Brevet FR2774112A1 — publié le 19990730

L'invention concerne un élément de paroi composite bois-béton, tel que plancher ou mur, utilisable dans les constructions neuves et dans la réhabilitation. Pour alléger les constructions et réduire le coût des fondations, par réduction de la masse devant être supportée, il est bien connu de remplacer les dalles de plancher en béton par un complexe bois-béton, généralement dénommé plancher collaborant bois-béton. Dans ce type de plancher, la structure en bois, qui travaillc cn flexion-traction, est recouverte par une couche de béton qui, armée ou non, travaille cn compression. La liaison entre les deux matériaux est assurée par des éléments qui, dénommés connecteurs, sont constitués soit par des clous, partiellement enfoncés dans les poutres ou solives de la structure de façon à être noyées dans le béton, soit par des plaques métalliques dentées rapportées contre les flancs des poutres et dont la denture pénètre dans le béton, soit comme décrit dans EP-A-280 228 par des tubes métalliques partiellement emmanchées dans les poutres. Dans FR-A-2 692 924, les poutres comportent des évidements longitudinaux, avec ou sans étranglement, et avec ou sans connecteur supplémentaire, dans lesquels le béton de la dalle forme des tenons dc rétention. Le recours aux clous et plaques métalliques dentées est abandonné, car il n'cst pas fiable dans le temps, ni en cas de surcharge ponctuelle. Enfin, dans le temps, les liaisons mettant en oeuvre des connecteurs composés de broches, pointes, vis ou boulons, perdent de leur rigidité, c'est à dire sont soumises à des déformations plastiques ou permanentes qui favorisent l'augmentation de la flèche du plancher entre ses portées. La présente invention fournit un élément de paroi composite bois-béton qui remédie à ces inconvénients, améliore la liaison avec le béton, et présente des caractéristiques de résistances meilleures dans le temps. A cet effet, dans l'élément selon l'invention, la structure en bois est composée de lattes disposées sur chant et parallèlement les unes aux autres entre deux portées, ces lattes étant liées entre elles, par exemple, par clouage, ct de manière que le chant supérieur, d'au moins une latte sur deux, soit plus haut que les chants supérieurs des lattes juxtaposées pour former, d'une part et entre lattes saillantes, une rainure longitudinale de réception et d'accrochage du béton de la dalle, et, d'autre part et sur chaque lame saillante, une bordure longitudinale de réception et de calage de connecteurs disposés transversalement aux lattes, s'étendant sur plusieurs lattes, et liés à celles-ci, par exemple par clouage. Par rapport aux éléments à collaboration bois-béton actuels, celui selon l'invention, présente l'avantage de présenter une structure ayant une hauteur statique importante, tout en réduisant la quantité de bois utilisé. Lorsquc la structure est assemblée avec la dalle, les rainures longitudinales supérieures améliorent l'adhérence du béton, et cela d'autant plus que ces lattes sont brutes de sciage et présentent un aspect rugueux ayant un fort coefficient de frottement. Les connecteurs, qui sont calés sur les lattes, rigidiflent l'ensemble de la structure lors de ses manipulations en atelier, pendant son transport, et lors de sa pose. Après coulage de la dalle, ils reprennent les efforts de cisaillement en les transmettant unifonnément sur les lattes auxquelles ils sont liés. Ces connecteurs répartissent également sur toute la longueur les phénomènes de gonflement-retrait de la structure bois, en évitant ainsi un gonflement ou un jeu trop important en périphérie. A cela, il faut ajouter que cette construction permet de donner un débouché aux bois de première éclaircie qui, en général, sont utilisés pour des applications moins nobles, et de permettre de réaliser des prédalles préfabriquées ayant une largueur quelconque en raison de la bonne raideur transversale de la structure bois et de l'ensemble de l'élément composite. Dans une forme d'exécution de l'invention, les lattes sont répartics en deux séries de hauteurs différentes et sont juxtaposées de manière que leur chant inférieur forme une sous-face plane. Selon les applications, cette surface plane inférieurc peut être utilisée à l'état brut ou être occultée par un faux plafond assurant une fonction d'isolation thermique ou phonique. Dans une forme d'exécution, les lattes sont toutes dc la même hauteur et sont disposées cote à cote avec un décalage vertical d'au moins une latte sur deux. Dans ces conditions, la face inférieure de la structure présente un aspect crénelé pouvant être utilisé tel quel, d'autant plus que l'alternance dc bordures et dc rainures limite la réverbération acoustique. Le décalage des lattes permet une augmentation de l'inertie du complexe sans consommation de matière supplémentaire. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution des éléments de paroi composite selon l'invention. Figure 1 est une vue cn perspective éclatée d'une première forme d'exécution de la structure ou prédalle selon l'invention, Figure 2 est une vue en perspective avec coupe partielle de la structure selon l'invention, lorsqu'elle forme un élément de plancher, Figure 3 est une vue partielle en perspective montrant une autre forme d'exécution de la structure, Figures 4 et 5 sont des vues respectivement en coupe transversale et en coupe longitudinale suivant, respectivement IV-IV et V-V de figure 2, Figures 6 et 7 sont des vues en coupe respectivement transversale et longitudinale suivant les mêmes plans de coupe IV-IV et V-V, mais concernant la structure de figure 3, Figure 8 est une vue partielle en perspective avec coupe partielle montrant la mise en oeuvre de la paroi dans une construction neuve, Figures 9, 10 et 11 sont des vues en coupe longitudinale montrant différentes formes de mise en oeuvre de la dalle de figure 8, Figures 12, 13 et 14 sont des vues partielles, en perspective, montrant d'autres formes d'exécution de la structure selon l'invention, Figures 15, 16 et 17 sont des vues en coupe longitudinale suivant V-V de figure 2 mais correspondant aux formes d'exécution des figures 12, 13 et 14, Figure 18 est une vue partielle, en perspective, montrant la mise en oeuvre dc la paroi selon l'invention dans le cadre de la réhabilitation d'un plancher Figures 19, 20 et 21 sont des vues partielles en coupe longitudinale montrant différentes formes de mise en oeuvre du plancher de la figure 18, Figures 22 et 23 sont des vues partielles en coupe transversale de deux variantes de mise en oeuvre de la structure à partir d'une autre forme d'exécution des lattes. De façon générale, la paroi composite bois-béton selon l'invention est composée d'une structure en bois, désignée de façon générale par la lettrc A, et d'une dalle en béton B, coulée sur cette structure. Selon l'invention, la structure A est composée de lattes désignées de façon générale par la référence numérique 2 et de connecteurs transversaux 3. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 1 à 21, les lattes 2 présentent une section transversale rectangulaire, tandis qu'aux figures 22 et 23, elles présentent une section transversale trapézoïdale. Ces lattes, placées sur chant, sont disposées parallèlement les unes aux autres et sont continues sur toute la longueur entre deux portées. Elles sont réalisées en bois, et ont, par exemple, une épaisseur comprise entre 27 et 60 millimètres et une hauteur comprise entre 80 et 200 millimètres. Elles sont brutes de sciage ou rabotées sur leurs quatre faces. Elles peuvent être monolithiques ou formées par aboutage de deux ou plusieurs éléments. Ces lattes sont liées les unes aux autres par clouage, au moyen de clous 11, traversant plusieurs lattes à la fois et répartis avec un écartement variant de l'ordre de 5 à 30 centimètres en fonction des efforts. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 1, 2, 4 et 5, la structure A est formée par des lattes de hautcurs différentes, à savoir des lattes 2a et 2b, celles 2a étant plus hautes que celles 2b. Ces lattes sont disposées en alternance, de manière à former, en partie supérieure, des bordures en saillie 4 et, entre deux lattes 2a, une rainure longitudinale 5. Dans cette forme d'exécution, la face inférieure est plane. Dans la forme d'exécution représentée aux figures 3, 6 ct 7, les lattes 2c ont la même hauteur et sont juxtaposées avec décalage vers le haut d'une latte sur deux, ce décalage pouvant, dans certaines applications. être d'une latte toutes les deux ou trois lattes. Dans ces conditions, la partie