Brevet FR2789102A1 — publié le 20000804

DALLE DE CONSTRUCTION ET ASSEMBLAGE DE TELLES DALLES Domaine Technique L'invention se rattache au domaine du bâtiment, et plus précisément le domaine de la construction d'ouvrages incluant du bois pour partie essentielle. Elle trouve une application particulièrement appropriée pour la réalisation d'éléments structurels de grande dimension tels que dalles, plates-formes suspendues ou montées sur pilotis. Elle peut également être appliquée avantageusement à la réalisation de parois verticales de bâtiments pour former des murs ou cloisons. Techniques antérieures En reprenant l'exemple des structures utilisées pour former des plates-formes sur pilotis, on utilise généralement, comme illustré à la figure 1, des profilés métalliques (1) qui reposent sur des pilotis (2), eux-mêmes ancrés dans le sol. Sur ces profilés métalliques (1) sont disposées, à intervalles réguliers, des poutres en bois (3), sur lesquelles sont disposés des panneaux porteurs (4), généralement en bois ou dérivés. Dans une telle structure, la charge par unité de surface, supportée par chaque poutre (3), correspond à la charge répartie sur le panneau porteur (4) sur une largeur égale à un entre axe (e), ou distance entre poutres.25 De la sorte, pour assurer une tenue suffisante, il est nécessaire de choisir les poutres (3) dont les dimensions sont suffisamment importantes pour supporter cette charge. A titre d'exemple, pour une poutre classique de 4 mètres de portée (L), chargée avec 350 kg par mètre carré, auxquels s'additionne le poids équivalent à la30 charge transmise par la roue d'un camion, ou autre charge ponctuelle, soit 750 kg posés au milieu de la portée, il est nécessaire d'utiliser des poutres pleines ayant une section au minimum de 200 par 500 mm. Une telle poutre est donc, obligatoirement réalisée en lamellé-collé et ne sera pas démontable. Un premier problème que se propose de résoudre l'invention, est celui de la réalisation de structures qui soient, si nécessaire, aisément démontables, pour tenir compte de contraintes écologiques demandant une réutilisation des matériaux utilisés dans le cadre de constructions provisoires.5 Par ailleurs, la réalisation de poutres par la technique du lamellé-collé s'avère relativement coûteuse, et un des objectifs de l'invention est de permettre la réalisation de structures démontables à moindre coût. Un des objectifs de l'invention est donc de réaliser de telles structures en utilisant des pièces standards, telles que des planches de 200 mm de largeur (h). Exposé de l'invention L'invention concerne donc une dalle de construction, notamment destinée à servir de plancher ou de parois verticales d'un bâtiment. Cette dalle se caractérise en ce que: - une structure constituée d'une pluralité de planches parallèles, et assemblées entre elles par clouage ou vissage, lesdites planches présentant leur axe longitudinal parallèle au plan de la dalle, lesdites planches étant alternativement décalées les unes par rapport aux autres perpendiculairement au plan de la dalle; - un panneau répartiteur, venant au contact d'au moins la moitié desdites planches, de façon à répartir sur plusieurs planches, les contraintes exercées sur la dalle, perpendiculairement à celle-ci. Selon une forme de réalisation, un deuxième panneau peut être disposé sous les planches pour renforcer encore davantage la dalle. Autrement dit, la dalle de construction conforme à l'invention, se comporte comme l'association d'une poutre constituée par l'assemblage des planches, et d'un panneau supérieur sur lequel les charges peuvent être directement appliquées. Plus précisément, l'assemblage des planches clouées et/ou vissées entre elles permet d'obtenir une poutre de largeur égale à sa portée, ou autrement dit, une poutre s'étendant sur toute la largeur de la dalle qu'elle supporte. Le décalage ménagé entre deux planches consécutives de cette structure permet de multiplier par 1,5 à 2, la résistance en flexion par rapport à une poutre qui aurait une hauteur égale à la largeur (h) d'une seule des planches de constitution. Autrement dit, la configuration donnée à la structure de planches est particulièrement avantageuse en termes de résistance à la flexion. Selon un autre point de vue, une telle configuration permet d'obtenir