Brevet FR3118080A1 — publié le 20220624

L’invention concerne un procédé de construction, comprenant la réalisation d’au moins une dalle (1’) préfabriquée au moins en partie en usine selon les étapes chronologiques suivantes : - pose de raidisseurs (2) métalliques sur des cales (6), préalablement posées sur une table de préfabrication (T) ; - coulée d’une dallette (3) de béton, en faisant émerger les raidisseurs (2) au-dessus du béton ; - préparation de pains de bois (p1-p3) ; - pose des pains de bois entre les raidisseurs (2) émergeant de la dallette (3) de béton, en laissant un espace entre les pains de bois (p1-p3) adjacents ; - séchage de la dalle (1’) semi-finie non précontrainte; - livraison de la dalle (1’) semi-finie sur chantier ; - coulée sur chantier d’une dalle de compression (30) en béton sur la dalle (1’) semi-finie et coulée simultanée de nervures (n1-n6) entre les pains de bois (p1-p3), en noyant les raidisseurs (2) en totalité pour former un plancher. Figure pour l’abrégé : Fig 12 Procédé de construction comprenant la réalisation d’au moins une dalle en béton et en bois non précontrainte, et dalle en béton et en bois La présente invention concerne le domaine technique de la construction de bâtiments, et plus particulièrement la construction en béton armé à partir d’éléments de construction préfabriqués en partie ou en totalité, et plus particulièrement de dalles en béton et en bois pour fabriquer des planchers. ART ANTERIEUR Il est connu de l’état de la technique plusieurs façons de traiter un plancher béton. Les deux solutions les plus courantes sont : - le coulé en place, c’est-à-dire sur un chantier, en utilisant des coffrages, - l’utilisation de prédalles fabriquées généralement en usine, en dehors du chantier. Le coulé en place présente l’inconvénient du temps et de la main d’œuvre nécessaires pour sa mise en œuvre. Notamment, un temps important est indispensable pour le séchage du béton avant que la construction d’un plancher supérieur puisse être commencée. Les dalles fabriquées en usine, appelées également des prédalles, permettent de pallier les inconvénients du coulé en place. Il existe notamment des dalles alvéolées ou des dalles allégées, appelées communément dalles élégies, qui ont une apparence peu esthétique. En outre, ces dalles alvéolées ou élégies ne permettent pas d’intégrer facilement des réservations pour les conduites d’eau, de ventilation, les câbles électriques etc. De ce fait, l’utilisation des dalles alvéolées ou élégies est généralement limitée aux bâtiments industriels ou aux parkings. Ainsi, il existe le besoin d’adapter des prédalles à l’utilisation pour des logements et des bureaux. Les exigences écologiques deviennent de plus en plus importantes dans le bâtiment. Ainsi, l’émission de CO 2 pendant la construction doit être limitée. Cependant, le ciment nécessaire à la fabrication du béton demeure une source importante d’émission de CO 2 . On conçoit donc que la diminution d’utilisation de ciment est souhaitée. De plus l’introduction de matériaux biosourcés, tels que des panneaux isolants à base de fibres végétales, dans les dalles permet une diminution supplémentaire de l’empreinte CO 2 du plancher fini. La publication DE102004059590 décrit un procédé de construction d’un plafond élégi, comprenant des corps creux visant à alléger la construction. Les corps creux ont une forme de U inversé ou une forme ondulée. Les corps creux peuvent être en métal, plastique, bois, panneaux de particules ou carton ondulé. Les corps creux laissent des vides dans la dalle, ce qui n’est pas entièrement satisfaisant en termes de résistance mécanique, et de performances acoustiques et thermiques. Lorsque des ouvriers marchent sur le chantier, ils risquent de déformer les corps creux, avant leur recouvrement par une dalle de compression. La publication GB1401439 décrit un procédé de construction d’une dalle élégie, comprenant des blocs légers visant à alléger la construction. Les blocs situés aux extrémités de la dalle sont prévus avec une hauteur inférieure à celle des blocs situés entre les extrémités. Les blocs légers peuvent être en polystyrène. Le polystyrène n’est pas entièrement