supérieure de la structure A présente également une alternance de bordures 4 et de rainures longitudinales 5. Les figures 4 et 6 montrent que, dans les deux formes de réalisation, lorsque la dalle de béton B est coulée, le béton pénètre dans les rainures longitudinales 5 qui, grâce à leur rugosité, améliorent l'adhérence du béton avec la structure en bois A, et en conséquence, la transmission des efforts entre les deux éléments A, travaillant en flexion-traction, et B, travaillant en compression. Aux figures 1 à 11, les connecteurs 3 sont constitués par des tasseaux en bois qui sont disposés transversalement aux lattes et qui sont encastrés, au moins partiellement, dans des entailles 6 ménagées dans les bordures en saillie 4 des lattes 2a ou 2c. Ces tasseaux, qui s'étendent sur plusieurs lattes, présentent, dans la forme d'exécution des figures 1, 2 et 4 et 5, une section transversale rectangulaire correspondant à celle des entailles 6, tandis que, dans la forme d'exécution des figures 3 à 11, les tasseaux 3a présentent une section transversale losangique. Plus précisémcnt, et comme montré à la figure 7, les faces latérales 7 dc chaque tasseau 3a forment, par rapport à sa face d'appui 8 dans le fond de l'entaille 6, de section correspondante, un angle a ayant une valeur comprise entre 50 et 85 . Dans la forme d'exécution représentée, cette valeur est de 70 ". En pratique, chaque tasseau est réalisé dans un résineux ou un bois dur. a une épaisseur de l'ordre de 15 à 50millimètres et une largeur de l'ordre de 50 à 100 millimètres. L'intervalle S (figure 1) entre deux tasseaux varie entre une valeur P, de l'ordre de un mètre dans la partie centrale de la structure, et une valeur P/2, de l'ordre de 0,5 mètre en rive, c'est à dire à proximité des extrémités de la structure. La section transversale en losange des connecteurs noyés au moins partiellement dans la dalle permet, de transmettre, sur une face, I'effort de cisaillement vers l'intérieur des fibres du bois et de reprendre, sur l'autre facc, la composante de soulèvement. Les connecteurs cloués perpendiculairement aux lattes rigidifient l'ensemble de la paroi et, ici, du plancher et évitent les déplacements latéraux cumulés, au rctrait et gonflement des lattes, lors des variations d'humidité de l'air ambiant dans le bâtiment. Comme montré en traits mixtes à la figure 6, des connecteurs 33, identiques à ceux assurant la liaison des lattes en partie supérieure, peuvent être disposés en partie inférieurc dans des entailles des lattes et liés à celles-ci par clouage ou vissage. De tels connecteurs inférieurs peuvent être ajoutés dans toutes les formes d'exécution de la structure A, par exemple pour la création de chevêtres ou pour augmenter localement la résistance dans des zones soumises à des charges ponctuelles. Comme montré à la figure 8, pour réaliser un plancher lors d'une construction neuve, la structure A, qui est pré-assemblée en atelier puisquc, en raison de sa grandc rigidité, elle peut être aisément manutentionnée et transportée, est posée sur les rives des murs 9, préalablement construits, et à côté d'un chaînage 10 doté d'un ferraillage 12. Après coulage de la dalle de béton B la construction des murs supérieurs 9 est reprise. Ce plancher, qu'il présente une face inférieure plane, comme montré à la figure 2, ou une face crénelée comme montré à la figure 3, c'est à dire composée d'une alternance de rainures longitudinales 14 et de bordures 15, peut être utilisé tel quel, comme montré à la figure 9, mais il peut aussi, comme montré à la figure 10, recevoir en partie supérieure une chape flottante 16, ou comme montré à la figure 11, un faux plafond 17. En cas de surcharge sur ce plancher, celle-ci est d'abord transmise à la structure en bois A et plus précisément contre les parois des rainures longitudinales supérieures 5 de la structure, puis enfin aux tasseaux transversaux ; qui répartissent cette surcharge sur les lattes juxtaposées et avec lesquelles ils sont en appui. En cas dc surcharge excessive, proche de la limite de rupture, les lattes les plus faibles cèdent, c'cst-à-dire se rompent transversalement, sans affecter les lattes juxtaposées plus rcsistantes qui continuent à assurer leur fonction. Des essais en charge ont été effectués avec un plancher composé