une résistance mécanique avec une économie de matière. En outre, grâce à l'assemblage des différentes planches entre elles par clouage ou vissage, il est ainsi possible de démonter complètement une telle structure lorsque celle-ci n'est plus utilisée, ce qui permet ainsi de réutiliser ou de recycler15 les planches après démontage. Grâce aux panneaux répartiteurs, on assure une répartition, sur plusieurs planches consécutives, des efforts exercés dans le plan du panneau, perpendiculairement aux planches.20 Avantageusement, les planches sont alternativement décalées d'une distance correspondant sensiblement à la moitié de leur largeur (h), ce qui se traduit, en termes de résistance à la flexion par une augmentation de 150 à 200 %. En pratique, l'élément répartiteur peut être constitué soit par un panneau de bois, éventuellement vissé ou cloué sur la structure de planche, ou bien encore soit par du béton sous forme de plaque solidarisée à la structure de planche ou encore directement coulée sur la structure de planches ou même une couche d'étanchéité telle que de l'asphalte coulé sur le panneau.30 Dans le cas du béton coulé celui-ci pénètre dans les espaces formés entre deux planches décalées au même niveau, ce qui améliore la liaison du matériau béton au bois, pour donner une inertie composée, avec le béton en compression et le bois en traction.35 Dans d'autres variantes de réalisation, il peut être envisagé de combler cet espace entre deux planches décalées au même niveau avec un matériau isolant acoustique ou bien encore isolant thermique. Il est également possible d'utiliser l'espace entre ses planches pour faire courir des gaines techniques, des canalisations ou des fils électriques. Pour satisfaire des contraintes de transport, il peut s'avérer intéressant de réaliser des plates-formes de très grandes dimensions en utilisant des dalles conformes à l'invention assemblées les unes avec les autres, et mises en place sur une structure porteuse. Dans ce cas, chaque dalle présente une découpe apte à permettre son agencement avec les poutres de la structure porteuse. Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent, à l'appui des figures annexées, dans lesquelles:20 La figure 1 est une vue en perspective sommaire d'une structure de plate- forme réalisée selon l'Art antérieur. La figure 2 est une vue générale en perspective sommaire d'une structure de plate-forme réalisée conformément à l'invention. La figure 3 est une vue en perspective sommaire d'une dalle réalisée conformément à l'invention, posée sur deux poutres de support (acier ou bois). La figure 4 est une vue en coupe partielle d'une dalle réalisée conformément à l'invention, comportant un panneau de répartition en bois ou plaque de béton. La figure 5 est une vue en coupe partielle d'une dalle réalisée conformément à l'invention, dans laquelle le panneau répartiteur est réalisé par une couche en béton coulée sur la structure. La figure 6 est une vue en coupe de la zone de jonction de deux dalles conformes à l'invention, permettant de réaliser une plate-forme de grande dimension. La figure 7 est une variante de réalisation de la zone de la jonction, lorsque le plateau de répartition est par exemple réalisé en béton. La figure 8 est une vue en coupe partielle de la zone de jonction de deux structures de planches conformes à l'invention. Les figures 9 et 10 sont des vues en coupe partielle de dalles conformes à l'invention, utilisées pour former des parois verticales de bâtiments. Manière de réaliser l'invention Comme déjà dit, l'invention concerne une dalle de construction destinée notamment à être utilisée pour la réalisation de plates-formes montées sur pilotis, mais également pour la réalisation de planchers, de murs ou de façades de10 bâtiments. Ainsi, pour réaliser une structure sur pilotis, on utilise comme illustré schématiquement à la figure 2, un ensemble de pieux (10) fermement ancrés dans le sol ou, lorsqu'il s'agit de plates-formes "offshore", ancrés dans le sous-sol marin15 ou lacustre. A leur extrémité supérieure (11), ces différents pieux (10) présentent à des éléments de support (12) destinés à recevoir des poutres (13) constituées dans l'exemple illustré par des profilés métalliques. L'ensemble des pieux (10), des différentes poutres (12, 13) constituent ce