Les planchers mixtes bois-béton, un mariage heureux ! 2009/04.06

CT Gros OeuvreAu cours des dernières années, les projets de rénovation de bâtiments résidentiels en Belgique ont dépassé, en nombre, la construction de bâtiments résidentiels neufs. Parmi les éléments structuraux à rénover, les planchers traditionnels en bois constituent un point important à traiter, étant donné leurs performances globales généralement faibles.
Afin de limiter au minimum les interventions sur site et d'éviter le remplacement complet du plancher, une technique consiste à mettre en œuvre, sur le plancher existant, une dalle de béton connectée mécaniquement à celui-ci à l'aide d'éléments de fixation; l'ensemble constitue ainsi un plancher mixte bois-béton.

Cette technique permet par ailleurs de considérer le plancher comme un élément massif participant à l'inertie thermique du bâtiment dans son ensemble.

Malgré ses avantages certains, son application reste limitée, en Belgique, par des insuffisances normatives.

Une étude subsidiée par le SPF Economie a donc été menée au sein du CSTC, en collaboration avec le CTIB (Centre technique de l'industrie du bois), afin d'élaborer des prescriptions relatives à la conception, au dimensionnement et à la mise en œuvre du système de plancher mixte bois-béton en Belgique.

Performances mécaniques

Dans ce type de plancher, la dalle de béton remplit, en travée, la fonction de table de compression, alors que la poutre en bois, située dans la partie inférieure, est essentiellement tendue.

Pour obtenir l'effet mixte souhaité, c'est-à-dire une collaboration optimale entre le bois et le béton, il convient de réaliser la liaison entre les poutres et la dalle de façon à transmettre les efforts rasants et à limiter les glissements à l'interface.

Théoriquement sans liaison, les solives en bois doivent supporter, à elles seules, toutes les charges. Par contre, si une connexion est mise en place, on réalise des poutres mixtes dont la rigidité est sensiblement accrue : la flèche à mi-travée sous charges d'exploitation peut être réduite d'environ 60 % par rapport à celle d'un plancher traditionnel en bois d'une hauteur utile équivalente, soumis aux mêmes conditions. Ainsi, les planchers mixtes bois-béton trouvent également leur intérêt dans les constructions neuves, lorsque des portées plus importantes sont envisagées.

La connexion des planchers mixtes est assurée par différents types d'éléments métalliques fixés à intervalles réguliers sur les solives en bois (armatures enchâssées, vis, tire-fonds, etc.).

Plancher mixte bois-béton.
Plancher mixte bois-béton.
  1. Dalle en béton (40 à 70 mm)
  2. Panneau de coffrage
  3. Poutres en bois
  4. Feuille PE

Tenue à l'incendie

La mise en œuvre d'une dalle en béton de 4 à 7 cm d'épaisseur sur un plancher en bois permet de satisfaire les critères d'étanchéité au feu (E) et d'isolation thermique (I) durant 60 minutes à 120 minutes respectivement.

La stabilité au feu (R) n'est par contre que très faiblement influencée par la présence de la couche de béton. Elle dépend principalement des poutres en bois (section, essence, portée, ...) et ne satisfait l'exigence de 60 minutes que dans certaines situations. Au-delà, une protection à l'aide d'un plafond suspendu, par exemple, sera nécessaire.

Performances acoustiques et confort vibratoire

La recherche a permis de démontrer que la mise en œuvre des connecteurs n'influence pas négativement l'isolation acoustique aux bruits aériens et aux bruits de choc. Néanmoins, pour obtenir un niveau d'isolation respectant les exigences acoustiques des nouvelles normes NBN S 01-400, il sera nécessaire de réaliser un système 'masse-ressort-masse' en mettant en œuvre, par exemple, une chape flottante et/ou un plafond suspendu.

La conception d'un plancher mixte bois-béton permet d'augmenter considérablement la performance vibratoire de la structure et de répondre aisément aux exigences en la matière.

Plusieurs séries d'essais en laboratoire ainsi que des essais in situ ont mis en évidence le rôle essentiel joué par les connecteurs dans l'amélioration du comportement vibratoire du plancher, l'ajout de masse seule n'améliorant pas la performance. De ce point de vue, le plancher mixte bois-béton peut être considéré comme pratiquement équivalent à un plancher isotrope, à l'image d'une dalle en béton armé.

Conclusion

Les planchers mixtes bois-béton peuvent être mis en œuvre aussi bien en rénovation qu'en construction neuve. Ils autorisent des portées plus importantes qu'avec des planchers en bois d'une hauteur équivalente.

Il importe de souligner que les connecteurs jouent un rôle essentiel dans le comportement du plancher, permettant d'atteindre des performances plus intéressantes pour l'ouvrage.


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A. Skowron, ir., chercheur, laboratoire 'Structures', CSTC
Y. Martin, ir., chef de la division 'Matériaux', CSTC
P. Van den Bossche, ir., CTIB (Centre technique de l'industrie du bois)