Brevet FR2954948A1 — publié le 20110708

PLANCHER COLLABORANT A RESISTANCE MECANIQUE RENFORCEE DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE L'invention se rapporte au domaine du bâtiment, et plus particulièrement à celui des planchers collaborants comprenant une structure de support en bois portant une dalle en béton. L'invention trouve une application préférentielle, mais non limitative, dans la constitution des planchers d'étages d'immeubles. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE De l'art antérieur, il est connu d'utiliser des planchers collaborants pour la construction d'immeubles. Chaque plancher comprend une structure de support en bois, ainsi qu'une dalle en béton supportée par cette structure de support en bois et raccordée mécaniquement à celle-ci par des moyens métalliques de raccordement. La structure de support en bois est prévue pour limiter la flexion de la dalle en béton, en résistant en traction. Par ailleurs, les moyens métalliques de raccordement empêchent, lors de la flexion du plancher, le glissement relatif entre la structure de support en bois et la dalle en béton, au niveau de leur interface. Classiquement, ces moyens métalliques de raccordement comportent des connecteurs sous forme de vis et/ou de tirefonds. 2 Néanmoins, pour limiter de manière satisfaisante la flexion de la dalle en béton, la résistance en traction de la structure de support en bois doit être élevée, et nécessite par conséquent un dimensionnement important, pénalisant fortement sa masse. Il en résulte une masse globale élevée pour le plancher collaborant, qui le rend non-adapté à la construction d'immeuble présentant un nombre d'étages conséquent, par exemple supérieur à six. EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention a donc pour but de remédier au moins partiellement à l'inconvénient mentionné ci-dessus, relatif aux réalisations de l'art antérieur. Pour ce faire, l'invention a pour objet un plancher collaborant comprenant une structure de support en bois ainsi qu'une dalle en béton supportée par ladite structure de support et raccordée mécaniquement à celle-ci par des moyens métalliques de raccordement. Selon l'invention, ce plancher comporte en outre une armature métallique de résistance en traction intégrée à ladite dalle en béton, ladite armature étant fixée sur lesdits moyens métalliques de raccordement. Ainsi, la limitation de la flexion de la dalle en béton n'est plus conférée uniquement par la structure en bois qui la supporte, mais également par l'armature qui vient, grâce à sa résistance en traction, augmenter la résistance en flexion intrinsèque de la dalle. De plus, grâce à sa fixation sur les moyens de raccordement, par exemple par soudage, l'armature métallique augmente par ailleurs la 3 résistance en flexion/traction de la structure en bois, et inversement. Ces deux entités se comportent en effet comme une structure unique de résistance en traction, capable d'offrir un très bon compromis entre sa masse globale et sa capacité à limiter à la flexion de la dalle béton. Plus précisément, par rapport aux planchers collaborants connus de l'art antérieur, l'invention permet, à masses identiques, de conférer une résistance en flexion accrue au plancher, et, à résistances en flexion identiques, de présenter un plancher de masse globale réduite. Ce dernier cas met en avant une particularité très avantageuse de l'invention, puisque le plancher qui en fait l'objet se révèle alors tout à fait adapté à la construction d'immeuble présentant un nombre d'étages conséquent, par exemple supérieur à six. A titre indicatif, il a été constaté que le plancher collaborant selon l'invention pouvait être utilisé pour la construction d'immeuble présentant un nombre d'étages au moins égal à 8. Il est noté que si l'invention se destine plus particulièrement à la réalisation de planchers d'étages, elle s'applique également pour la réalisation de plancher au sol, pour des immeubles ou des constructions de plain-pied. L'invention offre par ailleurs une grande facilité de mise en oeuvre sur chantier, en particulier en raison du fait que l'armature métallique et la structure de support en bois peuvent être fixées l'une à l'autre avant la mise en place de cette dernière sur le chantier. Cela permet globalement de n'avoir à 4 effectuer que la coulée du béton une fois la structure en bois mise en place, et limite les risques de pause/fixation défectueuses de l'armature métallique. De préférence, ladite armature comporte une pluralité d'ensembles formant chacun une poutre, par exemple prenant chacune la forme d'une structure en treillis. De préférence, il est prévu, dans la dalle en béton entre deux poutres directement