qui est appelé par la suite "structure porteuse". L'invention concerne les différentes dalles (15) qui sont mises en place sur les poutres métalliques (ou poutres bois) (13), et qui sont destinées à supporter la charge importante qui sera installée. Cette charge peut être fixe, s'il s'agit de bâtiments ou bien encore mobile, si cette plate-forme sert de voies de circulation, et notamment pour les engins de travaux publics et de livraison servant à la construction de ces bâtiments. La dalle (15) caractéristique de l'invention de la figure 2, est visible de façon détaillée à la figure 3. Ainsi, conformément à l'invention, cette dalle (15) est constituée d'une part, d'une structure (16) constituée d'un assemblage de différentes planches (17) de bois, et d'autre part, d'un plateau de répartition (18) solidarisé à la structure (16) de planches par des vis ou des clous permettant si besoin d'arriver à une inertie5 composée, ce principe peut également s'appliquer en face inférieure. Selon une caractéristique importante de l'invention, la dalle (15) comprend donc une structure (16) constituée d'un assemblage de planches (17) de dimensions standards.10 Cet assemblage est illustré en coupe à la figure 4. Ainsi, les différentes planches (17) constituant cet assemblage (16) sont disposées avec leur axe longitudinal parallèle au plan (20) de la dalle (15). Les planches (17) sont assemblées entre elles par leur largeur (h). Selon une caractéristique importante, les planches (22, 23) sont alternativement décalées les unes par rapport aux autres, et selon une direction (7) perpendiculaire au plan (20) de la dalle (15).20 Autrement dit, la structure de planche présente une hauteur (H) supérieure à la largeur (h) d'une planche unique (17), ce qui confère à cette structure le comportement équivalent à celui d'une poutre d'épaisseur très supérieure à celle d'une planche standard, cette épaisseur étant obtenue par décalage des planches.25 En pratique, les différentes planches (22, 23) sont décalées les unes par rapport aux autres d'une distance sensiblement égale à la moitié de leur largeur (h). La structure complète présente donc une épaisseur sensiblement égale à une fois et demi la largeur (h) d'une planche (17). Comme la résistance en flexion d'une poutre est proportionnelle au cube de son épaisseur, la poutre composite d'épaisseur (H) constituée par la structure (16) présente des propriétés de résistance à la flexion deux fois supérieures à celles qu'aurait une poutre de même largeur, mais d'épaisseur (h) égale à celle d'une planche unitaire (17). Les différentes planches (22, 23) sont assemblées entre elles par vissage ou clouage, comme par exemple illustré à la figure 4. Dans ce cas, chaque planche (22) est vissée ou clouée avec les deux planches voisines (23, 24). Bien évidemment, en fonction des capacités de flexion souhaitées, la densité de moyens d'assemblage (26) peut être choisie de façon optimale, et pour répartir la charge ponctuelle (par exemple roue de camion) sur plusieurs planches latérales. La dalle (15) illustrée à la figure 4 présente, au-dessus de la structure (16) de planches caractéristiques, un panneau (30) de répartition, réalisé en bois ou avec une couche de béton. Ce panneau (30) permet de répartir les charges exercées selon un axe perpendiculaire aux planches (17), donc parallèle à la direction de vissage ou clouage des planches sur plusieurs planches voisines (23, 25). Ainsi, lorsqu'un véhicule roule sur la plate-forme constituée par la dalle (15), les efforts exercés perpendiculairement aux planches (17) sont répartis sur plusieurs planches consécutives (23, 25). Cela permet de solliciter davantage de20 planches selon la direction (y), étant entendu qu'il s'agit de la direction selon laquelle la résistance du système de planches unitaires est la plus faible, à cause de la discontinuité de la structure du bois. En pratique, on a obtenu de bonnes résistances aux efforts, typiquement à une charge de 350 kg par mètre carré, à laquelle s'ajoute le poids exercé par une roue de véhicule correspondant à 750 kg, en sélectionnant des planches de section de x 38 mm, assemblées par des vis ou des clous de 4 mm de diamètre et de 100 mm de long, l'ensemble étant recouvert d'un panneau de, par exemple, 27 mm d'épaisseur de type "LVL" ou