satisfaisant en termes de résistance mécanique et d’empreinte écologique. Les blocs légers peuvent être remplacés par des corps creux en laine de bois, métal ou carton. Comme dans l’exemple précédent, les corps creux ne sont pas satisfaisants. En outre, le métal n’est pas entièrement satisfaisant en termes de coût, d’empreinte écologique, et de performances acoustiques et thermiques. La laine de bois et le carton ne sont pas entièrement satisfaisants en termes de résistance mécanique, et de performances acoustiques et thermiques. La publication WO2019/086791 appartient à la demanderesse et décrit un procédé de fabrication d’une dalle, avec coulée d’une dallette de béton, puis pose de raidisseurs métalliques dans la dallette de béton encore frais. Cependant, des efforts importants sont nécessaires pour faire pénétrer les raidisseurs dans le béton frais. De plus, le positionnement des raidisseurs dans la dallette de béton frais impose de respecter un minutage serré, avant séchage et durcissement de la dallette, pour éviter que les nervures ne soient coulées sur une dallette dont le séchage est trop avancé. Cette contrainte est d’autant plus avérée lorsque le béton utilisé est un béton dit bas carbone, dont le temps de séchage est particulièrement court, de l’ordre d’une vingtaine de minutes. Dans ce cas, un risque réside aussi dans la manutention du béton qui risque de sécher dans la benne, rendant impossible son coulage. En outre, le positionnement des raidisseurs « à l’aveugle » dans la dallette de béton frais peut manquer de précision. Par conséquent, ce procédé de fabrication est contraignant car il impose d’être mis en œuvre dans des usines automatisées, équipées de systèmes à carrousels, qui permettent de garantir un temps d’exécution rapide, c’est-à-dire inférieur au temps de prise du béton. Cet objectif ne peut pas être atteint lorsque le procédé de fabrication est manuel ou semi-automatique. L’un des buts de l’invention est donc de proposer un procédé de construction perfectionné, le procédé comprenant la réalisation d’au moins une dalle en béton et en bois, cette dalle pouvant être préfabriquée en tout ou partie en usine, afin de convenir aussi bien à une fabrication automatisée qu’à une fabrication manuelle permettant d’élargir le panel des utilisateurs. La dalle issue du procédé doit être esthétique, résistante, facile à poser, écologique à produire, et présenter de bonnes performances acoustiques et thermiques. Un autre objectif de l’invention est de réduire drastiquement le bilan carbone de la dalle en béton en y rajoutant suffisamment de matériau biosourcé, sans nuire à ses performances techniques. Un autre objectif de l’invention est de faciliter l’intégration des réservations pour des conduits et câbles, et ainsi permettre d’utiliser le procédé selon invention dans la construction de bâtiments, notamment de logements. A cet effet, une première variante de l’invention a pour objet un procédé de construction comprenant la réalisation d’au moins une dalle préfabriquée au moins en partie en usine selon les étapes chronologiques suivantes : ­ pose de raidisseurs métalliques sur des cales, préalablement posées sur une table de préfabrication ; ­ coulée d’une dallette de béton, en faisant émerger les raidisseurs au-dessus du béton ; ­ préparation de pains de bois ; ­ pose des pains de bois entre les raidisseurs émergeant de la dallette de béton, en laissant un espace entre les pains de bois adjacents, les pains de bois étant posés dans le béton encore frais pour obtenir une dalle semi-finie ; ­ séchage de la dalle semi-finie, non précontrainte, constituée de la dallette de béton, des raidisseurs, des cales et des pains de bois ; - livraison de la dalle semi-finie, non précontrainte, sur chantier ; - coulée sur chantier d’une dalle de compression en béton sur la dalle semi-finie et coulée simultanée de nervures de béton entre les pains de bois, en noyant les raidisseurs en totalité pour former un plancher. A cet effet également, une seconde variante de l’invention a pour objet un procédé de construction, comprenant la réalisation d’au moins une dalle selon les étapes chronologiques suivantes : ­ pose de raidisseurs