Maçonnerie et systèmes de support structurel

Introduction au chapitre

Ce chapitre couvre les connaissances essentielles relatives à la maçonnerie et aux systèmes de support structurel que tout Compagnon constructeur de chantier (Construction Craft Worker) doit maîtriser pour l'examen du Sceau rouge. Vous y trouverez les principes fondamentaux, les calculs de base, les règles de sécurité et les normes canadiennes applicables. La maîtrise de ce contenu est cruciale, car les travaux de maçonnerie et les supports structurels représentent une part importante des tâches quotidiennes sur les chantiers de construction au Canada.

1. Fondements de la maçonnerie

1.1 Définition et portée

La maçonnerie est l'art et la technique d'assembler des unités de matériaux (briques, blocs de béton, pierres naturelles ou artificielles) à l'aide de mortier ou d'autres liants, afin de former des structures porteuses ou non porteuses. En tant que constructeur de chantier, vous serez appelé à préparer les surfaces, à ériger des échafaudages, à transporter les matériaux et à assister les maçons qualifiés.

1.2 Types d'unités de maçonnerie

Type d'unité	Dimensions courantes (mm)	Masse approximative	Utilisation typique
Brique d'argile	190 × 90 × 57	2,5 – 3,5 kg	Murs extérieurs, cloisons
Bloc de béton (CMU)	400 × 200 × 200	18 – 22 kg	Murs porteurs, fondations
Pierre naturelle	Variable	Variable	Parements, murs décoratifs
Bloc de béton léger	400 × 200 × 200	12 – 15 kg	Cloisons intérieures, murs non porteurs
Brique réfractaire	230 × 114 × 76	3,5 – 4,5 kg	Cheminées, fours industriels

1.3 Mortier : composition et types

Le mortier est un mélange de ciment, de chaux, de sable et d'eau. Les proportions varient selon le type de mortier requis. Le Code national du bâtiment du Canada (CNBC) reconnaît cinq types de mortier, désignés par les lettres S, N, M, O et K.

Type	Ciment Portland	Chaux	Sable	Résistance à la compression (MPa)	Usage recommandé
M	1	0,25	3,5	17,2	Structures souterraines, murs porteurs lourds
S	1	0,5	4,5	12,4	Murs porteurs, murs de soutènement
N	1	1	6	5,2	Murs extérieurs au-dessus du sol
O	1	2	9	2,4	Murs intérieurs non porteurs
K	1	3	12	0,5	Réparations, joints de dilatation

Règle d'or : Le mortier de type S est le plus couramment utilisé pour les murs porteurs en climat canadien en raison de son équilibre entre résistance et flexibilité.

1.4 Calcul du volume de mortier

Pour estimer le volume de mortier nécessaire, utilisez la formule suivante :

Volume de mortier (m³) = Volume total du mur (m³) − Volume des unités (m³)

Exemple : Pour un mur de 10 m × 3 m × 0,2 m en blocs de béton :

Volume total = 10 × 3 × 0,2 = 6 m³

Volume des blocs (approximativement 75 % du volume total) = 4,5 m³

Volume de mortier = 6 − 4,5 = 1,5 m³

Astuce d'examen : En règle générale, le mortier représente environ 25 à 30 % du volume total d'un mur de maçonnerie.

2. Systèmes de support structurel

2.1 Concepts fondamentaux

Un système de support structurel est l'ensemble des éléments qui transmettent les charges (permanentes, vives, de vent, sismiques) d'une structure vers le sol. Les principaux éléments sont :

Les fondations (semelles, radiers, pieux)

Les murs porteurs (en maçonnerie, en béton armé)

Les colonnes et poteaux

Les poutres et linteaux

Les planchers et toitures

2.2 Charges et calculs de base

La charge permanente (D) est le poids propre de la structure et de tous les éléments fixes. La charge vive (L) comprend les occupants, le mobilier, l'équipement et les charges de neige ou de vent.