de lattes ayant une épaisseur de 36 millimètres, une hauteur de 100 millimètres, ces lattes étant décales verticalement de 25 mm à raison d'une latte sur deux et s'étendant sur 5 mètres, ct des tasseaux ayant 25 millimètres d'épaisseur, 80 millimètres de largeur et une section transversale losangique, ces tasseaux étant espacés dc la manière indiquée plus haut, et d'une dalle de béton de 35 millimètres d'épaisseur, hors pénétration par les rainures longitudinales. La flèche de déformation du plancher mesurée au milicu dc celui-ci, soit à 2,5 mètres des appuis, avait les valeurs suivantes CONDITIONS FLECHE EN MM Charge répartie de 480 décaN/m2 0,85 Charge centrée de 3200 décaN 2,00 Charge centrée de 3200 décaN avec charges de 1500 décaN de chaque côté 5,45 Dans la forme d'exécution représentée aux figures 12 et 15, les connecteurs 3b sont constitués par des tubes métalliques ou chevilles en bois 20 qui sont emmanchés avec serrage dans des alésages transversaux 21 ménagés dans les bordures supérieures des lattes 2d les plus hautes. Il est évident que les alésages 20, réalisés dans les différentes lattes 2d, sont alignés. A la figure 13, les connecteurs sont constitués par des pièces métalliques 22 présentant une section transversale en L et disposées, avec jeu, dans des entailles 23. Ces pièces métalliques sont clouées sur les bordures 4 sur toute les lattes 2e ou une latte sur deux. A la figure 14, le connecteur est constitué par un profilé métallique 24 présentant, en section transversale, la forme d'un "C", ou plus précisément d'un "U" à ailes inégales et couchées. La plus grande aile du "IJ" vient en appui sur le fond d'une entaille 25 dans laquelle le profilé s'encastre. Ce dernier est également fixé par clouage ou vissage. Les figures 13 et 14 montrent que la profondeur de l'entaille 23, 95 dépend des efforts pouvant être repris par la structure A, et que le connecteur 22 ou 24 peut être complètement noyé dans cette entaille, comme celui 22 ou déborder vers le haut, comme celui 24. Les figures 15, 16 et 17 montrent que ces connecteurs ne gênent en rien la mise en place du béton dans les rainures 5, lors de la réalisation dc la dalle B. Cet élément de paroi composite peut également être utilisé pour la réhabilitation d'une construction, et par exemple, pour la reconstruction d'un plancher. Dans ces conditions, et comme montré à la figure 18, la structure A, préalablement préfabriquée, est intercalée entre les poutres 26 de la construction initiale et vient en appui, par ses extrémités, sur des liernes 27, rapportés contre les murs originaux 28 de la construction. Les connecteurs peuvent s'étendre uniquement sur chaque élément préfabriqué de la structure A, rapportée entre les poutres 26, ou être mis cn place, après pose de ces éléments, de manière à s'étendre au-dessus des poutres 26, comme montré pour les connecteurs 29 à la figure 18. On notera également que, dans ce type de construction, chacun des éléments de plancher peut être fabriqué avec sa structure A et la dalle de béton B, hors du chantier, et être amené prêt à poser sur ce chantier. Les figures 19, 20 et 21 montrent que les éléments dc parois ainsi réalisés peuvent être utilisés à l'état brut (figure 19), avec une chapc flottante 30 (figure 20), et/ou avec un faux plafond 32 (figure 21). A la figure 22, chacune des lattes 2g présente des faces latérales verticales, non parallèles, lui donnant une section transversale trapézoïdale et les lattes sont juxtaposées en étant alternativement retournées de 180 avec décalage vertical vers le haut d'une latte sur deux. Cela permet de former des rainures longitudinales supérieures 5a qui, présentant également une section trapézoïdale rétentive, améliorent, encore mieux, l'accrochage du béton de la dalle B. Cette construction forme aussi des rainures longitudinales inférieures 1 4a qui sont rétentives et améliorent donc l'absorption acoustique. A la figure 23, les mêmes lattes 2g sont décalées verticalement de façon inversc, de manière à former des rainures longitudinales 5b évasées vers le haut, et augmcntant la longueur en contact avec la dalle, donc la liaison avec celle-ci. I1 faut ici noter que la faible épaisseur des lattes ct leur décalage vertical, contribuent, au même titre que leur rugosité, à améliorer