin de ne pas compromettre la fonctionnalité de l'ouvrage (dans notre cas, la déchirure du revêtement imperméable avec la perte d'eau qui en découle) et de ne pas créer de voies préférentielles à l'agression des éléments en béton armé. Les contraintes en service atteignent généralement dans la zone la plus sollicitée de la paroi des valeurs de l'ordre de 4 à 5 N/mm2, nettement inférieures à la limite imposée par la norme et égale à 60 % de la résistance caractéristique cylindrique à la compression fck = 25 N / mm2 dans le cas où l'on adopte un béton de classe C 25/30.

CONTRÔLE DE LA FISSURATION EC2 SECTION 7 – point 7.3
Comme mentionné ci-dessus, des tensions élevées dans l'acier d'armature provoquent des tensions élevées dans le béton transférées par adhérence. Cela implique une contrainte du matériau qui se fissure et se corrode plus facilement. Un calcul non linéaire de l'ouverture des fissures est omis ici, car la corrélation proposée par l'EC2 au Tableau 7.2 est plus que suffisante. En effet, en voulant limiter l'ouverture de la fissure à la limite la plus restrictive de WK = 0,2 mm, en fonction de la tension dans les barres d'acier (par exemple, raccordement radier – paroi de bord de bassin) le diamètre maximal utilisable est déduit.

CONTRÔLE DE LA FLÉCHISSEMENT EC2 SECTION 7 – point 7.4
Le contrôle de la flèche, entendue comme relative aux appuis, vise à éviter de compromettre voire d'endommager la fonctionnalité et l'aspect esthétique.
Des valeurs limites adéquates de la flèche, qui tiennent compte de la nature de la structure, des éléments secondaires et non structurels, sont contenues dans la norme ISO 4356. Il est en effet écrit que pour ne pas compromettre la fonctionnalité de l'ouvrage, il faut respecter la limite de 1/250 h, soit pour une hauteur de 1500 mm, une valeur limite de 6 mm.
Généralement, les déformations les plus importantes se situent au milieu de la paroi la plus longue, là où le comportement bidimensionnel est minimal, l'effet d'encastrement aux angles avec les parois y est peu ressenti et un comportement plutôt en porte-à-faux prédomine.

Directives pour une mise en œuvre correcte : Blocs, Armature et Coulée

Éléments Easyblok - Stockage sur chantier

Le constructeur devra prendre les précautions nécessaires en matière de stockage, car compte tenu de la conformation particulaire des éléments et de leur vulnérabilité, ils pourraient subir des dommages permanents, avec des conséquences sur leur future utilisation.
Les panneaux devront être déposés dans un endroit si possible sec, pour éviter que l'exposition continue à l'humidité ne provoque des gauchissements, influençant leur pose ultérieure, et en particulier le degré de tolérance de la planéité et de la verticalité.
Des axes de bois devront être prévus, à déposer à l'endroit prévu pour le stockage, et ensuite empilés sur les panneaux EASYBLOK, afin de permettre à l'air de circuler à travers eux par mouvement convectif, de manière à maintenir un certain niveau d'aération. Une bâche devra être prévue pour la protection contre les intempéries et des axes de bois, placés près des angles empilés, pour la protection contre les chocs.

Pose correcte

Pour faciliter la pose de l'EASYBLOK, il est important que la base en béton soit propre, lisse et de niveau ; elle doit être exempte d'aspérités et de trous, et être « tirée » dans les règles de l'art, une finition de surface par des moyens mécaniques est donc recommandée.
Sur le bord du radier, tracer à l'aide d'une corde imprégnée de couleur bleue, une polyligne correspondant aux dimensions intérieures de la piscine.
Ensuite, il faut vérifier attentivement l'équerrage et s'assurer que les diagonales intérieures correspondent aux diagonales du projet.
L'étape suivante consiste à poser les fers verticaux et à les lier avec ceux de reprise, puis sur le tracé obtenu, disposer les modules de la première rangée en commençant par un angle, de cette manière :

• Respecter le sens de montage, picots vers le bas ;
• Positionner les clavettes de tête haute et basse aux extrémités des modules concernés de manière à assurer la fermeture au moment du coulage du béton ;
• Procéder à l'aide d'un cutter à une découpe localisée dans la partie de l'EASYBLOK, dans chacun des 4 angles afin de permettre la continuité et l'homogénéité du béton coulé dans la structure ;
• Positionner la deuxième rangée en commençant par un angle et en décalant à chaque rangée les éléments de 0,25 m, d'une quantité égale à l'épaisseur de la paroi ;
• Positionner comme précédemment les clavettes de tête et effectuer les découpes dans les angles.