Combinaison de charges fondamentale (méthode des états limites) :

Facteur de charge = 1,25 × D + 1,5 × L

Exemple : Pour un plancher avec D = 3,0 kN/m² et L = 2,4 kN/m² :

Charge de calcul = 1,25 × 3,0 + 1,5 × 2,4 = 3,75 + 3,6 = 7,35 kN/m²

2.3 Lintaux et linteaux préfabriqués

Un linteau est un élément structurel placé au-dessus d'une ouverture (porte, fenêtre) pour supporter la charge au-dessus. Les linteaux peuvent être en :

Béton armé (coulé en place ou préfabriqué)

Acier (cornières, poutrelles)

Bois lamellé-collé

Règle d'appui minimal : Un linteau doit reposer sur un appui d'au moins 150 mm de chaque côté de l'ouverture, conformément au CNBC.

2.4 Ancrages et attaches

Les murs de maçonnerie doivent être ancrés à la structure porteuse pour résister aux charges latérales (vent, séisme). Les ancrages typiques comprennent :

Les tiges d'ancrage (barres d'acier noyées dans le mortier)

Les crampons (attaches métalliques en forme de Z ou de L)

Les équerres et plaques de fixation

Espacement maximal des ancrages : Selon le CNBC, les ancrages doivent être espacés d'au plus 900 mm horizontalement et verticalement, avec un ancrage à moins de 300 mm de chaque ouverture.

3. Échafaudages et plateformes de travail

3.1 Types d'échafaudages

Type	Hauteur maximale	Charge admissible	Utilisation
Échafaudage à cadre (tubes)	30 m (avec ingénieur)	2,4 kN/m²	Travaux généraux de maçonnerie
Échafaudage roulant	3 × la base minimale	1,2 kN/m²	Travaux intérieurs, entretien
Échafaudage suspendu	Variable	1,5 kN/m²	Façades, nettoyage de vitres
Plateforme élévatrice	Variable	Variable	Travaux ponctuels en hauteur

3.2 Règles de sécurité essentielles

La charge maximale d'un échafaudage doit être clairement affichée.

Les échafaudages doivent être inspectés avant chaque utilisation et après toute modification.

Les garde-corps (main courante, lisse intermédiaire, plinthe) sont obligatoires au-delà de 1,2 m de hauteur.

L'accès à l'échafaudage doit se faire par des échelles ou escaliers intégrés, jamais par les cadres eux-mêmes.

Les échafaudages doivent être ancrés au bâtiment tous les 6 m horizontalement et tous les 4 m verticalement.

Piège fréquent : Ne jamais surcharger un échafaudage avec des matériaux empilés. Les matériaux doivent être répartis uniformément et les allées doivent rester dégagées.

3.3 Calcul de stabilité

La stabilité d'un échafaudage dépend du rapport entre sa hauteur et la largeur de sa base. Le rapport maximal est de 3:1 pour un échafaudage libre (non ancré). Au-delà, l'échafaudage doit être ancré ou stabilisé.

Formule de vérification :

Rapport hauteur/largeur = Hauteur totale ÷ Largeur de la base

Exemple : Un échafaudage de 9 m de haut avec une base de 2,5 m :

Rapport = 9 ÷ 2,5 = 3,6 → Dépassement → Ancrage obligatoire.

4. Béton et coffrage

4.1 Propriétés du béton

Le béton est un mélange de ciment, de granulats (sable et pierre), d'eau et d'adjuvants. Sa résistance est exprimée en mégapascals (MPa) à 28 jours.