métalliques sur des cales, préalablement posées sur une table de préfabrication ; ­ coulée d’une dallette de béton, en faisant émerger les raidisseurs au-dessus du béton ; ­ préparation de pains de bois ; ­ pose des pains de bois entre les raidisseurs émergeant de la dallette de béton, en laissant un espace entre les pains de bois adjacents, les pains de bois étant posés dans le béton encore frais ; ­ coulée de nervures de béton entre les pains de bois, en noyant les raidisseurs au moins en partie, la coulée des nervures étant réalisée sur la dallette de béton encore frais pour obtenir une dalle finie; ­ séchage de la dalle non précontrainte constituée de la dallette de béton, des raidisseurs, des cales, des pains de bois et des nervures en béton ; - livraison de la dalle finie, non précontrainte, sur chantier ; et - coulée d’une dalle de compression en béton sur la dalle finie pour former un plancher. En pratique, le procédé comprenant la pose de raidisseurs puis la coulée d’une dallette de béton est plus simple à réaliser et permet de positionner les raidisseurs avec une plus grande précision, en comparaison avec un procédé comprenant la coulée de la dallette puis l’incorporation de raidisseurs dans l’épaisseur de la dallette de béton encore frais, tel que décrit dans la publication WO2019/086791 de la demanderesse. Dans ce dernier cas, la pose des raidisseurs nécessite des efforts importants, un minutage serré, et peut manquer de précision. La première variante du procédé a l’avantage de pouvoir être mise en œuvre dans tout type d’usine automatisée et non automatisée, puisque la coulée des nervures est différée et effectuée sur chantier, simultanément avec la coulée de la dalle de compression. Cette technique ne rallonge pas le temps de travail sur site. Cependant, la dalle semi-finie ayant des performances techniques moindres que celles d’une dalle finie, doit être étayée sur chantier avant le coulage de la dalle de compression. La seconde variante du procédé est quant à elle particulièrement bien adaptée à la réalisation sur un carrousel dans une usine automatisée. En effet, la pose des raidisseurs, la coulée de la dallette de béton, la pose des pains de bois, et la coulée des nervures peuvent être réalisées sur une même table de préfabrication, mobile entre différents postes d’un carrousel. Les pains de bois sont plus denses, plus isolants et plus résistants (aux contraintes mécaniques, au feu et à l’humidité), en comparaison avec de la laine de bois, du polystyrène ou du carton. En outre, ils constituent des blocs pleins qui comblent les vides entre les nervures, à l’inverse des dalles élégies existantes. Selon d’autres caractéristiques avantageuses de l’invention, prises isolément ou en combinaison, et en fonction de la variante de l’invention considérée : - La pose des pains de bois est réalisée sur la dallette de béton encore frais. Cela permet de renforcer l’adhérence entre les pains de bois et la dallette. - La coulée des nervures de béton entre les pains de bois, en noyant les raidisseurs au moins en partie, est réalisée sur la dallette de béton encore frais dans la seconde variante de l’invention. Cela permet d’assurer la cohésion entre les nervures et la dallette. - La préparation des pains de bois comprend une opération de découpe. En particulier, cette découpe vise à ce que les pains de bois présentent des dimensions adaptées à l’écartement prédéfini entre raidisseurs et à la largeur prédéfinie des nervures. - L’opération de découpe des pains de bois est effectuée par jet d’eau. En alternative, l’opération de découpe peut être réalisée par d’autres techniques connues. - La préparation des pains de bois comprend une opération de fraisage pour former des logements de réception de gaines, en particulier de gaines électriques. Les pains de bois peuvent être munis de logements ayant différents trajets et différentes profondeurs selon le nombre de gaines à intégrer. Un même logement peut avoir des profondeurs variables pour accueillir trois gaines, puis deux, puis une seule, en fonction du plan de cheminement des gaines. - La préparation des pains de bois comprend une opération de marquage des logements