Types de méthodes d'installation des structures spatiales

Qu'est-ce qu'une structure spatiale ?

Une charpente spatiale est une structure légère composée de nombreux éléments métalliques reliés entre eux. Ces éléments forment un réseau tridimensionnel qui couvre de grandes surfaces sans nécessiter de nombreux poteaux. Les éléments reliés se répartissent la charge et la transmettent à l'ensemble de la structure.

Cette conception à ossature spatiale leur confère solidité et stabilité, et les rend adaptées aux bâtiments à grande portée. Contrairement aux structures en acier, Ces charpentes fonctionnent dans plusieurs directions. Leurs éléments sont essentiellement disposés selon un motif de triangles ou d’autres formes géométriques. Ainsi, lorsqu’une charge s’exerce sur la charpente, la force est transmise par plusieurs éléments reliés entre eux et ne reste pas concentrée sur une seule partie.

Cela leur permet de résister à des charges importantes et à d’autres forces, telles que le vent et les tremblements de terre. Parallèlement, ces structures spatiales utilisent moins de matériaux, comme l’acier, et moins de colonnes d'acier qui permettent de figer l'instant. C'est ce qui rend cette solution plus facile à mettre en place et plus abordable pour les grands projets. On les trouve souvent dans les stades, les aéroports, les parcs d'exposition, les centres commerciaux et les usines.

Principaux types de méthodes d'installation des structures spatiales

Vous disposez désormais des connaissances de base sur les structures spatiales et leur fonctionnement. N’est-ce pas ? Passons maintenant à leur installation. N’oubliez pas qu’il n’existe pas de méthode unique valable pour tous les types de structures spatiales. L’installation varie en fonction de la conception et du type de structure spatiale. Voyons ensemble les principales méthodes d’installation que vous devez connaître.

1- Montage au sol et levage

L'assemblage au sol et le levage comptent parmi les méthodes les plus simples pour installer une structure spatiale. Avec cette méthode, la structure spatiale n'est pas montée en hauteur, mais est d'abord assemblée au sol. Tout d'abord, le sol sur lequel ces structures seront installées est préparé et mis à niveau. Ensuite, les éléments métalliques sont posés au sol et assemblés conformément au plan.

Cette méthode est plus simple que de travailler en hauteur, car les ouvriers peuvent accéder facilement à chaque pièce. À ce stade, ils vérifient également les assemblages et la forme de la charpente avant de la soulever. Une fois toutes les pièces assemblées, un engin de levage, tel qu'une grue, est utilisé pour soulever lentement la charpente et la déplacer jusqu'à son emplacement définitif. Une fois la charpente en place, les ouvriers la fixent aux supports du bâtiment.

2- Ensemble en bloc ou en sections

L'assemblage par blocs ou par sections consiste à construire la charpente spatiale par petites parties. Cela signifie que les ouvriers ne construisent pas l'ensemble de la charpente spatiale d'un seul coup, mais procèdent par sections. Chaque partie est appelée « bloc » ou « section ». Tout d'abord, la grande charpente spatiale est divisée en sections plus petites. Les ouvriers assemblent ensuite chaque section séparément. Ces petites sections sont beaucoup plus faciles à manipuler que les grandes.

Une fois qu’une section est terminée, les ouvriers vérifient ses dimensions, sa forme et ses raccords avant de la mettre en place. Ensuite, une grue soulève chaque section séparément et la place dans la bonne position. Cette section est alors raccordée à celle qui a été installée précédemment. Ce processus se poursuit jusqu’à ce que l’ensemble de la charpente spatiale soit formé. Cette méthode est particulièrement adaptée aux espaces restreints, car elle permet de construire l’ensemble de la charpente au sol.

3- Mise en place d'échafaudages ou de soutènements provisoires

Une autre méthode consiste à utiliser des échafaudages : les ouvriers assemblent alors la structure spatiale dans sa forme définitive à l’aide de supports temporaires. Ces supports maintiennent la structure en place pendant son assemblage. Parmi ces supports temporaires, on trouve des échafaudages et des tours provisoires. Ainsi, les ouvriers commencent par installer les échafaudages sous la zone où la structure spatiale sera mise en place. Ensuite, ils commencent à assembler les éléments de la structure spatiale.

Les étais supportent le poids de ces ossatures partiellement montées et les maintiennent en place pendant les travaux. Au fur et à mesure que de nouveaux éléments sont ajoutés, la charpente spatiale prend peu à peu sa forme définitive. Tout au long de ce processus, l'échafaudage assure le maintien de l'ensemble. Une fois la charpente achevée et reliée à ses supports définitifs, les supports temporaires sont retirés avec précaution. Ce type d'installation est particulièrement adapté lorsque le levage de l'ensemble de la charpente spatiale s'avère difficile ou lorsque certaines sections sont très lourdes.

4- Levage sur toute la portée

Passons maintenant au levage sur toute la portée, qui est utilisé lorsqu'une grande partie de la structure spatiale doit d'abord être assemblée au sol. Cela signifie qu'au lieu d'assembler une petite section, les ouvriers assemblent une grande section, voire la totalité de la structure spatiale, au sol. Au niveau du sol, ils peuvent facilement accéder à chaque élément et réaliser des assemblages plus solides.

