Schéma de principe d’un plancher bois-béton 1. Boîtier métal 2. Sabot métal en âme 3. Enscellement 4. Sur arase en béton 5. Sur lisse bois ou muraillère 6. Poutre en bois massif reconstitué 7. Coffrage standard+ film polyane 8. Treillis soudé 9. Dalle de compression en béton armé Le procédé bois-béton PP2B de Cosylva permet de réaliser des planchers légers en béton à sous-face bois apparente. Il est également utilisé pour le renforcement de planchers en bois existants.
© (Doc. Cosylva)
Les systèmes acier-béton et bois-béton représentent des solutions trois en un. Leur profilé permet de disposer rapidement d’une plateforme de travail qui sert également de coffrage perdu et d’armature.
Un plancher mixte collaborant joue de l’association de matériaux aux propriétés mécaniques différentes pour gagner en performances en privilégiant économie de matière et de temps. Les systèmes présents sur le marché permettent de franchir des portées importantes, jusqu’à 8 m pour un plancher acier-béton et 15, voire 18 m, pour un plancher bois-béton. En outre, ils se caractérisent par un bon rapport qualité-prix et un faible poids, certains planchers mixtes étant deux fois plus légers que les solutions béton traditionnelles, et jusqu’à 20 à 30 % moins chers.
Quel que soit le procédé, le principe demeure sensiblement le même : il consiste à traiter différemment les parties inférieure et supérieure de la dalle, sachant que dans l’une, s’exercent principalement des efforts de traction, dans l’autre, des efforts de compression. La partie inférieure utilise ainsi l’acier ou le bois, deux matériaux travaillant bien en traction, quand la partie haute fait appel au béton, connu pour sa grande résistance à la compression. Mais, pour assurer le bon fonctionnement statique de l’ensemble, encore faut-il éviter le glissement d’un matériau par rapport à l’autre. Dans les planchers acier-béton, la cohésion est obtenue grâce à la géométrie du bac collaborant, dont l’onde épouse une forme de trapèze ou de queue d’aronde - selon les gammes des fabricants -, ainsi qu’à des motifs en relief, sorte de bossages ou de rainures. Dans les procédés bois-béton, la liaison entre les panneaux bois et la table de compression en béton est, quant à elle, réalisée par des connecteurs rapportés.
Initialement développés pour les bâtiments industriels, les parkings ou les immeubles de bureaux, les planchers mixtes collaborants trouvent depuis peu des débouchés dans les établissements publics (locaux d’enseignement, culturels, sportifs, etc.) et dans l’habitat, où ils peuvent être sources d’économies par rapport aux techniques traditionnelles. Dans l’existant, leur légèreté alliée à une grande simplicité de mise en œuvre leur ouvre les portes de la rénovation et de la restructuration ; les procédés bois-béton apportant, en outre, la possibilité de renforcer d’anciens planchers en bois. Si la résistance au feu des planchers mixtes est fonction de l’épaisseur de béton et de la présence éventuelle d’armatures de renfort en complément du treillis soudé mis en place lors du coulage, elle correspond à un CF 30 (coupe-feu 30 minutes) dans les mises en œuvre classiques, avec des possibilités de CF 120, voire plus.
Acier-béton et bois-béton : deux offres complémentaires
Les planchers mixtes collaborants se partagent entre systèmes acier-béton ou bois-béton. Les premiers font systématiquement appel à un profilé de sous-face préfabriqué - le bac collaborant - et à une table de compression en béton armé coulée in situ. Ils sont développés par des industriels de la filière métallique, parmi lesquels Arcelor Mittal - par le biais de ses filiales Arvat et Armat -, Joris Ide, Corus bâtiment et systèmes ou encore Reppel, dont l’offre s’adresse en priorité aux ateliers de charpentes métalliques mais touche de plus en plus des entreprises générales dotées d’une culture du béton.
Pièce maîtresse
Les bacs collaborants représentent la pièce maîtresse des deux systèmes. A la fois conçus pour servir de plateforme de travail avant le coulage du béton, supporter le poids de la dalle, reprendre sa flèche et jouer le rôle d’armature, ces éléments nervurés sont fabriqués en grande longueur, 15 m pour certaines lignes de production, dans des tôles d’acier dont l’épaisseur varie de 0,5 à 1,25 mm. La forme courante de l’onde est trapézoïdale, ce qui permet de superposer les bacs et de limiter le transport ainsi que l’espace de stockage ; mais il existe également des bacs à queue d’aronde. Plus la nervure est étroite et profonde, meilleures sont en effet la résistance du bac et l’adhérence du béton. Pour réduire le glissement du béton sur l’acier, les fabricants jouent également sur le relief de la tôle, en créant des bossages et des empreintes variés sur l’âme ou le fond de la nervure.
