Brevet FR2546938A1 — publié le 19841207

L'invention concerne une structure mixte perfec- tionnée de plancher Plus particulièrement, des tôles métalliques ondulées comportant des parties en crête obliques à extrémités fermées reposent sur les bords exté- rieurs de la surface supérieure de poutre en I espacées. Des goujons sont fixés au centre de la surface supérieure apparente de chaque poutre en I, directement au-dessus de l'âme des poutres De préférence, des bossages sont prévus sur les voiles des tôles afin de faciliter leur fixa- tion à une dalle de béton qui est coulée sur les poutres et les tôles Grâce à cet agencement d'éléments, -les poutres, les tôles et la dalle se comportent comme une structure mixte unique De plus, la position des goujons, en aligne- ment sur l'âme des poutres en I, augmente le moment de flexion des poutres et leur donne une fonction équivalente à celle d'une poutre beaucoup plus grosse. Il est bien connu dans la technique d'utiliser une structure mixte de plancher comportant une tôle métalli- que ondulée reposant sur des poutres Ces systèmes de plancher produisent généralement une action composite entre la dalle de béton de recouvrement et la tôle ondulée. On souhaite également obtenir une action composite entre la dalle de béton et les poutres de support Cependant, pour obtenir ce type d'action composite, il faut relier d'une certaine manière les poutres de support à la dalle de béton Dans les structures les plus connues, la tôle ondulée recouvre complètement les poutres de support, ce qui exige de souder des goujons aux poutres à travers les parties en creux de là tôle proprement dite Les incon- vénients évidents de cet agencement font que les goujons ne peuvent être placés qu'aux emplacements des creux, ce qui ne permet pas toujours d'entourer le goujon d'un volume convenable de béton pour développer la capacité maximale de cisaillement, et que les goujons ne sont pas aussi bien fixés que ceux soudés directement aux poutres. Dans certains cas, le revêtement galvanisé ou l'épaisseur de l'acier de support peuvent même empêcher le soudage de goujons à travers la tôle Une conséquence de ces limitations est que de nombreux goujons supplémentaires sont souvent nécessaires, ce qui, dans certains cas, a pour résultat une diminution supplémentaire de l'action composite et de la résistance globale de la structure. Il est également connu que les problèmes mention- nés ci-dessus peuvent être éliminés par aboutement des tôles de manière qu'elles se croisent sur les poutres de support en I et par la pose d'éléments de recouvrement sur les crêtes des tôles ondulées Avec cet agencement, des goujons peuvent être soudés directement aux poutres de support Malheureusement, cette solution pose également deux autres problèmes Tout d'abord, la pose d'éléments de recouvrement sur les crêtes des tôles pour empêcher un écoulement indésiré du béton est une opération longue et coûteuse Deuxièmement, seul un profilé rectangulaire très étroit disposé sur la partie centrale de la poutre peut être utilisé pour recevoir des goujons, car les tôles aboutées comportant des éléments de recouvrement orientés verticalement doivent nécessairement être supportées par le bord de la poutre Par conséquent, bien que des goujons puissent être soudés directement à la poutre, ils n'ont qu'une efficacité partielle, car ils sont entourés d'un volume de béton insuffisant Les tôles comportant des élé- ments de recouvrement fixés aux crêtes et supportés par les poutres, réduisent le volume de béton pouvant entourer chaque goujon, ce qui réduit l'efficacité de ces goujons. Récemment, il est apparu une tôle ondulée façonnée dont les extrémités de chaque crête sont inclinées de façon que les crêtes soient fermées Aux points o la pente rejoint le niveau du creux, une lèvre est prévue pour permettre une mise en place aisée de la tôle sur les poutres de support Cependant, ces tôles ne sont géné- ralement prévues que dans une utilisation dans des coffrages pour béton afin d'empêcher un écoulement indésiré du béton et elles ne conviennent pas à une utilisation en tant qu'éléments de la présente invention, car la lèvre s'étend bien au-delà du point o la crête s'achève Lorsque la tôle est placée sur des poutres de support, la lèvre recouvre la plus grande partie du dessus de la poutre et gênerait donc la mise en place des goujons et l'écoulement du béton autour de tous les goujons fixés à la poutre. En plus des inconvénients des tôles de plancher décrites ci-dessus, on n'a pas apprécié dans l'art anté- rieur l'importance de la position des goujons En parti- culier, il n'a pas été reconnu dans la technique que la position des goujons en alignement avec l'âme d'une poutre en I améliore notablement la résistance d'une poutre mixte ou composite. L'invention associe efficacement les avantages de deux types distincts de structures de plancher Tout d'abord, elle fournit une structure qui utilise une tôle métallique ondulée fixée à une dalle de béton L'action - composite de la tôle et du béton apporte une plus grande résistance et une plus grande flexibilité que celle pré- sentée par une dalle de béton seule. Deuxièmement, l'invention apporte un moyen per- mettant de fixer efficacement la dalle de béton directement sur une poutre en I apparente, produisant ainsi une action composite entre le béton et la poutre Ceci accroit en fait la charge globale que la structure peut supporter de la même manière que si