l'adhérence par collage du béton sur le bois. Cette adhérence peut encore être améliorée soit par un pré-traitement des lattes et connecteurs pour favoriser l'accrochage du béton, soit en utilisant, lors de la réalisation de la dalle de compression B un liant autre que du ciment, et par exemple de la magnésite ou autres liants minéraux. L'élément composite bois-béton selon l'invention peut être utilisé sur un plancher isolant, sur un vide sanitaire, sur un sous sol, mais aussi pour la constitution de murs. Dans tous les cas, les connecteurs reprennent les efforts dc cisaillement entre la dalle en béton et la structure en bois. REVENDICATIONS 1. Elément de paroi composite bois-béton comprenant une structurc en bois (A), une dalle en béton (B) coulée sur ladite structure et des connecteurs assurant la reprise des efforts entre dalle et structure, caractérisé en cc que la structure en bois (A) est composée de lattes (2) disposées sur chant et parallèlement les unes aux autres entre deux portées, ces lattes (2) étant liées entre elles, par exemple par clouage, et de manière que le chant supérieur, d'au moins une latte sur deux, soit plus haut que les chants supérieurs des lattes juxtaposées pour former, d'une part et entre lattes saillantes, une rainure longitudinale (5) de réception et d'accrochage du béton de la dalle (E3) et, d'autrc part et sur chaque lame saillante, une bordure longitudinale (4) de réception et de calage de connecteurs (3) disposés transversalement aux lattes, s'étendant sur plusieurs lattes et liés à celles-ci, par exemple par clouage. 2. Elément de paroi composite bois-béton selon la revendication l, caractérisé cn ce que les lattes (2a, 2b) sont réparties en deux séries de hautcurs différentes et sont juxtaposées de manière que leur chant inférieur forme une sous-face plane. 3. Elément de paroi composite bois-béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lattes (9C) sont toutes de la même hauteur et sont disposées cote à cote avec un décalage vertical d'au moins une latte sur deux. 4. Elément de paroi composite bois-béton selon la revendication l, caractérisé en ce que les connecteurs (3, 3a) sont constitués par des tasseaux en bois, encastrés au moins partiellement dans des entailles (6) ménagées dans les bordures (4) des lattes (2a, 2c) faisant saillie vers le haut. 5. Elément de paroi composite bois-béton selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tasseaux (3) ont une section transversale rectangulaire. 6. Elèment de paroi composite bois-béton selon la revendication 4, caractérisé en ce que les tasseaux (3a) ont une section transversale losangique dont les faces latérales (7) forment, par rapport à leur face d'appui (S) dans l'entaille (6), un anglc dc valeur comprise entre 50 et 85 ". 7. Elément de paroi composite bois-béton selon la rcvendication 1, caractérisé en ce que chaque connecteur (3b) est constitué par un tube métallique ou une cheville en bois (20) emmanché avec serrage dans des alésages transversaux (21) ménagés dans les bordures (4) des lattes (2d) faisant saillie vers le haut. 8. Elément de paroi composite bois-béton selon la revendication 1 caractérisé en cc que chaque connecteur est constitué par un profilé métallique à section en "L" (22) ou en "C" (24) disposé dans des entailles (23, 25) ménagées dans les bordures (4) des lattes (2e). 9. Elémcnt dc paroi composite bois-béton selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les lattes (2g) ont une section transversale trapézoïdale et sont disposées alternativement. une latte sur deux, avec retournement à 1 80 ct décalage vers le haut, de manière à former une rainure longitudinale supérieure (ra) ayant elle-même une section transversale trapézoïdale. 10. Elément de paroi composite bois-béton selon la revendication 1, caractérisé en ce quc le pas de répartition des connecteurs transversaux (3 à 3b, 20 22, 24) varie entre une valeur P, en partie centrale dc la paroi, et une valeur P/2 sur les rives dc cette paroi. 11. Elément de paroi composite bois-béton selon la revendication 1, caractérisé en ce que la structure en bois (A) comprend, cn complément des connecteurs (3) disposés en partie supérieure des connecteurs (33) disposés en partie inlèrieure et au moins dans ses zones supportant des charges ponctuelles.