Classe de béton	Résistance à 28 jours (MPa)	Utilisation typique
Béton de propreté	10 – 15	Semelles, sous-couche
Béton courant	20 – 25	Dalles, murs de fondation
Béton structurel	30 – 35	Colonnes, poutres, planchers
Béton haute performance	40+	Ouvrages spéciaux, ponts

4.2 Coffrage : principes et calculs

Le coffrage est le moule temporaire qui donne sa forme au béton frais. Il doit être :

Étanche (pour éviter la perte de laitance)

Rigide (pour éviter les déformations)

Amovible (pour le décoffrage)

Pression du béton frais sur le coffrage :

P = ρ × g × h

Où :

P = pression (Pa)

ρ = masse volumique du béton (≈ 2400 kg/m³)

g = accélération gravitationnelle (9,81 m/s²)

h = hauteur de béton coulé (m)

Exemple : Pour une hauteur de coulée de 1,5 m :

P = 2400 × 9,81 × 1,5 = 35 316 Pa ≈ 35,3 kPa

Astuce d'examen : La pression du béton augmente linéairement avec la hauteur de coulée. Pour réduire la pression sur le coffrage, coulez par couches successives.

4.3 Curing (traitement de cure)

Le curing est le processus de maintien de l'humidité et de la température du béton après la coulée pour permettre l'hydratation complète du ciment. Il doit débuter dès que la surface du béton est suffisamment dure et se poursuivre pendant au moins 7 jours pour les bétons ordinaires.

Méthodes de curing :

Arrosage continu ou périodique

Toiles de jute humides

Membranes de cure (produits chimiques)

Feuilles de polyéthylène

5. Normes et codes canadiens applicables

5.1 Code national du bâtiment du Canada (CNBC)

Le CNBC est le document de référence pour la conception et la construction des bâtiments au Canada. Les sections pertinentes pour la maçonnerie et les supports structurels comprennent :

Partie 4 : Calculs structuraux (charges, résistance)

Partie 5 : Séparation des éléments (protection contre l'humidité)

Partie 9 : Bâtiments de petite taille (logements)

5.2 CSA A371 — Maçonnerie

La norme CSA A371 « Construction en maçonnerie » établit les exigences pour la sélection des matériaux, la mise en œuvre et le contrôle de la qualité des ouvrages de maçonnerie.

Points clés :

Tolérances dimensionnelles : ± 3 mm pour les joints de mortier

Épaisseur minimale des joints : 10 mm (joints de lit)

Armature requise dans les murs de maçonnerie armée

5.3 CSA A23.1/A23.2 — Béton

La norme CSA A23.1 « Béton : constituants et exécution des travaux » et CSA A23.2 « Méthodes d'essai du béton » sont les références pour tout travail de béton au Canada.

5.4 CSA S16 — Acier de construction

La norme CSA S16 « Règles de calcul des charpentes en acier » s'applique aux éléments en acier utilisés comme supports structurels.

5.5 Règlement sur les produits du bois

Pour les éléments de support en bois, consultez le CSA O86 « Règles de calcul des charpentes en bois ».

6. Procédures de travail sécuritaire

6.1 Levage et manutention des matériaux

Utilisez des techniques de levage sécuritaires : dos droit, jambes fléchies, charge près du corps.

Les blocs de béton doivent être transportés à l'aide de pinces à blocs ou de gants de manutention.

Ne dépassez jamais la capacité de charge des équipements de levage (palans, grues).

6.2 Travail en hauteur

Portez un harnais de sécurité attaché à un point d'ancrage certifié lorsque vous travaillez à plus de 3 m de hauteur (selon les règlements fédéraux et provinciaux).

Les garde-corps doivent être installés sur tous les bords ouverts des planchers de travail.

Établissez un périmètre de sécurité au sol pour éviter les blessures par chute d'objets.

6.3 Protection respiratoire

Lors de la coupe de briques ou de blocs, portez un masque antipoussière (N95 minimum).

Le sciage à sec de matériaux contenant de la silice cristalline nécessite une protection respiratoire plus élevée (P100 ou respirateur à adduction d'air).

7. Contrôle de la qualité et inspections

7.1 Inspection des matériaux à la livraison

Vérifiez que les briques et blocs ne présentent pas de fissures, d'éclats ou d'efflorescence excessive.