Avec une hauteur courante de 40 à 80 mm, les bacs ont une portée comprise entre 2,5 et 4 m, voire jusqu’à 7 à 8 m dans les gammes les plus performantes. Et bien qu’ils puissent reprendre jusqu’à 30 cm de hauteur de béton, ils sont associés, dans près de 90 % des cas, à des dalles de compression de 10 à 14 cm. Les solutions acier-béton sont ainsi deux fois plus légères que des planchers traditionnels en béton, dont l’épaisseur se situe davantage autour de 20 à 26 cm.
Les bacs acier conviennent à tout type d’ossature, qu’elle soit métallique, en béton ou en bois. Une option fréquente consiste à les prépercer, en vue du passage de connecteurs métalliques soudés ou vissés sur les poutres de la structure. Cette disposition permet de réduire la section des poutres de près de 30 %, en faisant participer les planchers à la reprise des efforts de cisaillement.
Par ailleurs, la sous-face des bacs pouvant être masquée par un faux plafond suspendu ou demeurer apparente, la plupart des gammes offrent le choix entre une finition galvanisée brute ou prélaquée ; certains fabricants, comme Bacacier ou Arcelor Mittal, disposent d’ailleurs d’une large palette de coloris.
Isolation intégrée
En outre, quelques industriels proposent de perforer les profilés, afin de traiter l’absorption acoustique dans les lieux d’enseignement, de spectacle, etc. Il existe également des planchers mixtes collaborants à isolation intégrée. Destinés au résidentiel collectif, aux bâtiments publics et au tertiaire, ces systèmes répondent à des exigences élevées en matière d’isolation thermique, acoustique et de résistance au feu. Les profils sont équipés, en usine, d’un isolant en laine de roche et d’un treillis soudé antifissuration ; il s’agit notamment de Cofradal (Arval) ou Altiplano (Armat). Des versions entièrement préfabriquées évitent le coulage de la dalle in situ : les modules sont alors posés jointivement et assemblés par un système de tenons et de mortaises, complété par un clavetage au mortier.
Deuxième famille de planchers mixtes collaborants, les procédés bois-béton font l’objet d’un développement plus récent, bien que leur principe soit utilisé depuis plusieurs dizaines d’années dans le renforcement d’anciens planchers en bois. Intimement liées à la construction bois, les solutions disponibles complètement les systèmes acier-béton, plus qu’elles ne les concurrencent.
Connecteurs bois-béton
Quels que soient les procédés, l’association du bois et du béton passe par la mise en œuvre de connecteurs, le plus souvent métalliques, mais parfois en bois (Lignadal de Lignalithe). Les connecteurs se présentent sous la forme de tire-fonds de gros diamètres (SBB de AIA) régulièrement vissés dans les éléments en bois ; de tubes (PP2B de Cosylva) ou de pièces en L fixées perpendiculairement au profil en bois (D-Dalle de CBS-CBT, Lignadal de Lignalithe). La partie inférieure des planchers est composée, selon les systèmes, de poutres ou de solives associées à un fond de coffrage, ou de profilés homogènes en planches décalées. Destinée à rester apparente, la sous-face en bois présente de très bonnes caractéristiques acoustiques. Quant à la table de compression, elle fait appel, dans la plupart des systèmes, à un béton plastique à faible dosage en eau. Ainsi constitués, les planchers bois-béton ont des portées pouvant atteindre 15 à 18 m sous charges élevées.
