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Plancher à collaboration bois-béton
La présente invention concerne la réalisation ou le renforcement
de planchers formés sur deo poutreg de bois. Elle s'applique notamment
lorsque de telles poutres peuvent être amenées ~ur le chantier
d~une construction exi~tante à rénover, trans~ormer, ou consolider,
de telles constructions pouvant être par exemple des batiments
d'habitation, des ateller~, de~ passerelles ou des ponts.
Le principe du plancher à collaboration bois-béton est connu.
Son profil résistant est un profil en T dont la partie inférieure
est une poutre de bois et la partie supérieure une dalle, généralement
de compression, en béton. Cette dalle a été coulée sur un coffrage
perdu ou non, disposé sur les poutres ou entre elles.
Z La collaboration entre le bois et le béton est assurée par
des connecteurs métalliques dont la rigidité et l'enca~trement
dans le bois et le béton empêchent tout dépla¢ement relatif des
constituants dans le senq de la portée, c'est-à-dire dan~ la direction
longitudinale des poutre3. La répartition des connecteurs est semblable
. à celle des étriers dans une poutre de béton armé.
Un treillis de répartition constitué d'acier et noyé dans
le béton assure la résistance de la dalle aux poinçonnements et
à la flexion transversale.
En ce qui concerne la résistance des matériaux le~ poutres
composites constituées par ce profil en T sont le plus souvent
en appui simple sur leurs extrémités. Ce cas est le plus simple
et sera consldéré ci-après à titre d'exemple, étant entendu que,
si les poutres sont localement encastrées ou port,ent Aur des appuis
intermédialres, les efforts sont localement inversés. Dans ce cas
slmple les poutres composltes travaillent en flexion simple. Leur
fibre neutre se situe de préférence au voisina~e du coffrage perdu,
les dlmen~ions du bois et du béton étant ¢holsles en conséquence.
Le béton travaille en compression, le bois e~ tractlon, selon la
dlrection longltudlnale, et le connecteurs supportent les efforts
internes de clsaillement qui s'exercent entre bois et béton selon
la m~me dlrection.
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~ Dans un premier plancher connu de ce type les connecteurs
L~ sont constitués par deq clou~ verticaux enfoncés partiellement
Ss dans les faces supérieures des solives a travers le coffrage avant
~ le coulage de la dalle. La tête et la partie supérieure de chacun
-~ 5 de ces clous est noyée dans le béton lor~ de ce coulage. Vn tel
~i~ plancher est décrit dans un art~cle de Godycki et autres "Verbunddecke
aus Holzrlppen und Betonplatte~' (Bauingenieur 59 ~1984) 4~7-483,
~ Springer-Verlag, Républiqua Fédérale Allemande). De tels connecteurs'~ présentent l~inconvénient que leurs tronçons médian et inférieur
fléchissent fa¢ilement sous les efforts longltudinaux internes
~ précédemment mQntionnés. Ils s'inclinent alor~ dans le ~olq. Cette
¦ flexion des ¢onne¢teur~ entra~ne une déformation du plan¢her et
une diminution da sa ré~istan¢e.
Dans un se¢ond plancher connu les connecteurs sont également
métalliques et ils sont rigides. Ils sont formés par des plaqueq
de ¢onnexion ¢on~ituées de tôle et s'étendant verticalement et
longitudinalement au contact des deux flancs de ¢haque poutre.
De~ dents de clouage horizontales transversales pointues peuvent
être formées par dé¢oupage et pliage à l'horizontale de ¢ertaines
zones de chaque telle plaque. Elle~ pénétrent dans le flanc des
poutres pour fixer la plaque lors d'une opération qui p0ut être ~ ~-
appelée "clouage". Cette opération peut cependant au3si être réalisée
à l'aide de clous ordinaires horizontaux tran3versaux traver3ant
la plaque. La partie supérieure de la plaque déborde au dessus
de la poutre et est découpée pour former des dents de connexion
vertlcales pointues qui traversent le coffrage lorsque celui-ci
est posé sur ces poutres et qui sont ensuite noyéas dans le béton
de la dalle.
Un tel second plancher est évoqué sans être préci~ément décrit
dans le do¢ument de brevet européen EP-Al-0104629 (Poutanen, Tuomo
Tapani).
si Ce second plancher connu présent-e notamment l'avantage que -~
, la forme des connecteur~ donne à chacun d'eux une grande raideur
d'ensemble vis-à-vis des efforts de flexion con~titués par le3
efrorts internzs longitudinaux précédemment mentionnés. Mais il
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présente divers inconvénients parmi ceux qui vont être indiqués.