contre-plaqué.30 Dans une autre forme de réalisation, telle qu'illustrée à la figure 5, le panneau de répartition (40) situé au- dessus de la structure (16) de planches de bois peut être constitué par une couche de béton de renforcement, qui peut avantageusement, mais pas obligatoirement, être comme illustré à la figure 5 coulé directement sur la35 structure (16) de planches en bois. Dans ce cas, le béton vient s'immiscer dans les espaces (42) existants entre les planches décalées (43, 44), ce qui améliore les propriétés de la dalle dans le sens transversal, le béton répartissant mieux la charge ponctuelle. Un système de section composé avec le béton en compression et le bois en traction, peut être obtenu en5 interfaçant des connecteurs de liaison des deux matériaux (vis, tire-fond ou autre). En pratique, pour résister aux mêmes charges que pour l'exemple précédent, on utilisera avantageusement un béton de granulométrie fine d'une densité classique de l'ordre de 2,4.10 Comme déjà dit, les dalles conformes à l'invention peuvent constituer une plate-forme en elle- même, ou être assemblées pour réaliser des plates-formes de très grandes dimensions. On préférera cette seconde solution si l'on souhaite transporter les différents éléments d'un site de fabrication au site d'installation, pour pouvoir utiliser des moyens de transport ordinaires. Ainsi, en pratique, il s'avère avantageux d'utiliser des dalles unitaires de 2 mètres de large et jusqu'à environ 40 m de long, la longueur étant limitée par le transport. Pour obtenir cette dimension, les planches sont clouées ou vissées bout à bout en distribuant les joints préférentiellement dans les zones de moment de flexion faibles. Ainsi des longueurs de planches de 4 ou 5 m permettent de réaliser une dalle sur plusieurs appuis statiques d'un entraxe de 6 m. Les différentes dalles destinées à être associées pour former la plateforme définitive sont montées sur la structure porteuse, comme illustrée aux figures 6 et 7. Ainsi, comme on le voit à la figure 6, deux structures (50, 51) de planches assemblées sont associées au niveau d'une poutre (52) de la structure porteuse. A cet effet, les planches (54, 55) des deux structures porteuses (50, 51) de chacun des panneaux (56, 57) sont découpées au niveau de leur arête inférieure (58, 59) de manière à ce que les planches (60, 61) constituant la partie supérieure de chacune des structures de planches assemblées viennent reposer sur la poutre (52). Des connecteurs métalliques de type vis ou tire-fond (62, 63) servent à la solidarisation des deux structures (50, 51) de planches à la poutre. Dans le cas de figure illustré à la figure 6, le plateau de répartition (53) est unique pour les deux structures (50, 51) de planches qui sont adjacentes, mais il pourrait être remplacé par deux panneaux indépendants. Dans le cas de figure o un élément répartiteur de pression est constitué par une couche de béton (70), et comme illustré à la figure 7, il peut être prévu au niveau de la poutre (72) de la structure porteuse, des lambourdes (73, 74) d'appui sur lesquelles viennent reposer les extrémités latérales (75, 76) des structures (77, 78) de planches assemblées. Les efforts sont alors transmis à la poutre principale dont l'inertie peut être augmentée en liant le matériau béton sur cette poutre. Dans le cas illustré à la figure 7, la partie haute (81, 82) des structures (77, 78) de planches est découpée de telle sorte que la couche de béton (70), coulée directement par dessus les structures (75, 76, 77, 78) de planches, forme un cône (83) prenant appui par sa base sur le sommet de la poutre (72) de la structure porteuse. On prévoit avantageusement un connecteur (85) dont l'extrémité est fixe à l'intérieur de la poutre (72) de la structure porteuse, et qui voit sa partie haute noyée dans la couche de béton (70). On assure par là même un bon ancrage de la30 couche de béton pour réaliser une action composée bois et béton sur la poutre principale (72). On a illustré à la figure 8, un mode de réalisation particulier au niveau de l'association de deux structures (90, 91) de planches assemblées. Dans ce cas, on peut prévoir au niveau des zones de contact de ces deux structures (90, 91), des cales supplémentaires (92, 93) maintenues par vissage et/ou clouage (95) et