consécutives, des évidements remplis par un matériau de remplissage de densité inférieure à celle dudit béton, les évidements étant fermés par ladite structure en bois. Encore plus préférentiellement, la densité de ce matériau de remplissage est aussi inférieure à celle du bois utilisé pour réaliser la structure de support. De préférence, ledit matériau de remplissage est un matériau d'isolation thermique. De préférence, lesdits moyens métalliques de raccordement comprennent une pluralité de connecteurs espacés les uns des autres, chacun orienté sensiblement orthogonalement ou obliquement à l'interface entre la structure de support en bois et la dalle en béton. De préférence, ladite dalle en béton intègre également un grillage métallique disposé au-dessus de ladite armature métallique de résistance en traction. L'invention a également pour objet un immeuble comprenant plusieurs étages dont au moins l'un 30 d'eux comporte un plancher collaborant tel que décrit ci-dessus. De préférence, tous les planchers de l'immeuble sont réalisés selon l'invention. Enfin, l'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un tel plancher 5 collaborant, comprenant les étapes suivantes : - mise en place de la structure de support en bois avec les moyens métalliques de raccordement portant fixement ladite armature métallique de résistance en traction, puis - coulée de béton sur ladite structure de support de manière à noyer les moyens métalliques de raccordement ainsi que l'armature métallique de résistance en traction, de manière à obtenir ladite dalle en béton. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels ; - la figure 1 représente une vue en coupe d'une partie de la jonction entre deux étages d'un immeuble, intégrant un plancher collaborant selon un mode de réalisation préféré de la présente invention ; - la figure 2 est une vue en coupe prise le long de la ligne II-II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en coupe prise le long de la ligne III-III de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en perspective de la partie d'immeuble montrée sur la figure 1, avec une portion de la dalle en béton du plancher qui a été 6 retirée pour rendre visibles d'autres éléments constitutifs de ce plancher ; et - la figure 5 est une vue de dessus du plancher montré sur la figure précédente. EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PRÉFÉRÉS En référence à la figure 1, on peut voir une partie d'un immeuble 1 montrant la jonction entre deux étages successifs Ex et Ex+l, séparés l'un de l'autre par un plancher collaborant 2 se présentant sous la forme d'un mode de réalisation préféré de l'invention. Dans toute la description qui va suivre, on appelle X la direction longitudinale du plancher, Y sa direction transversale, et Z la direction de la hauteur selon laquelle se succèdent les étages, ces trois directions étant orthogonales entre elles. Le plancher collaborant 2 séparant les deux étages successifs Ex et Ex+l est assemblé sur les parois latérales 4 des étages concernés. A cet égard, il est noté que dans le mode de réalisation représenté, la conception de l'immeuble est modulaire, c'est-à-dire que la paroi latérale d'un étage Ex+l est emboitée sur la paroi latérale de l'étage directement inférieur Ex. Ainsi, la paroi latérale 4 de chaque étage est réalisée à partir de plusieurs modules plats 4', chacun emboité sur un module plat 4' de l'étage directement inférieur. Au niveau de la zone d'emboitement 6 entre deux modules 4' superposés selon la direction Z, il est prévu de laisser un espace libre 8 dans lequel est logée une extrémité du plancher 2, permettant le maintien de ce dernier. De préférence, c'est l'ensemble de la 7 périphérie du plancher 2 qui est logée dans des espaces libres 8 formés entre les modules 4' empilés. Il est noté que la zone d'emboitement 6 comprend une partie femelle 6a de section en forme de U et une partie male 6b de forme complémentaire, emboitée dans le creux du U. L'espace libre 8 s'étend alors selon une partie seulement de l'épaisseur des modules 4', en étant initié verticalement à partir de l'extrémité de la branche du U intérieure. En référence à présent conjointement aux figures 1 à 5, il va être détaillé la conception du plancher collaborant 2. Celui-ci comporte tout d'abord une structure de support en bois 10, ou pré-dalle en bois, qui s'étend dans un plan XY, et dont la fonction est de résister à la traction selon les directions X et Y afin de limiter la flexion du plancher. Cette structure pleine 10 peut être réalisée à partir de tout type de bois, par exemple du bois résineux du type sapin, épicéa, ou bien à partir de feuillus du type peuplier. Elle est revêtue, au niveau de sa surface