Une fois que tout est prêt, des grues ou d’autres équipements de levage sont fixés aux points de levage prévus. La section est ensuite soulevée lentement jusqu'à ce qu'elle atteigne la hauteur requise. Cette méthode permet de monter rapidement les charpentes. Cependant, le levage d'une structure aussi imposante n'est pas une mince affaire. La charpente pouvant être très lourde, la grue utilisée pour une telle installation doit disposer d'une capacité de levage suffisante.

5- Installation incrémentielle

La méthode incrémentale consiste à construire une structure spatiale petit à petit jusqu’à ce que l’ensemble soit achevé. Cela signifie que les ouvriers ne réalisent pas l’intégralité de la structure spatiale en une seule fois. Ils installent une section, puis y ajoutent la suivante. Le travail se poursuit ainsi sur l’ensemble du bâtiment. Ici, les ouvriers commencent à partir d’un point prédéfini.

Ensuite, ils agrandissent progressivement la charpente en ajoutant de nouveaux éléments ou de nouvelles sections. Chaque nouvelle pièce est reliée à celle déjà en place. Ainsi, la charpente prend peu à peu sa forme définitive. L’un des avantages de cette méthode est qu’elle facilite la manipulation pour les ouvriers, car les petites pièces sont plus faciles à déplacer. De plus, c'est la solution la plus efficace lorsque l'espace au sol est insuffisant.

6- Montage en porte-à-faux

Le montage en porte-à-faux est une autre méthode utilisée lorsqu'il est difficile de placer des appuis sous la structure spatiale. Dans cette méthode, la structure spatiale est construite à partir d'un côté et s'étend progressivement vers l'autre. Cela signifie que la nouvelle partie de la structure spatiale atteint la hauteur requise sans avoir besoin d'aucun appui.

Les ouvriers ne cessent d'ajouter de nouvelles pièces à l'extrémité de l'armature, qui s'allonge ainsi vers l'extérieur. À mesure que l'armature s'allonge, les ouvriers veillent à ce qu'elle reste stable et ne bouge pas trop. Le processus se poursuit jusqu'à ce que le cadre atteigne l'autre côté et soit relié à ses supports définitifs. Le principal avantage de cette méthode d'installation est qu'elle ne nécessite aucun échafaudage. Cela s'avère particulièrement utile dans les espaces où la zone située en dessous doit rester dégagée.

Comment choisir la bonne méthode d'installation d'une structure spatiale ?

Comme vous pouvez le constater, il existe plusieurs méthodes d'installation des structures spatiales. Chacune d'entre elles comporte des exigences différentes. C'est pourquoi il peut être difficile de choisir la bonne méthode, surtout pour les débutants. Pour vous faciliter la tâche, je vais vous présenter les facteurs à prendre en compte.

• Dimensions et poids de la structure

La taille et le poids de la structure spatiale font partie des premiers éléments à prendre en compte. Les structures spatiales sont disponibles en différentes tailles et différents poids. Par exemple, s'il s'agit d'une grande structure spatiale, vous aurez besoin d'une grue pour soulever les sections. En revanche, si elle est suffisamment légère et que le chantier le permet, vous pouvez l'assembler au sol avant de la soulever. 

• Espace disponible

D'autre part, l'espace disponible influe également sur le choix de la méthode. Certaines méthodes nécessitent une grande surface où les ouvriers peuvent disposer et assembler la charpente avant de la soulever. Si vous disposez de suffisamment d'espace, vous pouvez opter pour ce type d'installation. Mais les chantiers ne sont pas toujours spacieux. Dans ce cas, vous pouvez construire la charpente spatiale section par section.

• Hauteur du bâtiment

La hauteur du bâtiment constitue un autre facteur important. L'installation d'une structure spatiale à une grande hauteur par rapport au sol complique souvent les travaux. Cela augmente en effet le volume de travaux à réaliser en hauteur. Il convient donc de choisir la méthode qui permet de réaliser l'assemblage au sol.

• Capacité de la grue

Vous devez également tenir compte de la capacité de la grue que vous utilisez pour installer des structures spatiales. Celle-ci doit pouvoir soulever en toute sécurité le poids de la structure spatiale ou de ses éléments. De plus, sa capacité doit être proche du poids de la structure spatiale. Toutefois, le poids de la structure spatiale à lui seul ne suffit pas. La distance de levage, la hauteur, la position de la grue et les conditions de travail sont également des facteurs importants.

• Conditions du site

Enfin, chaque chantier est différent. Le sol peut être meuble ou irrégulier, et la zone de travail peut être encombrée. Les conditions météorologiques ont également une incidence sur les travaux. C'est pourquoi la méthode d'installation doit être adaptée aux conditions réelles du chantier. 

Conclusion

Les charpentes spatiales constituent les meilleures structures en acier pour gagner de la place dans les bâtiments modernes. Cependant, leur mise en place implique plusieurs méthodes que j’ai abordées dans ce guide. Parmi celles-ci figurent l’assemblage au sol, l’assemblage par sections, les appuis temporaires, le levage en portée pleine, l’installation par étapes, et bien d’autres encore. Toutes ces méthodes présentent leurs propres avantages et inconvénients. C’est pourquoi il n’existe pas de méthode d’installation unique adaptée à tous les projets. Une méthode qui fonctionne bien sur un chantier de petite taille ou dégagé peut ne pas convenir à une grande surface structurelle. C’est pourquoi vous devez tenir compte de la taille et du poids de la charpente, de l’espace disponible, de la hauteur du bâtiment et de la grue.