Fabricants | Produits | Caractéristiques | Dimensions | Poids du profil | Hauteur du plancher collaborant (profil + béton) | Poids du plancher fini | Acoustique (Rw) | Coefficient de transmission thermique | Classement tenue au feu | Finition | Avis technique | Pose | Options | Domaine d’utilisation | |
PLANCHER ACIER-BÉTON | Armat | Altiplano PAC | Plancher mixte à isolation en laine de roche intégrée, dalle de compression coulée sur chantier | Eléments de 60 cm de largeur sur 1 à 7 m de longueur Epaisseur du profil acier : 1 mm | 12 kg/m | 20 cm | 200 daN/m2 | 58 (-1 ;-6) et 72 (-6 ;-14) avec chape flottante | 0,85 et jusqu’à 0,27 W/(m2.K) avec chape flottante | CF 60 à 120 | Profil galvanisé brut ou prélaqué | Oui | Assemblage par emboîtement et vis autoforeuse. Coulage sur chantier de la dalle de compression | Perforation de la sous-face pour traiter l’absorption acoustique | Adapté au résidentiel et à la rénovation. Portée jusqu’à 7 m |
Overspeed | Profil léger à nervures trapézoïdales | Module de 1,035 m de largeur. Longueur variable de 2,7 à 6 m. | 8,53 daN/m2 | 10 à 28 cm | CF 30 | Profil galvanisé brut | Oui | Pose rapide grâce à la fourniture des accessoires pour trémies, rives, etc. | Résidentiel, rénovation. Surcharges modérées et portées moyennes | Arval | |||||
Cofrasta 40/70 | Profil acier à nervures en queue d’aronde pour une haute adhérence du béton | Plaques de 75 cm de large sur 15 m de longueur maximale. | 9,97 à 13,40 daN/m2 | 8 à 30 cm | 180 à 670 daN/m2 | 44 (0 ;-3) à 58 (-2 ;-7) | CF 30 sans armature spécifique | Profil galvanisé brut ou prélaqué | Oui | Cofrasta décibel : association d’un plafond suspendu en plaques de plâtre et laine de verre | Planchers d’étages courants ou terrasses de bâtiments d’habitation, industriels. | ||||
Cofraplus 60/77 | Profil à nervures ouvertes munies de bossages | Plaques de 76,8 ou 1,035 m de largeur. Longueur maximale de 15 m. Epaisseur de tôle : 0,75/0,88/1,00 mm | 8,53 à 12,73 daN/m2 | 10 à 28 cm | 160 à 580 daN/m2 | 44 (-1 ;-3) à 57 (-2 ;-7) | CF 30 sans armature spécifique | Profil galvanisé brut ou prélaqué | Oui | Préperçage pour le passage des goujons soudés sur la poutraison | Ouvrages à surcharges modérées (250 à 800 daN/m2) et portées moyennes jusqu’à 4,50 m. | ||||
Cofradal 200/230/260 | Plancher mixte préfabriqué à isolation intégrée, laine de roche d’ép. 128 mm (50 kg/m3) | Plateaux de 0,60 ou 1,20 m de largeur. Longueur de 7 ou 8 m. | - | 20/23/26 cm | 240/280/ 310 daN/m2 | 58 (-1 ;-6) à 65 (-3 ;-10) | Up = 0,78 à 0,20 W/(m2.K) | CF jusqu’à 120 sans protection rapportée | Profil galvanisé brut ou prélaqué | Oui | Liaison par système de tenons et mortaises et clavetage en mortier. | Version PAC, dalle de compression prête à être coulée. | Planchers légers pour bâtiments publics et tertiaires. Adapté aux fortes surcharges (de l’ordre de 910 daN/m2) et grandes portées, jusqu’à 8 m | Bacacier | |
PCB 60/80 | Profil acier à nervures trapézoïdales | Largeur de 75 ou 82,8 cm. Epaisseur de tôle : 0,75/0,88/1 mm | 8,67 à 15,66 daN/m2 | 10 à 28 cm | 160 à 585 daN/m2 | CF 30 sans armature complémentaire. Possibilité de CF jusqu’à 120 | Profil galvanisé brut ou prélaqué. Plus de 40 couleurs disponibles | Oui | Préperçage des profils pour une utilisation en construction mixte | Planchers d’étages courants et de toitures-terrasses pour tout type de bâtiments. Portée jusqu’à 6 m. | |||||
PCB 20 | Profil mince en acier nervuré et bossages | Largeur de 72,8 cm. Epaisseur de tôle : 0,5/0,7 mm | 5,30 à 7,40 daN/m2 | 6 à 14 cm | 125 à 320 daN/m2 | CF 30 sans armature complémentaire. Possibilité de CF jusqu’à 120 | Profil galvanisé brut ou prélaqué. Plus de 40 couleurs disponibles | Oui | Ecrasement des bossages à 25 mm du bord pour limiter la perte de laitance au niveau des recouvrements transversaux | Plancher léger adapté au neuf, à la rénovation de planchers en bois. Utilisation possible en toiture. Portée jusqu’à 2,80 m | |||||
Corus bâtiment et systèmes | Hi-Bond | Profil acier nervuré | Largeur de 57/75/80 cm. Longueur jusqu’à 12 m. Epaisseur de tôle : 0,75/0,88/1/1,2 mm. | 8,72 à 16,19 daN/m2 | 10 à 24 cm | 160 à 500 daN/m2 | CF 60 à 120 | Profil galvanisé brut ou prélaqué | Oui | Préperçage des profils pour une utilisation en construction mixte | Planchers d’immeubles de bureaux, stockage, parkings, etc. Portée jusqu’à 5,60 m. | Joris Ide | |||