Vérifiez la date de fabrication du ciment (ne pas utiliser de ciment de plus de 6 mois).

Les sacs de ciment doivent être entreposés à l'abri de l'humidité, sur une plateforme surélevée.

7.2 Vérification de l'alignement et de l'aplomb

Utilisez un niveau à bulle et un fil à plomb pour vérifier la verticalité des murs.

Tolérance d'aplomb : ± 6 mm sur 3 m de hauteur (selon CSA A371).

Tolérance d'alignement horizontal : ± 10 mm sur 10 m de longueur.

7.3 Essais de compression

Les cylindres de béton doivent être prélevés selon la norme CSA A23.2.

Les prismes de mortier doivent être confectionnés et testés selon la norme CSA A179.

8. Calculs pratiques pour le chantier

8.1 Nombre de blocs par mètre carré

Formule :

Nombre de blocs/m² = 1 ÷ (longueur du bloc × hauteur du bloc)

Exemple : Bloc de 400 mm × 200 mm (0,4 m × 0,2 m) :

Surface d'un bloc = 0,4 × 0,2 = 0,08 m²

Nombre de blocs/m² = 1 ÷ 0,08 = 12,5 blocs

Astuce d'examen : Ajoutez 5 à 10 % de pertes et de bris lors de la commande des matériaux.

8.2 Nombre de briques par mètre carré

Pour une brique standard de 190 mm × 57 mm avec un joint de 10 mm :

Dimensions effectives : 200 mm × 67 mm (0,2 m × 0,067 m)

Surface = 0,2 × 0,067 = 0,0134 m²

Nombre de briques/m² = 1 ÷ 0,0134 ≈ 75 briques

8.3 Volume de béton pour une semelle

Formule :

Volume (m³) = Longueur × Largeur × Hauteur

Exemple : Semelle de 12 m × 0,6 m × 0,3 m :

Volume = 12 × 0,6 × 0,3 = 2,16 m³

Ajoutez 5 % pour le gaspillage : 2,16 × 1,05 = 2,27 m³

9. Démolition et réparation de maçonnerie

9.1 Techniques de démolition

Démolition manuelle : à l'aide de masses, de burins et de leviers. Convient aux petites surfaces.

Démolition mécanique : à l'aide de marteaux-piqueurs, de brise-roches hydrauliques. Convient aux grandes surfaces.

Découpe au disque : pour des coupes précises dans les murs.

Sécurité : Vérifiez toujours la présence de conduits électriques, de gaz ou d'eau avant de commencer la démolition. Utilisez un détecteur de métaux et consultez les plans.

9.2 Réparation de joints de mortier (rejointoiement)

Le rejointoiement consiste à remplacer le mortier dégradé dans les joints d'un mur de maçonnerie.

Procédure :

168.Retirez le mortier dégradé sur une profondeur de 15 à 20 mm.

169.Nettoyez le joint à l'aide d'une brosse métallique et d'eau.

170.Humidifiez le joint avant l'application du nouveau mortier.

171.Appliquez le mortier en couches successives de 10 mm maximum.

172.Lissez le joint avec un outil adapté (fer à joints).

10. Pièges à éviter

175.Confondre les types de mortier : Le type M est le plus résistant, mais le type S est le plus polyvalent. Ne choisissez pas un mortier plus résistant que nécessaire — cela peut causer des fissures dans les briques.

176.Négliger l'appui des linteaux : Un appui insuffisant (moins de 150 mm) peut entraîner une défaillance structurale.

177.Oublier les ancrages : Les murs de maçonnerie non ancrés sont extrêmement vulnérables aux charges latérales.

178.Surcharger les échafaudages : La charge maximale affichée est une limite absolue, pas une suggestion.

179.Ignorer le curing du béton : Un béton non curé peut perdre jusqu'à 50 % de sa résistance potentielle.