dont5 l'objectif essentiel est de compenser le décalage des planches et d'éviter ainsi de fléchir la planche unitaire. On réalise en quelque sorte une couture. Comme déjà dit, la dalle de construction conforme à l'invention peut être utilisée non seulement pour réaliser des plates-formes horizontales, dalles, mais également pour constituer des murs ou des parois de bâtiments, comme illustré aux figures 9 et 10. Ainsi, comme illustré à la figure 9, la paroi (100) est constituée de dalles conformes à l'invention dont la structure de planches assemblées (101) est située du côté intérieur du mur, de manière à être apparente, tandis que la partie externe du mur est constituée d'un plateau rigide (102) destiné à répartir les efforts sur une pluralité de planches (103) de la structure (101). Ceci permet ainsi, de répartir les efforts exercés par le vent, dont on sait qu'ils peuvent être particulièrement importants. Ce plateau servira aussi de couche support aux finitions (crépi,20 peinture, etc...). Dans la variante illustrée à la figure 10, la dalle conforme à l'invention comporte au regard de l'extérieur, un plateau répartiteur (110) qui vient au contact de la moitié des planches (111) de la structure (112) de planches assemblées. Ce25 panneau peut être avantageusement espacé pour permettre une ventilation naturelle des planches en cas d'infiltration d'eau. Du côté intérieur du mur de la paroi, une couche d'isolation (l 13) est prévue et, est mise en place sur la face (115) de la structure (112) de planches assemblées, qui regarde l'intérieur du mur. Cette couche d'isolation (113) est recouverte d'une couche (116) de finition et éventuellement d'une couche barrière (117) empêchant le passage de la vapeur en direction de l'isolant. l1 Il ressort de ce qui précède que la structure de dalle de construction conforme à l'invention présente de multiples avantages, et notamment: une grande résistance à la flexion avec une économie de matière grâce à l'utilisation du décalage entre les planches la constituant; - la possibilité de démonter totalement la structure de planches assemblées lorsque la plate-forme ou le bâtiment doit être démontée, ce qui permet la réutilisation des planches qui la constituent ou le recyclage dans une autre industrie (coffrage, emballage, ou poutre en planches...). REVENDICATIONS 1/ Dalle de construction (15), notamment destinée à servir de plancher ou de paroi verticale d'un bâtiment, caractérisée en ce qu'elle comporte: une structure (16) constituée d'une pluralité de planches (17) parallèles, et assemblées entre elles par clouage ou vissage, lesdites planches (17) présentant leur axe longitudinal parallèle au plan de la dalle, lesdites planches étant alternativement décalées les unes par rapport aux autres perpendiculairement au plan de la dalle; - un panneau répartiteur (18), venant au contact d'au moins la moitié desdites planches (17), de façon à répartir sur plusieurs planches, les contraintes exercées sur la dalle, perpendiculairement à celle-ci. 2/ Dalle selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un deuxième panneau est disposé sous les planches (17) renforçant encore davantage ladite dalle. 3/ Dalle selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les planches (22, 23) sont alternativement décalées d'une distance correspondant sensiblement à la moitié de leur largeur (h). 4/ Dalle selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'élément répartiteur est constitué par un panneau de bois (30). / Dalle selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que l'élément répartiteur est constitué par une couche ou plaque de béton (40). 6/ Dalle selon la revendication 5, caractérisée en ce que la plaque ou couche de béton (40) est coulée sur la structure (16) constituée d'une pluralité de planches. 7/ Dalle selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'espace compris entre l'élément répartiteur et la structure constituée de la pluralité de planches contient un matériau isolant thermique ou acoustique. 8/ Assemblage de dalles selon l'une des revendications 1 à 7, destinées à être mises en place sur une structure porteuse formée de poutres (52), caractérisé en ce que chaque dalle (50, 51) présente une découpe apte à permettre l'agencement de ladite dalle avec les poutres (52).