une poutre en I plus grosse avait été utilisée dans le premier cas. A la différence d'autres structures connues de plancher, la forme et la configuration des tôles ondulées utilisées dans la structure de plancher selon l'invention n'ont pas pour résultat une perte quelconque d'efficacité ou ne gênent en aucune manière la fixation de la dalle à la poutre De plus, les crêtes à extrémités fermées et inclinées, présentées par les tôles ondulées, permettent la formation d'une rigole ou aisselle continue à béton qui entoure totalement les goujons pour donner à ces derniers une capacité de cisaillement efficace Cette aisselle ou rigole à béton élève au maximum la capacité de cisaille- ment de chaque goujon à sa base, permettant l'utilisation de goujons plus courts D'autres systèmes, qui exigent que les tôles ondulées passent audessus des poutres en I et que les goujons soient soudés à travers les tôles, nécessitent l'utilisation de goujons s'élevant au-dessus des tôles pour présenter de plus grandes résistances au cisaillement En outre, la rigole ou aisselle façonnée à béton permet l'utilisation d'une quantité supplémentaire efficace de béton car elle est continue Ce béton supplé- mentaire est placé de façon idéale à proximité de la surface supérieure de la poutre en I. En combinant les caractéristiques décrites ci- dessus, la présente invention permet d'obtenir efficace- ment une action composite entre les poutres de support, la dalle de béton et la tô_e ondulée, donnant une structure de plancher à haute performance qui oppose une plus grande résistance à la fois aux charges verticales statiques (flexion) et aux charges horizontales planes sismiques ou dues au vent (cisaillement) En raison de la longueur accrue de la structure produite, l'utilisateur a le choix entre une diminution d'épaisseur de la poutre en I sans perte de résistance ou un accroissement de la résistance du plancher par l'utilisation d'une poutre d'épaisseur standard L'invention peut même être utilisée pour accroître le degré de sécurité de structures construites dans des régions sujettes à des vents élevés ou aux tremblements de terre. L'invention concerne donc une structure mixte perfectionnée de plancher comprenant une tôle ondulée, des poutres en I espacées de support, plusieurs goujons et une dalle de béton de recouvrement qui est fixée, les goujons étant soudés directement à la surface supérieure des poutres de support en I Les goujons sont soudés au centre des poutres, directement au-dessus de l'âme verticale de ces poutres, afin de maximiser l'action composite de la poutre et de la dalle La structure selon l'invention offre un espace suffisant autour des goujons pour que chacun de ces goujons soit tout à fait efficace A cet effet, on utilise une tâle ondulée comportant des crêtes qui-sont inclinées vers le bas à chacune de leurs extré- mités afin que les cellules qu'elles délimitent soient fermées Il est préférable d'utiliser des tôles dont les extrémités des crêtes s'inclinent vers le bas sous un angle de 45 Cependant, un angle compris entre 30 et 600 convient. La tôle utilisée selon l'invention ne dépasse pas beaucoup du point o les cellules sont fermées, mais elle aboutit plutôt à ce point ou à proximité de ce point. Il est préférable d'utiliser une tôle à ektrémités réduite afin qu'elle puisse reposer sur une partie relativement petite du dessus des poutres espacées de support, la plus grande partie de la poutre restant ainsi exposée pour rece- voir le béton entourant les goujons. Il est préférable que les crêtes de la tôle présentent des ondulations supplémentaires peu profondes afin d'accroître la rigidité de cette tôle Il est égale- ment préférable de prévoir des bossages réalisés sur la tôle ondulée pour sa fixation à la dalle de recouvrement. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue partielle en perspective de la structure de plancher selon l'invention, représen- tant les tôles ondulées reposant sur les poutres et les goujons soudés aux poutres; la figure 2 est une élévation avec coupe par- tielle d'un détail de la structure de la figure 1, mon- trant également une dalle de béton; la figure 3 est une vue partielle en bout d'un détail de la structure représentée sur la figure 1; la figure 4 est une vue de dessus d'une partie de la structure représentée sur la figure 1; et la figure 5 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 1, représentant-également la dalle de béton. Les dessins représentent une tôle métallique ondulée 10 reposant, par chacune de ses extrémités 12, sur deux poutres espacées 50 de support de section en I. Chaque poutre 50 de support comporte un dessus 52, une base 54 et une âme verticale intermédiaire 56 Il est préférable que les tôles 10 comportent des parties extrêmes relative- ment rigides 12 afin qu'elles puissent reposer convenablement par une partie de bord étroite 51 sur le dessus 52-de la poutre 50 De cette manière, une partie substantielle du dessus 52 de la poutre 50 reste apparente,ce qui permet de souder des goujons 60 directement sur la poutre 50 plutôt que de les souder indirectement à travers la tôle 10 Le soudage direct des goujons sur la poutre rend la fixation plus sûre. Les goujons 60 sont soudés sur le dessus 52 de la poutre 50 à intervalles les uns des autres, directement au-dessus de l'âme 56 Ce positionnement sur la poutre non seulement assure un transfert maximal des efforts de cisaillement, mais il permet également de couler un