Modélisation et conception d’un coffrage réutilisable pour la fabrication de coques minces en béton de formes complexes

Abstract

La construction de coques minces en béton est coûteuse en matériaux et en main d’œuvre à cause de la fabrication du coffrage qui génère une vaste quantité de déchets. Ces éléments non réutilisables ont un impact négatif sur l’ACV de la construction. Ces difficultés expliquent en partie pourquoi la construction de coques minces est devenue rare à la fin du XXème siècle malgré l’indéniable qualité architecturale qu’elles confèrent aux espaces créés. Cette recherche a pour objectif de modéliser et concevoir un nouveau système de coffrage économe en moyens, pour préfabriquer des éléments surfaciques en béton à partir de structures gonflables. Contrairement à des exemples historiques proposant des gonflables à simple peau, nous proposons de liaisonner deux membranes selon un motif. Composé de courbes, le motif est conçu afin qu’une fois les membranes gonflées, la métrique du plan varie de manière non uniforme et génère une surface en trois dimensions selon le theorema egregium de Gauss. Le dessin du motif d’assemblage est guidé par un outil numérique capable de simuler précisément une forme gonflée en 3D à partir d’un motif de soudure en 2D. Cette méthode de fabrication serait automatisable et transposable à plus grande échelle. L’article décrira les principes géométriques et l’outil de simulation numérique. Nous présenterons une application, la fabrication d’un coffrage gonflable et la construction d’une coque mince en béton.

Keywords

• structure gonflable
• structure pneumatique
• coffrage
• béton
• membrane
• coque mince