PML 60 PC/PP | Profil acier nervuré | Bac de 80 cm de largeur sur 13,60 m de longueur maximale. Epaisseur de tôle : 0,75/0,88/1 mm. | 10 à 20 cm | 180 à 370 daN/m2 | CF 30 à 240 | Profil galvanisé brut ou prélaqué blanc | Oui | Couture par rivets ou vis | Préperçage des profils pour une utilisation en construction mixte | Planchers d’étages et charges modérées. Portée jusqu’à 3,75 m. | |||||
PML 106 PC ZS | Profil acier nervuré avec dents ZS en fond de nervures | Bac de largeur 80 cm sur 13,60 m de longueur maximale. Epaisseur de tôle : 0,75/0,88/1 mm. | 14,5 à 25 cm | 180 à 435 daN/m2 | CF 30 à 240 | Profil galvanisé brut ou prélaqué blanc | Oui | Couture par rivets ou vis | Planchers d’étages courants, à fortes charges (jusqu’à 1100 daN/m2). Portée jusqu’à 5 m. | ||||||
Reppel | Lewis | Plancher acier-béton de faible épaisseur composé d’une tôle acier à queue d’aronde et d’une table de compression en béton léger | Elément de 63 cm de largeur, jusqu’à 20 m de longueur. Epaisseur de tôle : 0,50 mm | 5 à 7 cm | Jusqu’à 90 kg/m2 | Possibilité de CF 60 à 120 | Profil galvanisé | Oui | Liaison par emboîtement | Dalles de faible épaisseur et poids réduit. Adapté à la rénovation et à la construction sur ossature bois ou métal | PLANCHER BOIS-BÉTON | ||||
AIA | SBB | Plancher mixte bois-béton composé de solives en bois massif ou lamellé-collé et d’une table de compression en béton, connectées par des tire-fonds métalliques de gros diamètres (21 à 26 mm) munis d’un filet spécifique breveté | Epaisseur de plancher variable selon le bois utilisé. Epaisseur de béton : 7 à 12 cm | CF 30 à 60 | Poutres bois apparentes | Oui | Utilisable en zone sismique 1 à 5. | Prédalle préfabriquée de 2,60 à 3,60 m de largeur, comportant le solivage, muni de connecteurs, une plaque de plafond prépeinte, un isolant acoustique ou thermique, un fond de coffrage et un treillis soudé | Planchers en construction ou réhabilitation dans tous types de bâtiments pour des portées de 3 à 18 m | ||||||
Arbonis | Arbodal | Plancher mixte, composé de solives ou pannes en épicéa ou Douglas | Epaisseur jusqu’à 210 mm | CF 30 à 60 | Sous-face apparente ou cachée par plénum | Plancher d’étages courants ou support de couverture. Portée jusqu’à 6 m | |||||||||
CBS-CBT | D-Dalle | Dalle en planches de bois décalées de 60 mm x 120 à 260 mm de hauteur, en sapin ou épicéa, connecteurs métalliques en L et remplissage en béton | Modules de 1,14 m de largeur. | Epaisseur de béton : 7 à 12 cm | 400 à 450 daN/m2 | Possibilité de CF jusqu’à 90 | Sous-face rainurée en bois apparent | Oui | Traitement des joints entre modules par panneaux trois plis et étanchéité en film polyane. Béton C20/25 ou C30/35 à faible retrait et granulat de 20 mm au plus. | Utilisation d’essences de bois variées et de lamellé-collé selon les exigences à atteindre | Planchers d’étage courant et de couverture pour bâtiments publics, bureaux, logements collectifs, etc. Adapté aux grandes portées de 11 à 15 m, et fortes charges | ||||
Cosylva | PP2B | Plancher bois-béton, à connecteurs métalliques tubulaires et poutres bois apparentes de 120 x 220 mm | Entraxe des poutres jusqu’à 1,2 m | Hauteur de plancher variable selon le bois. Epaisseur de béton : 7 cm | 180 daN/m2 selon entraxes | Poutres bois apparentes | Oui | Joint d’étanchéité à positionner dans les rainurages | Isolation acoustique entre la dalle et la chape | Solution légère pour construction neuve ou existant présentant des contraintes de poids. Portée jusqu’à 6,50 m. | |||||
Lignalithe | Lignadal | Plancher mixte composé de planches en bois décalées et clouées (43 mm x 90 à 220 mm), d’une dalle en béton et de connecteurs en bois massif (25 x 70 mm) perpendiculaires à la dalle | Module de 0,6 à 1,2 m de large sur 2 à 8 m de longueur. | Epaisseur de béton : 6 à 12 cm | Sous-face rainurée ou lisse en bois apparente | Oui | Liaison des prédalles par un treillis soudé. Utilisation d’un béton « faiblement mouillé », de granulométrie réduite à 5/15. | Chape flottante pour traitement acoustique complémentaire | Plancher d’étage courant ou de toiture-terrasse pour habitation, bureau, enseignement, etc. | ||||||
Tableau non exhaustif réalisé en fonction de la base Batiproduits et des réponses des fabricants
(*) Indice d’affaiblissement acoustique aux bruits aériens (Rw)
vous lisez un article des Cahiers Techniques du Bâtiment N°335
Découvrir les articles de ce numéro Consultez les archives 2014 des Cahiers Techniques du Bâtiment