1 Si, pour l'opération de clouage précédemment mentionnée, on
utilise des dents de clouage préalablement formées par découpage
~ et pliage de certaines zones de la plaque, cette opération nécessite
i 5 l'utilisation d'une pre~3e capable d'exercer un effort important.
S'il s'agit d'une ¢onstruction neuve elle peut être a3sez
j aisément effectuée à l'aide d'une grosse precse disposée à demeure --
dans un atelier. Mais le stockage et la manutention des poutre3 -~
deviennent délicats après cette opération notamment en raison de - -
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la raibls raideur des dents de connexion et des plaque3 dans le
sens transversal. Si au contraire on utilise des poutres qui sont
déJà en place, il est généralement difficile de mettre en oeuvre
une telle grosse presse au contact de ces poutres. Si enfin l'opération
-~ de clouage est réalisée à l'alde de clous ordinaires, ces clou~
peuvent fléchir dans le bois.
¦ 2 Les dents de connexion ~orment des groupes au sein de chacun
desquels elles 9H succèdent longitudinalement à petit intervalle.
Lors du coulage de la dalle les granulatq du béton s'insérent diffici-
lement entre deux dents sucoessives ce qui affaiblit le béton dans
une zone où il est fortement ~ollicité par le connecteur.
3 La liai~on entre la plaque et la poutre ne peut être parfaitement
rigide. En effet ~i les dents de clouage sont formées à la ~abrication -
du connecteur dan~ des plans verticaux transversaux par pliage
de la tôle autour d'une ligne de pliage verticale, les efforts
longitudinaux er; service peuvent les faire facilement plier autour
de cette ligne. Si ces dents sont rormées dans des plans horizontaux
par pliage autour de lignes horizontales longitudinales, ces dents
ne présentant qu'une surface d'appui trè~ petite sur le bois dan3
le sen longitudlnal, cette 3urface oorrespondant à l'épai~seur
de la tôle, et il en résulte que le9 efforts longitudinaux appliqués
en service peuvent facilement pou~er ces dents à travers le bois.
4 Si on n'accepte pa~ que le coffrage de la dalle soit percé par
les dents de connexion lors de la mise en place de ce co~frage,
et si on pré~ére alors con~qtituer le co~rage par des plaques de
coffrage posées chacune sur les bords de deux poutres adjacentes,
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la présence des plaques de connexion qui sont clouées sur les flancs
; des poutres et qui débordent localement au dessus de cslle-ci est
gênante pour poser les plaques de coffrage sur les poutreq.
5 La partie inférieure des plaques reste apparente, ce qui nuit
5 à l'homogénéité esthétique du bois.
6 Les plaques étant apparentes et pénétrant dans les flancs des
poutres, la connection est exposée aux élévations de températures ~ -
produites par un incendie. Elle présente donc un degré de sécurité
qui n'est pas satiqfaisant.
, 10 La présente invention a pour but de réaliser de manière écono-
3~ mique un plancher à collaboration bois-béton de ré~istance accrue.
¦ Elle a plu8 particulièrement pour but de réaliser des connecteurs
; et de le~ mettre en service dans un tel planoher d'une manière
simple et efficace qui évite les inconvénient~ indiqués ci-deqsus.
~ Le plancher ~elon l~invention comporte certains éléments
3 15 qui sont analogues à dss éléments du plancher connu à connecteurs
métalliques rigides précédemment décrit. Ce sont des poutres de
bois s'étendant selon une direction longitudinale et se succèdant
selon une directlon transversale dans un plan de poutraison sensi-
blement horizontal, ces poutres reposant sur des appùis pour supportar
20 le plancher, chacune d'elles pré~entant une face supérieure, une
face inférieure et deux flancs latéraux,
- une dalle de béton formée 3ur ces poutres pour constituer la
~ surface du plancher et partl¢lper à la résistance de c81ui-ci, ':.
.
- et des conneoteurs encastrés chacun d'une part par un tronçon
inférleur dans l'une de ces poutres d'autre part par un tronçon
supérleur dans cette dalle, ces connecteurs présentant une raideur
~ leur permettant, sans déformation sensible, de transmettre, entre ~`
1 le béton de ladite dalla et le bois desdites poutres, les effortslongitudinaux internes qui résultent des charges de flexion appliquées ~ -
au plan¢her.