Il faut ensuite poser l'armature horizontale, une fois les modules posés, faire passer l'armature correspondante à l'intérieur de ceux-ci.
Pour des hauteurs de murs inférieures ou égales à 1,50 m, le remplissage de la structure peut être effectué en un seul coulage : selon la consistance du béton, il est bon de contrôler la poussée hydrostatique, qui agit sur le coffrage, pour éviter les déformations et les défauts de planéité une fois le béton durci. Cette recommandation est d'autant plus nécessaire que le mur est long, c'est-à-dire à mesure que l'effet d'encastrement diminue. Dans ce cas, un étayage adéquat avec un espacement ne dépassant pas 4 mètres est recommandé.
Il est recommandé d'utiliser une pompe avec un tuyau de décharge vertical en sortie, pour assurer une répartition régulière du coulage ; procéder au coulage en commençant par un angle et en déplaçant le tuyau le long du périmètre du bassin, en travaillant par couches, afin d'éviter la ségrégation du béton avec formation de nids de gravier. Il est bon de vibrer le béton à plusieurs reprises, pendant de courtes périodes, dans différentes zones.
Après le coulage du béton et avant le durcissement, procéder à un dernier contrôle de la verticalité des angles, de la planéité des murs et du plan de la partie supérieure. Cette opération de contrôle devra être effectuée scrupuleusement, surtout dans le cas de piscines avec paroi de bord de bassin curviligne.
En effet, lorsque la courbure est favorable à la charge, la paroi pourrait entrer en crise étant donné que le béton est encore fluide et que l'armature ne trouve pas l'ancrage nécessaire.

Joints entre éléments

Le chevauchement correct des assises joue un rôle fondamental dans la bonne exécution du mur. En effet, lors du coulage, le béton exerce une pression sur les parois du coffrage et, là où celui-ci n'offre pas une étanchéité correcte (fissures, trous, chevauchements... résultant d'une pose incorrecte), il existe un risque de fuite de la laitance. Si tel était le cas, le béton perdrait une grande quantité de liant, avec une réduction importante de ses caractéristiques mécaniques.

Armature - Armature de fondation

Le radier de fondation a une double fonction :

• Transmettre les charges au sol ;
• Servir de fond de bassin, lisse et plan, prêt pour l'application du revêtement étanche.

L'épaisseur du radier est fonction de l'ampleur des charges (donc en grande partie de la profondeur de la piscine), du type de sol et de ses propriétés mécaniques. L'étendue du radier n'est pas moins importante, elle doit être étudiée attentivement pour permettre les opérations de coulage, tant en termes de délais que de maturation du béton. Pour une gestion correcte de la fissuration due au retrait, il est bon de réaliser des joints de dilatation, ainsi que d'effectuer le coulage par étapes, en partant du point le plus éloigné de la liaison fixe (paroi).
L'épaisseur du radier est généralement de 15 à 20 cm et l'armature est presque toujours constituée d'une double nappe soudée espacée par des cavaliers. Les diamètres varient de Ø6 à Ø12 et le maillage est généralement l'une des trois dimensions entre 10x10, 15x15, 20x20.

Fers de reprise

Devant finir le radier dès les premiers instants suivant le coulage, il n'est pas possible d'enfoncer les fers de reprise dans le béton. Ils sont donc positionnés ultérieurement par un ancrage chimique, en réalisant un trou et en injectant de la résine époxy bicomposant à l'intérieur, en contact avec l'armature elle-même.
La longueur d'ancrage doit être calculée de manière précise car c'est un élément de liaison entre le radier de fondation et la paroi du bord du bassin. C'est en effet par elle que sont transmis le moment d'encastrement et l'effort tranchant, qui sont maximaux précisément à la section de raccordement.
L'ancrage chimique doit être constitué de résine époxy bicomposant, elle est injectée dans le trou préalablement réalisé et bien nettoyé, après quoi la barre d'acier, ou un autre élément, est insérée, qui fixe la partie à ancrer à la structure de fondation.
Pour la réussite de l'ancrage, la parfaite exécution, ainsi que les considérations pertinentes en phase pré-projet, sur le matériau et sur les structures dans lesquelles les trous seront réalisés, sont très importantes.

La paroi de bord de bassin doit être armée de manière à contenir les contraintes de sollicitation et à maintenir les tensions dans le domaine de l'état limite considéré.
L'armature des parois doit être insérée correctement à l'intérieur du coffrage.
Compte tenu de l'espace limité dans chaque nervure, il convient de respecter les indications fournies dans les plans. L'enrobage est dans ce cas un aspect de peu d'importance car, en raison de la forme particulière du coffrage, l'armature est entièrement protégée par le PSE. Ce qui requiert une grande attention est la position de l'armature par rapport au coffrage ; en effet, la transmission des efforts de l'acier au béton est assurée si et seulement si ce dernier enveloppe complètement toute la barre. Le chevauchement minimal des barres verticales est proposé dans les abaques pour le prédimensionnement. Le chevauchement minimal de l'armature horizontale ne doit pas être inférieur à 50 Ø (diamètre de la barre), tandis que le treillis soudé doit présenter un chevauchement minimal de 4 mailles.
À proximité du bord du radier, les treillis sont repliés à 90° sur 14 cm, ceci pour permettre l'ancrage et la fermeture de l'armature.
L'armature des parois de bord de bassin est composée de barres verticales et de barres courantes de paroi.