volume suffisant de béton 80 autour de chaque goujon pour rendre ce dernier tout à fait efficace La partie 81 de la dalle de béton, constituant une aisselle ou un rein, accroit efficacement la résistance composite globale de la poutre et de la dalle 80 Ceci apparaît plus clairement sur la figure 2. Chaque tôle 10 comporte plusieurs crêtes longi- tudinales 14, des creux 20 et des voiles intermédiaires 22 orientés transversalement par rapport aux poutres 50 en I Pour obtenir une action composite efficace entre la tôle ondulée 10 et une dalle 80 de béton (comme montré sur la figure 5), il est préférable de fixer la tôle à la dalle Par conséquent, il est préférable de prévoir plusieurs bossages 24 sur les voiles 22 de la tôle 10. Pour produire une action composite efficace entre les poutres 50 et la dalle 80 de béton, les poutres doivent être fixées à la dalle Pour éviter la nécessité d'un soudage indirect des goujons à la poutre à travers la tôle, les tôles 10 doivent être aboutées à leur point de passage sur les poutres 50 Une fois que les tôles sont aboutées, il est nécessaire de prévoir certains types d'éléments de recouvrement placés au-dessus des extrémités des crêtes pour empêcher une coulée indésirée du béton. Les crêtes 14 comportent des extrémités 16 qui sont réalisées d'une seule pièce avec la tôle 10 et qui sont de préférence inclinées vers le bas sous un angle de 450 par rapport aux crêtes 14, de-façon que ces dernières soient fermées pour constituer des cellules Le fait que les tôles 10 comportent des crêtes 14 à extrémités incli- nées 16 permet d'augmenter le volume de béton 80 entourant les goujons 60 (ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 2) et donc d'accroître l'efficacité des goujons. Il est également préférable de prévoir des ondu- lations supplémentaires peu profondes 18 dans les crêtes 14 et dans les parties extrêmes 16 des crêtes de la tôle 10 pour accroître la rigidité globale dé la tôle. Il ressort de ce qui précède que, pour obtenir une structure suffisante de béton entourant les goujons afin que chacun des goujons soit tout à fait efficace, il est préférable d'associer les caractéristiques suivantes de l'invention Tout d'abord, il est préférable d'utiliser des tôles à extrémités rigides pour permettre un support convenable tout en laissant apparente une partie substan- tielle de chaque poutre Ensuite, il est préférable de souder les goujons directement sur la surface supérieure et directement au-dessus de l'âme verticale de chaque poutre Enfin, il est préférable que les tôles ondulées- comportent des parties extrêmes inclinées vers le haut par rapport à la surface supérieure des poutres. En fonctionnement, la structure mixte de plancher à haute performance selon l'invention permet une action composite entre une tôle métallique ondulée et une dalle de béton la recouvrant et entre la dalle et les poutres de support de section en I de la structure En réalisant une aisselle ou un rein plein en béton fixé directement au-dessus de chaque poutre de support, la charge pouvant être supportée par chaque poutre est augmentée de la même manière que si une poutre en I de plus grande hauteur était utilisée dans le premier cas En utilisant également des tôles métalliques ondulées fixées sous la dalle de béton, on augmente-de la même manière la flexibilité et la résistance de la dalle Par conséquent, l'ensemble de la structure de plancher se comporte comme une construction mixte unique de grande résistance Etant donné la conception efficace de la structure, chaque goujon est tout à fait efficace Pour réaliser une économie sur les coûts de cons- truction, on peut souder les goujons sur les poutres en usine plutôt que sur le site de construction Enfin, aucune perte de temps par fixation d'éléments d'extrémité pour fermer les cellules n'est nécessaire avant la coulée de la dalle de béton. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la structure décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Structure mixte de plancher, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs poutres espacées ( 50) de support de section en I comprenant chacune un dessus ( 52), une base ( 54) et un voile vertical intermédiaire ( 56), plusieurs tôles ondulées horizontales ( 10) placées sur les poutres en I de manière qu'une partie du dessus d'une poutre soit apparente, chaque tôle comportant des crêtes ( 14), des creux ( 20) et des voiles intermédiaires ( 22) orientés longitudinalement à la tôle et transversale- ment aux poutres, les crêtes étant inclinées vers le bas à chacune de leurs extrémités ( 16) de manière que ces dernières soient fermées, plusieurs goujons ( 60) soudés à intervalles les uns des autres sur le dessus exposé d'au moins l'une des poutres, directement au-dessus de l'âme verticale de la poutre, et du béton ( 80) recouvrant les tôles et les dessus exposés des poutres et entourant les goujons. 2 Structure selon la revendication 1, caracté- risée en ce que les voiles des tôles comportent des bossages ( 24) permettant aux tôles d'être fixées à la couche de béton. 3 Structure selon la revendication 1, caracté- risée en ce que les extrémités ( 16) des crêtes des tôles sont inclinées vers le bas de façon à former un angle de 450 avec la partie centrale horizontale de la crête. 4 Structure selon la revendication 1, caracté- risée en ce que les crêtes des tôles comportent des ondu- lations supplémentaires ( 18) accroissant la rigidité des tôles.