inférieure définissant le plafond de l'étage Ex, d'une ou de plusieurs couches 12 de traitement acoustique, anti-feu, etc., de la même façon que les surfaces intérieure et extérieure des parois latérales 4. Comme cela est visible sur la figure 1, c'est la périphérie de la structure en bois 10 qui est logée dans les espaces libres 8 formés par les modules latéraux 4', afin d'assurer la fixation du plancher selon la direction Z. L'un des autres éléments essentiels du plancher 2 est constitué par une dalle en béton 14 qui 8 est supportée par la structure en bois 10, sur laquelle elle a été coulée. Afin d'éviter le glissement relatif entre la structure 10 et la dalle en béton 14 lors de la mise en flexion du plancher, il est prévu des moyens métalliques de raccordement entre ces deux éléments. Ces moyens comprennent ici des connecteurs en forme de vis et/ou de tirefonds 16 orientés selon la direction Z, c'est-à-dire orthogonalement à l'interface XY entre les entités 10 et 14. Chaque vis 16 présente un corps vissé dans la structure en bois 10, et une tête noyée dans la dalle en béton 14, qui assure également le plaquage de poutrelles 18 contre la surface supérieure de la pré-dalle 10. Les poutrelles 18 font partie intégrante des moyens métalliques de raccordement précités, et sont également noyées dans la dalle en béton afin d'accentuer l'effet d'anti-glissement entre cette dalle 14 et la structure en bois 10. Elles sont de section en forme de U ouvert vers le haut, leur base en appui sur la surface supérieure de la pré-dalle 10 étant traversée par une pluralité de vis 16. Ces vis 16 permettent donc de solidariser les poutrelles 18 à la pré-dalle en bois 10. Il est noté que les poutrelles 18 sont espacées les unes des autres selon la direction X, et s'étendent selon la direction Y en étant éventuellement interrompues selon cette direction, comme cela est parfaitement visible sur les figures 2, 4 et 5. L'une des particularités de la présente invention réside dans la présence d'une armature métallique 20 de résistance en traction intégrée à la dalle en béton 14, donc disposée au-dessus de la 9 surface supérieure de la structure en bois 10. Afin de conférer une résistance mécanique globale très élevée au plancher collaborant 2, cette armature 20 est fixée sur les moyens métalliques de raccordement, et plus précisément sur les poutrelles 18, de préférence par soudage. Dans le mode de réalisation préféré représenté, l'armature 20 comprend une pluralité d'ensembles formant chacun une poutre 22, et s'étendant orthogonalement aux poutrelles 18, c'est-à-dire selon la direction X. Toute conception réputée adaptée par l'homme du métier peut être retenue pour la fabrication des poutres 22. Ici, une structure du type en treillis a été retenue, puisque chaque poutre 22 comporte deux longerons inférieurs 24 et un longeron supérieur 26 s'étendant chacun selon la direction X, avec chaque longeron inférieur 24 relié au longeron supérieur 26 par des tiges 28 formant des triangles adjacents dans le plan défini par les deux longerons concernés. Comme cela est visible sur les figures 4 et 5, les triangles sont agencés en alternance base vers le haut, et base vers le bas. Avec cette configuration, dans laquelle chaque poutre 22 présente une section transversale YZ en forme globale de triangle, les deux longerons inférieurs 24 sont fixés par soudage aux poutrelles 18 sur lesquelles elles reposent, en étant disposées orthogonalement vis-à-vis de celles-ci. Plus précisément, le soudage s'effectue entre la partie inférieure des longerons 24 de section préférentiellement circulaire, et l'extrémité 10 supérieure des branches des U formés par les poutrelles 18. Les poutres 22 sont donc espacées les unes des autres selon la direction Y. Ces espacements sont mis à profit de manière à ce qu'entre deux poutres 22 directement consécutives selon la direction Y, des évidements 30 soient ménagés dans la dalle en béton 14, et remplis par un matériau de remplissage 32 de densité inférieure à celle du béton et du bois employés. Ces évidements 30 se prolongent vers le bas entre les interruptions transversales des poutrelles 18, en étant donc fermés vers le bas par la surface supérieure de la structure en bois 10, et fermées latéralement et vers le haut par la dalle en béton 14. Le matériau de remplissage 32 prend alors la forme de bandes orientées parallèlement aux poutres 22, et s'étendant sur sensiblement toute la longueur X du plancher 2. Il s'agit de préférence d'un matériau d'isolation thermique, afin de conférer une telle fonction au plancher collaborant 2. De façon plus générale, sa densité est inférieure à celles du bois et du béton employés, ce qui permet de réduire encore