de réception de gaines, pour identifier chacune des gaines. Cela facilite le positionnement des gaines en usine ou sur le chantier. - La préparation des pains de bois comprend une opération de marquage d’informations représentatives de leur position au sein de la dalle, et des gaines destinées à être intégrées dans les pains de bois. Cela facilite la pose des pains de bois dans la bonne position sur la dallette, et la mise en place ultérieure des gaines. - Les opérations de marquage peuvent être réalisées par peinture, gravure, étiquetage, ou tout autre technique. - La préparation des pains de bois peut être réalisée sur une unique machine conçue pour réaliser des opérations de découpe, fraisage et marquage. - Les raidisseurs sont posés sur des cales, qui sont ensuite noyées dans la dallette de béton. - Des éléments additionnels sont positionnés sur, dans ou entre les raidisseurs avant coulée de la dallette, par exemple des évents écarteurs, des tubes de réservation, des pots électriques, ou des organes de levage. - Les évents écarteurs ont une double fonction de positionnement des pains de bois voisins et de circulation d’air à travers la dalle. - Les pains de bois ont une densité comprise entre 80 et 200 kg/m 3 . - Les pains de bois ont une conductivité thermique comprise entre 0,038 et 0,044 W/(m.K). - Les pains de bois sont en fibres de bois. - Le bois est naturel, par exemple en essence de sapin et/ou épicéa, provenant d’exploitations forestières responsables et locales. - Les pains de bois sont découpés à partir de panneaux isolants monocouches en fibres de bois. ­ Le séchage de la dalle est réalisée en étuve. ­ Le séchage de la dalle est réalisée sur une table chauffante. La table chauffante peut être la table de préfabrication, ou bien une autre table. ­ Le séchage de la dalle est réalisée par exposition à la température ambiante, sans moyen de chauffage nécessitant une alimentation en énergie, et donc de manière naturelle. - Le procédé comprend, préalablement à la pose des raidisseurs, une étape d’identification de zones d’interférences entre, d’une part, les nervures, et d’autre part, des réservations prévues dans la dalle. Les raidisseurs métalliques associés aux nervures hors zones d’interférences sont posés avec un écart de référence entre elles. Les raidisseurs métalliques associés aux nervures dans les zones d’interférences sont posés en décalage avec l’écart de référence, pour éviter lesdites interférences. - L’écart de référence entre les raidisseurs métalliques est de l’ordre de 60 cm, tandis que le décalage est de l’ordre de 10 cm d’un côté ou de l’autre. - Le procédé comprend l’étape supplémentaire suivante : pose d’une armature métallique sur la dalle finie ou semi-finie livrée sur chantier et avant la coulée de ladite dalle de compression au-dessus de l’armature et la dalle finie ou semi-finie. - L’armature métallique est un treillis soudé. - Pendant l’étape de coulée des nervures de béton entre les pains de bois, dans la seconde variante de l’invention, les raidisseurs sont noyés seulement en partie dans le béton et émergent au sommet des nervures. - La dallette en béton a une épaisseur comprise entre 4 et 8 cm. - La dallette en béton a une épaisseur moyenne de 6 cm. - La dalle a une largeur allant jusqu’à 3,80 m. L’invention concerne également une dalle semi-finie en béton et en bois, conformément à la première variante du procédé, qui comporte : - des cales ; - des raidisseurs métalliques posés sur les cales ; - une dallette de béton noyant les cales et les raidisseurs au moins en partie ; et - des pains de bois disposés entre les raidisseurs émergeant de la dallette de béton, avec un espace entre les pains de bois adjacents. L’invention concerne enfin une dalle finie en béton et en bois, conformément à la seconde variante du procédé, qui comporte en sus de la dalle semi-finie : - des nervures de béton coulées entre les pains de bois noyant les raidisseurs au moins en partie. Grâce à l’invention, la dalle finie ou semi-finie peut supporter le poids du béton coulé sur chantier (dalle de compression), donner au complexe du plancher (béton de la dallette, pains de bois, béton des nervures, béton