¦ Par rapport à ce plancher connu le plancher selon l'invention
J est caractérisé par le ~ait qus chacun desdits connecteurs à la
¦ forme d'un tube, ledit tronçon inférieur de ce tube occupant un
logement creusé dans le bois de la ~ace supérieure d'une dite poutre
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1 3 2 ~
de manière que ce tronçon constitue, vis-à-vi~ desdits efforts --
longitudinaux internes, une surface étendue d'appui de ce tube
sur la paroi de ce logement,et qua la raideur de ce tube répartisse
ces efforts sur toute cette surface d'appui. Ce tube sera appelé ~
ci-après tube connecteur. f -
Selon l'invention on peut adopter de plu~, au moins dans
certains cas, les di~poqitions pré~érées suivantes : ;
- Ledit logement et ledlt tronçon inférieur dudit tube connectsur
~ sont réalisés de manière que la paroi extérieure de C8 tronçon ~,
j 10 soit en appui permanent sur sen3iblement toute sa surface contre
,~ la paroi de ce logement.
7 - Ce logement est réalisé sous la forme d'une rainure laissant
subsister un noyau du bois de ladite poutre.
- Le dlamètre dudit tube connecteur est suffisant pour permettre -
au béton de pénétrer sans ségrégation ~ensible dans l'espace intérieur
audit tronçon supérieur de ce tube lors du coulage de ladite dalle
de béton, de manière à renforcer l'encastrement de ce tronçon dans
cette dalle après durci~sement du béton.
- Ledit tube connecteur est constitué d'un matériau pré~entant
une rési~tance mécanique supérieure et/ou plus homogène que celles
du bois desdites poutres et du béton de ladite dalle.
- Ledit tube connecteur présente des génératrices verticales et
, une section clrculaire de manière à en permettre une fabrication
simple et a permettre une réalisation facile de 30n logement dans
ladite poutre de bois. ~,
- Son diamètre est compris entre 30 et 130mm et de préférence entre 40
,, et 100mm environ. ~- ,
- Sa hauteur est comprise entre 6 et 15cm et de préférence entre ô ,
; et 12cm environ. ~-
- Ledit tronçon in~érieur dudut tube connecteur pénétre dans la
face supérieure de ladite poutre de bois ~ur une ~raCtiQn inférieure ,~
; à la moitié de la hauteur de cette poutre. ~,~
- Il présente un diamètre inférieur a la largeur de cette poutre
~elon ladita direction transversale, et son dit tron,con inférieur
, 35 reste à di~tanoè des ~lancs de cette poutre de manière à être protégé
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- 6 - ~ 3~
contre la chaleur et/ou la corroqion par une épaisseur de bois
à partir de cee flanc~. Cette dernière digposition permet par ailleurs
~ de poser entre les poutres de3 plaques de coffrage rectangulaires
- qui s'appuient sur les bords de ces poutres.
Lors de la réali~ation d'un tel plancher on met en place
I le~dites poutres selon ladite direction longitudinale qui est hori-
-~ zontale. On qe procure lesdits tubes connecteurs qui sont par exemple
métalliques. Leurs tronçons inférieurs sont enfoncés dans des rainures
prévues à cet effet dans les faces supérieures des poutres, leurs
axeq étant verticaux. Leurs tronçons supérieurs sont ensuite noyés
dans le béton lors du coulage de la dalle. Leur rôle est d'empêcher
le déplacement horizontal relatif de~ poutres en bois et de la
dalle en béton lorsque le plancher est soumis à des efforts de
flexion. Leur efficacité est assurée par le fait que, noyés dans
~ 15 le béton, il9 gardent dans leurs troncons supérieurs une po~ition
,~ et une orientation constantes imposées par la rigidité du béton
-~ et que leur forme tubulaire leur assure une rigidité propre suffisante
pour d'une part ne pas ~e déformer dans leur tronçon médian s1tuée
au voisinage de l'interface bois-béton et d'autre part ne pas créer
un effet de coln dans leur liai~on avec le bois. Ils appliquent
alors sur ce dernier une contrainte qui est répartie aussi uniformément
que possible sur toute la profondeur de leurs logements. Par ailleurs
la forme tubulaire du connecteur et sa disposition verticale permettent
d'obtenir la résistance souhaitable du plancher a la flexion avec
un nombre de connecteurs et une quantité de métal lnférieurs à
ce qui serait nécessaire avec d'autres procédés.
A l'aide des figures schématiques ci-~ointes on va décrire
plus particulièrement ci-apres, a titre d'exemple non limitatif,
comment la présente invention peut être mise en oeuvre dans le ~ -
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cadre de l'exposé qul en a été donné ci-dessus. Lorsqu'un même
; élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par
le même ~igne de référence.
Le mode de mise en oeuvre décrit comporte les di~positions ~ -
7 mentionnées ci-dessu~ comme pré~érées selon la pré~ente invention.