Cas 1 : Mur simplement armé
Lorsque les contraintes en jeu sont modestes et les actions horizontales peu importantes, il est possible d'adopter un seul plan d'armature à disposer évidemment dans la zone de traction du béton. Les efforts de compression seront entièrement transférés au béton.

Cas 2 : Mur doublement armé
Si l'analyse structurelle fournit des valeurs élevées des contraintes agissantes, il est bon de recourir à une double armature. La section présentera une armature tant en traction qu'en compression tandis que le béton apportera sa contribution dans la seule zone comprimée, se fissurant dans la zone tendue.

Pièces spéciales et armature complémentaire
Ayant défini l'armature classique à utiliser dans les différents éléments structurels, il convient de présenter un aperçu de toutes ces pièces spéciales, parfois malheureusement négligées, nécessaires à la transmission des efforts là où la paroi présente une variation de direction.

Angle droit
Lors du changement de direction, il est bon de prévoir des éléments EASYBLOK intercalés à chaque rangée avec une armature supplémentaire en « L » d'un côté non inférieur à 50 cm. Elle doit être placée du côté le plus chargé de manière à ce que la poussée à vide qui se forme ne fissure pas le
béton. Chaque rangée d'éléments EASYBLOK doit présenter ce type d'armature, la quantité et le diamètre doivent suivre ceux de la paroi la plus sollicitée.

Intersection de parois orientées de quelque manière que ce soit
Sur la base de ce qui précède, la liaison entre les parois se fait au moyen de fers profilés en "L",
avec des côtés dimensionnés de manière appropriée. Ces armatures, provenant de la paroi secondaire, s'ancrent dans la paroi principale le long du côté opposé, traversant l'armature transversale courante pour assurer la fermeture. Pour chaque rangée d'éléments EASYBLOK, ce type d'armature doit être prévu, la quantité et le diamètre doivent suivre ceux de la paroi la plus sollicitée.

Sommet du mur
Lorsque les actions horizontales sont d'une ampleur considérable, afin de rigidifier la paroi ainsi que de contenir l'armature (double dans ces cas), il est bon de prévoir des étriers de fermeture constitués d'acier profilé en "U". Le pas et le diamètre sont recommandés dans les abaques pour le prédimensionnement.

Hiérarchie de l'armature
Afin de garantir la compacité de l'armature, il est nécessaire que les barres horizontales soient placées à l'extérieur des barres verticales. À son tour, s'il est nécessaire de prévoir des étriers en partie supérieure, ils devront fermer les barres horizontales.

Béton - Prescriptions et performances

Les Normes Techniques pour les Constructions basées sur le DM du 14 janvier 2008 sont harmonisées avec la norme européenne UNI EN 206-1 par l'application nationale UNI 11104, les performances du béton en relation avec les spécifications suivantes :

• La classe de résistance du béton durci, C fck/Rck, où fck représente la résistance caractéristique déterminée sur des éprouvettes cylindriques avec hauteur/diamètre = 2, et Rck représente la résistance caractéristique déterminée sur des éprouvettes cubiques ;
• La classe d'exposition environnementale qui identifie les conditions d'agressivité dans lesquelles le béton devra opérer ;
• La classe de consistance, SN, où N, compris entre 1 et 5, identifie la maniabilité du béton frais ;
• Le diamètre maximal de l'agrégat utile à la détermination de l'interfer et à la composition du mix-design.

Dans le cas présent, l'enrobage perd de son importance, car le béton est protégé par le PSE et la membrane imperméable. La seule zone critique est l'intrados du radier de fondation, pour lequel l'enrobage sera déterminé en fonction de la classe d'exposition environnementale et du type de béton.

Outre les quatre caractéristiques mentionnées ci-dessus, une ou plusieurs performances supplémentaires peuvent être prescrites, toutes sur le béton durci, telles que par exemple :

• valeur du retrait maximal ;
• perméabilité à l'eau déterminée par pénétration d'eau sous pression ;
• résistance à la flexion (Rf) ou à la traction (Rt) généralement à 28 jours ;
• résistance à la compression aux jeunes âges (Rci), où "i" indique le temps en jours généralement compris entre 1 et 7 jours.

Proposition de matériaux structurels

Dans le projet structurel, les charpentes indiquent toujours un tableau précisant les caractéristiques mécaniques des matériaux. Voici un extrait à titre d'exemple.