de la dalle de compression de bonnes performance acoustiques et thermiques, et disposer d’un bilan très favorable en termes d’émission de CO 2 . Les ouvriers peuvent marcher sur la dalle finie ou semi-finie sur le chantier, sans risquer de la déformer, avant la coulée de la dalle de compression avec ou sans les nervures. Les pains de bois peuvent supporter le poids des ouvriers sans se déformer, ce qui ne serait pas le cas avec des éléments creux ou des matériaux légers. Cela facilite la mise en place des réseaux (électrique, fluides, etc.). DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est réalisée ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : est une vue en coupe d’une dalle finie obtenue par le procédé selon une variante de l’invention ; est une représentation schématique en perspective de la dallette avec les raidisseurs d’une partie de la dalle de la , avant la pose des pains de bois ; est un plan de calepinage comportant des zones d’interférences entre nervures et réservations, lesdites interférences pouvant être évitées par l’utilisation d’une dalle selon l’invention ; est un plan similaire à la , mais avec les nervures déplacées pour éviter les interférences dans une dalle selon l’invention ; est un plan de calepinage représentant une zone dans laquelle une dalle peut être utilisée avec un écart de référence entre nervures ; est un plan de calepinage montrant une zone dans laquelle le décalage de nervures ne permet pas d’éviter les réservations ; est une coupe analogue à la , pour une autre dalle obtenue par le procédé selon l’invention ; est une représentation schématique en perspective d’une dallette et des nervures noyant en partie les raidisseurs, sans montrer les pains de bois de la dalle de la ; est une représentation en perspective d’une autre dalle obtenue par le procédé selon l’invention, surmontée par un treillis et une dalle de compression ; est une vue de dessus de la dalle de la , sans le treillis et la dalle de compression ; est une coupe transversale partielle de la dalle de la , est une vue en coupe d’une dalle semi-finie obtenue par le procédé selon une autre variante de l’invention ; et est une représentation en perspective de la dalle de la , surmontée par un treillis, une dalle de compression et des nervures coulées simultanément à la dalle de compression. Dans un but de simplification, les mêmes éléments portent les mêmes références numériques sur les figures différentes. Procédé de construction, comprenant la réalisation d’au moins une dalle (1’) préfabriquée au moins en partie en usine selon les étapes chronologiques suivantes : ­ pose de raidisseurs (2) métalliques sur des cales (6), préalablement posées sur une table de préfabrication (T) ; ­ coulée d’une dallette (3) de béton, en faisant émerger les raidisseurs (2) au-dessus du béton ; ­ préparation de pains de bois (p1-p3) ; et ­ pose des pains de bois (p1-p3) entre les raidisseurs (2) émergeant de la dallette (3) de béton, en laissant un espace entre les pains de bois (p1-p3) adjacents, les pains de bois (p1-p3) étant posés dans le béton encore frais pour obtenir une dalle (1’) semi-finie ; ­ séchage de la dalle (1’) semi-finie, non précontrainte, constituée de la dallette (3) de béton, des raidisseurs (2), des cales (6) et des pains de bois (p1-p3) ; - livraison de la dalle (1’) semi-finie, non précontrainte, sur chantier ; - coulée sur chantier d’une dalle de compression (30) en béton sur la dalle (1’) semi-finie et coulée simultanée de nervures (n1-n6) de béton entre les pains de bois (p1-p3), en noyant les raidisseurs (2) en totalité pour former un plancher. Procédé de construction, comprenant la réalisation d’au moins une dalle (1) préfabriquée au moins en partie en usine selon les étapes chronologiques suivantes : ­ pose de raidisseurs (2) métalliques sur des cales (6), préalablement posées sur une table de préfabrication (T) ; ­ coulée d’une dallette (3) de béton, en faisant émerger les raidisseurs (2) au-dessus du béton ; ­ préparation de pains de bois (p1-p3) ; ­ pose des pains de bois (p1-p3) entre les raidisseurs (2) émergeant de la dallette (3) de béton, en laissant un espace entre les pains de bois (p1-p3) adjacents, les pains de bois (p1-p3) étant posés dans le béton encore frais ; ­ coulée de nervures (n1-n6) de béton entre les pains de bois (p1-p3), en noyant les raidisseurs (2) au moins en partie, la coulée des nervures (n1-n6) étant réalisée sur la dallette (3) de béton encore frais pour obtenir une dalle (1) finie ; ­ séchage de la dalle (1) finie, non précontrainte, constituée de la dallette (3) de béton, des raidisseurs (2), des cales (6), des pains de bois (p1-p3) et des nervures (n1-n6) en béton ; - livraison de la dalle (1) finie, non précontrainte, sur chantier ; et - coulée d’une dalle de compression (30) en béton sur la dalle (1) finie pour former un plancher. Procédé de construction selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pose de raidisseurs (2), la coulée de la dallette (3) de béton, la pose des pains de bois (p1-p3) et la coulée de nervures (n1-n6) sont réalisées sur une même table de préfabrication (T), mobile entre différents postes d’un carrousel. Procédé de construction selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la préparation des pains de bois (p1-p3) comprend une opération de découpe. Procédé de construction selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la préparation des pains de bois (p1-p3) comprend une opération de fraisage pour former des logements de réception de gaines. Procédé de construction selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la préparation des pains de bois (p1-p3) comprend une opération de marquage des logements de réception de gaines, pour identifier chacune des gaines. Procédé de construction selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la préparation des pains de bois (p1-p3) comprend une opération de marquage d’informations représentatives de leur position au sein de la dalle (1, 1’). Procédé de construction selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que des éléments additionnels sont positionnés sur, dans ou entre les raidisseurs (2) avant coulée de la dallette (3), par exemple des évents écarteurs (4), des tubes de réservation, des pots électriques, ou des organes de levage. Procédé de construction selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend préalablement à la pose des raidisseur (2) : - une étape d’identification de zones d’interférences (ZI) entre, d’une part, les nervures (n1-n16) et, d’autre part, des réservations (r1-r11) prévues dans la dalle (1, 1’) ; et en ce que : - les raidisseurs (2) métalliques associés aux nervures (n2-n4, n8-n11) hors zones d’interférences (ZI) sont posés avec un écart de référence entre elles ; et - les raidisseurs (2) métalliques associés aux nervures (n1, n5) dans les zones d’interférences (ZI) sont posés en décalage avec l’écart de référence pour éviter lesdites interférences. Procédé de construction selon la revendication 10, caractérisé en ce que l’écart de référence entre les raidisseurs (2) métalliques est de 60 cm, tandis que le décalage est de 10 cm d’un côté ou de l’autre. Dalle (1’) semi-finie en béton et en bois, caractérisée en ce qu’elle est obtenue selon le procédé de construction défini dans l’une quelconque des revendications 1 et 3 à 10, et en ce qu’elle comporte : - des cales (6) ; - des raidisseurs (2) métalliques posés sur les cales (6) ; - une dallette (3) de béton noyant les cales (6) et les raidisseurs (2) au moins en partie ; et - des pains de bois (p1-p3) disposés entre les raidisseurs (2) émergeant de la dallette (3) de béton, avec un espace entre les pains de bois (p1-p3) adjacents. Dalle (1) finie en béton et en bois, caractérisée en ce qu’elle est obtenue selon le procédé de construction défini dans l’une quelconque des revendications 2 à 10, et en ce qu’elle comporte : - des cales (6) ; - des raidisseurs (2) métalliques posés sur les cales (6) ; - une dallette (3) de béton noyant les cales (6) et les raidisseurs (2) au moins en partie ; - des pains de bois (p1-p3) disposés entre les raidisseurs (2) émergeant de la dallette (3) de béton, avec un espace entre les pains de bois (p1-p3) adjacents ; et - des nervures (n1-n6) de béton coulées entre les pains de bois (p1-p3) noyant les raidisseurs (2) au moins en partie.