180.Utiliser des matériaux endommagés : Les blocs fissurés ou ébréchés compromettent l'intégrité du mur.

181.Calculer incorrectement les quantités : Oublier le facteur de pertes (5–10 %) peut entraîner des retards coûteux.

182.Confondre les unités : Les dimensions en millimètres et en mètres doivent être converties correctement dans les calculs.

183.Travailler sans protection respiratoire : La poussière de silice est un danger réel et réglementé.

184.Ne pas vérifier les plans et devis : Chaque projet a des exigences spécifiques qui priment sur les pratiques générales.

11. Conseils pour l'examen

Mémorisez les types de mortier (M, S, N, O, K) et leurs usages.

Maîtrisez les calculs de volume (béton, mortier, nombre d'unités).

Connaissez les tolérances : aplomb (± 6 mm/3 m), alignement (± 10 mm/10 m).

Retenez les normes clés : CSA A371 (maçonnerie), CSA A23.1 (béton), CSA S16 (acier).

Pratiquez les combinaisons de charges : 1,25 × D + 1,5 × L.

Comprenez la pression du béton frais : P = ρ × g × h.

Soyez attentif aux détails de sécurité : garde-corps, harnais, ancrages.

Résumé

La maçonnerie regroupe l'assemblage de briques, blocs et pierres avec du mortier. Les cinq types de mortier (M, S, N, O, K) ont des résistances et des usages spécifiques.

Les systèmes de support structurel transmettent les charges vers le sol. Les combinaisons de charges utilisent des facteurs de 1,25 (permanente) et 1,5 (vive).

Les linteaux doivent avoir un appui minimal de 150 mm de chaque côté.

Les échafaudages doivent respecter un rapport hauteur/largeur maximal de 3:1 sans ancrage, et être inspectés régulièrement.

La pression du béton frais sur le coffrage se calcule avec P = ρ × g × h (≈ 35 kPa pour 1,5 m de hauteur).

Le curing du béton doit durer au moins 7 jours pour assurer la résistance à 28 jours.

Les normes canadiennes de référence sont le CNBC, la CSA A371, la CSA A23.1/A23.2 et la CSA S16.

Les tolérances de construction sont strictes : ± 6 mm d'aplomb sur 3 m, ± 10 mm d'alignement sur 10 m.

Les calculs de quantités doivent inclure un facteur de pertes de 5 à 10 %.

La sécurité est primordiale : protection respiratoire, harnais, ancrages et inspection des équipements.

Pièges à éviter

Piège	Conséquence	Prévention
Confondre les types de mortier	Fissures, défaillance structurale	Mémoriser le tableau des types et usages
Appui de linteau insuffisant	Effondrement de l'ouverture	Vérifier l'appui minimal de 150 mm
Oublier les ancrages des murs	Instabilité sous charge latérale	Respecter l'espacement maximal de 900 mm
Surcharge d'échafaudage	Effondrement, blessures graves	Respecter la charge affichée, répartir les matériaux
Négliger le curing	Perte de résistance du béton	Maintenir l'humidité pendant 7 jours minimum
Calculs de quantités sans pertes	Pénurie de matériaux, retards	Ajouter 5–10 % de pertes
Ignorer les tolérances	Non-conformité, rejet de l'inspection	Vérifier avec niveau et fil à plomb
Travailler sans protection respiratoire	Silicose, maladies pulmonaires	Porter un masque N95 ou P100 selon la tâche
Ne pas vérifier les plans	Erreurs coûteuses	Toujours consulter les plans et devis avant de commencer
Confondre les unités de mesure	Erreurs de calcul	Convertir systématiquement en mètres pour les volumes

Ce chapitre vous fournit les connaissances essentielles pour réussir la section « Maçonnerie et systèmes de support structurel » de l'examen du Sceau rouge. Révisez régulièrement, pratiquez les calculs et familiarisez-vous avec les normes canadiennes. Bonne préparation !

Maçonnerie et systèmes de support structurel