davantage la masse du plancher, sans affaiblir sa résistance mécanique en flexion. En outre, la dalle en béton 14 est équipée d'un grillage métallique 40 disposé au-dessus de l'armature métallique 20, ce grillage servant essentiellement à assurer une prise satisfaisante du béton, après sa coulée. Le grillage 40 comporte des barres d'armature longitudinales 42, entrecroisées avec des barres d'armatures transversales 44. Il peut être 11 situé à distance ou au contact de l'armature 20, voire être partiellement confondu avec celle-ci. Ce cas de figure est exemplifié par le mode de réalisation préféré représenté, puisque certaines des barres d'armatures transversales 44 remplissent également la fonction de longerons supérieurs 26 des poutres 22. Pour réaliser les poutres 20, les éléments 16, 18 et le grillage 40, il est par exemple envisagé l'emploi d'un acier à béton S235 ou supérieur, tandis que l'isolant 32 est de préférence du polystyrène. Un exemple de procédé de fabrication du plancher collaborant 2 va à présent être décrit. Il débute par la mise en place de la structure en bois 10, portant fixement l'armature 20, sur les modules latéraux 4' de l'étage Ex, avec, de préférence, le grillage 40 également porté fixement par les poutres 22. Ensuite, les modules latéraux 4' de l'étage Ex+l sont assemblés sur les modules 4' inférieurs, ce qui a pour conséquence d'enfermer la périphérie de la pré-dalle en bois 10 dans les espaces libres 8 formés par ces modules. A cet instant, la surface supérieure de la pré-dalle en bois 10 ainsi que les surfaces intérieures des modules latéraux 4' de l'étage Ex+l forment conjointement un coffrage pour la coulée du béton, qui peut donc être initiée après que les bandes de matériau de remplissage 32 aient été disposées de la façon souhaitée sur la pré-dalle en bois 10. La coulée de béton a alors pour conséquence de noyer les têtes de vis 16, les poutrelles 18, les poutres de résistance en traction 22, et les bandes de matériau de remplissage 12 32, pour ensuite obtenir ladite dalle en béton 14. Une partie de celle-ci peut d'ailleurs également venir combler les espaces libres 8 de la paroi latérale 4, si ces espaces n'ont pas été préalablement entièrement comblés par la structure en bois 10. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme du métier à l'invention qui vient d'être décrite, uniquement à titre d'exemples non limitatifs. 15 REVENDICATIONS1. Plancher collaborant (2) comprenant une structure de support en bois ainsi qu'une dalle en béton (14) supportée par ladite structure de support et raccordée mécaniquement à celle-ci par des moyens métalliques de raccordement (16, 18), caractérisé en ce qu'il comporte en outre une armature métallique (20) de résistance en traction intégrée à ladite dalle en béton (14), ladite armature étant fixée sur lesdits moyens métalliques de raccordement (16, 18). 2. Plancher selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite armature (20) comporte une pluralité d'ensembles formant chacun une poutre (22). 3. Plancher selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est prévu, dans la dalle en béton (14) entre deux poutres (22) directement consécutives, des évidements (30) remplis par un matériau de remplissage (32) de densité inférieure à celle dudit béton, les évidements (30) étant fermés par ladite structure en bois (10). 4. Plancher selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit matériau de remplissage (32) est un matériau d'isolation thermique. 5. Plancher selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que 14 lesdits moyens métalliques de raccordement comprennent une pluralité de connecteurs (16) espacés les uns des autres, chacun orienté sensiblement orthogonalement ou obliquement à l'interface entre la structure de support en bois (10) et la dalle en béton (14). 6. Plancher selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite dalle en béton (14) intègre également un grillage métallique (40) disposé au-dessus de ladite armature métallique (20) de résistance en traction. 7. Immeuble (1) comprenant plusieurs étages dont au moins l'un d'eux comporte un plancher collaborant (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Procédé de fabrication d'un plancher collaborant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant les étapes suivantes : - mise en place de la structure de support en bois avec les moyens métalliques de raccordement portant fixement ladite armature métallique de résistance en traction, puis - coulée de béton sur ladite structure de support de manière à noyer les moyens métalliques de raccordement ainsi que l'armature métallique de résistance en traction, de manière à obtenir ladite dalle en béton.30