Il doit être compriC que les éléments mentionnés peuvent être remplacés - ~-
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par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques.
La figure 1 représente une vue d'un plancher selon l'invsntion
, en coupe partielle par un plan vertical longitudinal.
¦ La flgure 2 représente une vue partielle du même plancher
en coupe par un plan vertical transversal II-II de la figure 1.
La figure 3 représente une vue en perspective d'un tube connec-
teur de ce plancher, avant l'incorporation de ce tube connecteur
~' dans ce plancher.
Conformément aux figures 1 et 2 le plancher donné à titre
1 10 d'exempls comporte des pou~res de bois ou solives telles que 2
¦ qui peuvent etre massives ou lamellées-collées, et qui ~'étendent
longltudinalement de même que leur3 fibres. Un coffrage perdu 4
de type connu ~'appuie sur ces poutres. Une couche d'isolation
phonique et thermique 6 est posée sur ce coffrage, étant entendu
que cette couche peut être omise san~ perte des avantages spécifiques
de la présente invention. Une dalle de béton 8 e~t coulée sur cstte
couche. Elle est armée de manière connue par un treillis métallique
de répartition qui comporte des armatures transversales telles
que 10 et des armatures longitudinales telles que 12. L'entre axe
entre poutres peut être de 0,6 à 1,2 m environ, par exemple 0,7m.
Des tubes connecteurs 14 s'étendent vertlcalement et présentent
chacun un tronçon inférieur 14B enca~tré dans une poutre 2, et
un tronson supérieur 14A encastré dans la dalle 8 ju~que par exemple
a 2 cm de la face supérieure de celle-ci. Le treillis 10, 12 est
po3é sur ces tubes connecteurs ce qul permet de maintenir son altitude -
avant et pendant le coulage de ¢ette dalle. De tels tubes connecteur~
pourraient pré~enter aussi un tronçon intermédiaire non encastré
au niveau du coffrage 4 et de la couche d'isolation 6.
Le coffrage 4 et la couche d'isolation 8 ont été percés de
trous 5 qui sont plu8 larges que le~ tubes connecteurs pour que,
lors du coulage de la dalle, le béton les remplisse sans ségrégation
de part et d'autre des parois des connecteurs 14. Le diamètre de
chaque trou dans le co~frage 4 est cependant suffisamment limité
pour que le bord de ce dernier s'appuie sur la poutre 2 sur tout
le tour du trou. ;-
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Les tubes connecteurs 14 ont une section circulaire de 40
a 100 mm de diamètre selon la portée des poutres et une hauteur
de 8 à 12cm. L'épaisseur de la tôle qui les constitue e~t par exemple
de 2mm.
7 5 Ils sont encastré~ dans le boiq par enfoncement à force dans
une rainure circulaire 15 qui con~titue ledit logement et qui a
été préalablement creusée dans la poutre au moyen d~un outil du
- type scie-cloche. La profondeur de la rainure 15 est par exemple
de 4cm.
Les diamètres extérieur et intérieur de cet outil sont par
exemple choi~is exactement égaux à ceux des tube~ connecteurs,
, ~ .
ce qui néces~ite ensuite l'application d'une force verticale moderée
pour enfoncer ces tubes.
Dan~ ces conditions l~emploi d~une colle pour lier le connecteur
au bois appara~t généralemert inutile.
Les tubes oornecteurs sont réalisés en acier de construction. ~ -
Ils pourraient l'être en d'autres matériaux a résistance mécanique ~;
grande et homogène, tels què des résines armées de fibres de verre,
par exemple.
Ils sont encastrés dans le béton de la dalle par le coulage
de ce béton qui se répand à l'extérleur et à l'intérieur du tube. : -
Cet encastremert dans le béton étant un encastrement parfait, et
la rigidité des tubes étant très grande, ils ne créent pratiquement
aucun effet de coin dans le bois, c'est-a-dire que les e~forts
de cisalllemerlt au nlveau de la llaison bols-béton se transmettent
; sous la forme d'une presslon latérale uniforme du métal sur le
bols.
Un glissemYnt vertical entre la dalle de béton et le connecteur ~-
pourrait se produire par exemple en présenoe de chargeq alternative~
a grande fréquence. Il est empêché en lai3sant simplement les bavures
de sciage des tubes sur la tranche supérieure par exemple. Il pourrait
, l'être aussi en y soudant les armatures.
En variante, il doit être compri que les tubes connecteurs
cylindriques à section circulaire pourraient être réalisés sou~ -
la forme de tubes fendus selon une génératrice de manière à pouvoir
" s'adapter aisément à des logements de diamètres légèreiment différents.
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