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Qu’est que le plancher collaborant bois-béton?

Le bois dispose de multiples avantages qui en font un matériau plébiscité par les constructeurs de maison bois autant que les cabinets d’architecture pour la conception de bâtiments bois. En revanche, comme tout système constructif, il concède certaines contraintes techniques, telle que la résonance des planchers intermédiaires, auxquelles il faut remédier. Aussi, allier le bois à un matériau comme le béton permet de limiter ces contraintes, le plancher collaborant bois-béton est né.

Quels sont les caractéristiques du plancher collaborant bois-béton?

Le bois et le béton ont tous les deux des caractéristiques intéressantes en plancher. La légèreté et la facilité de pose de l’un, l’inertie et les qualités acoustiques de l’autre. Depuis une quinzaine d’années, un nouveau venu s’est intercalé entre ces deux classiques : un plancher collaborant bois-béton associant les deux matériaux, une structure bois recouverte d’une fine dalle béton.

« le principe du plancher collaborant bois-béton est connu depuis une vingtaine d’années. Il a d’abord été utilisé pour donner plus de résistance aux tabliers des ponts ferroviaires, automobiles,…, avant de l’utiliser en rénovation . A Vienne, en Autriche, de nombreuses maisons anciennes sont rénovées et leurs combles transformés en logements. Ce qui nécessite de revoir la capacité des planchers/plafonds à supporter ces nouvelles charges ; très souvent, il faut les renforcer. Leur consolidation est préférable car il s’agit de plafonds aux poutres apparentes pleines de charme. Elles donnent un vrai cachet aux volumes inférieurs. Le complexe bois-béton est particulièrement adapté à ces rénovations. En outre, le béton est performant en isolation acoustique et en résistance au feu, deux paramètres essentiels pour ces immeubles ».

Johann Scheibenreiter, ingénieur Schmid-Schrauben Hainfeld

Rapid T-con, la vis pour le plancher bois-béton

Schmid Schrauben propose deux longueurs de vis optimisées pour le plancher collaborant bois-béton. RAPID T-Con 8×155 est principalement utilisé pour les plafonds en bois massif ou CLT sans couche intermédiaire (coffrage) et RAPID T-Con 8×205 utilisé pour les plafonds avec solivage et coffrage jusqu’à 50mm d’épaisseur.

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« Sur la plupart des chantiers de rénovation, les vis sont fixées à 45°, pour que la transmission de puissance soit la plus efficace. Une connexion à vis transversale nécessite deux fois plus de vis pour une augmentation des performances d’environ 1,5 fois . Ce n’est pas intéressant pour le poseur (trop coûteux et perte de temps) ». Dans le neuf, les plafonds collaborants sont des chantiers sans surprise, entièrement maitrisés du début à la fin.

La durée de vie d’un plafond bois-béton, est de 50 ans, sur la base de calculs effectués conformément à l’Eurocode 5. La condition préalable est d’utiliser des longueurs approuvées selon ETA (Évaluation Technique Européenne).

à vis. Nous travaillons à réduire le poids global du plancher et, pourquoi pas, employer un béton plus léger. Dans le cas de nouveaux bâtiments, pourvoir préfabriquer des pans, ou l’intégralité d’un plancher mixte fait partie de nos projets.

Pour autant, cela n’a de sens que si la production en série est possible pour de grands projets architecturaux. Sinon, la manipulation traditionnelle du chantier avec fabrication de la chape de béton sur le chantier reste la méthode la plus adaptée ».



Composition d’un plancher collaborant bois-béton et fonctions

Les planchers mixtes bois-béton reposent sur un système de solives en bois massif ou lamellé-collé, voire sur une dalle en CLT, connectées à une fine dalle de béton armé (épaisseur entre 50mm et 120mm). La liaison entre le bois et le béton se fait par l’intermédiaire de connecteurs métalliques noyés dans la dalle de béton. Cette liaison est essentielle dans le comportement de la structure mixte. Important : afin d’éviter les transferts d’eau entre la dalle béton et les ouvrages en bois (la perte de laitance), un film étanche (polyéthylène ou polyane) doit venir recouvrir la partie bois.

Réglementation des planchers bois-béton

Sur le plan réglementaire, le plancher collaborant bois-béton associe des éléments porteurs en bois (du ressort de NF DTU 31.1) à une dalle de compression en béton armé (du ressort de NF DTU 21). Il n’existe pas, à ce jour, de DTU dédié à l’intégralité de la structure, mais des Recommandations Professionnelles RAGE sur « la Mise en œuvre et isolation des planchers mixtes bois/béton – Neuf et Rénovation ».

Les fixations pour un plancher bois-béton

Les connecteurs sont des éléments essentiels du plancher collaborant. La fonction de la connexion est de faire travailler les matériaux bois et béton ensemble tout en apportant une bonne rigidité au plancher. Ce sont des pièces très techniques, la plupart sous Avis Technique. Elles sont généralement composées d’une partie à fixer dans la solive bois et d’une partie noyée dans le béton. Elles doivent être enfoncées avec un angle déterminé pour reprendre les efforts de traction. La composition et la classe consistance du béton (selon la norme NF 206-1) doivent être choisies de façon à garantir le bon enrobage des connecteurs. Pour faciliter la tâche des ingénieurs structure, quelques fabricants de connecteurs ont mis au point des logiciels à même de dimensionner la connexion de planchers mixtes bois-béton conformément aux recommandations des Eurocodes.

Logiciel de calcul structure Rapid-T Con

Le logiciel de calcul structure Rapid-T Con est un nouveau service de la société autrichienne Schmid Schrauben Hainfeld spécialisée dans la fabrication de connexions. Téléchargeable depuis le site internet de l’entreprise, le logiciel est destiné aux clients et aux bureaux d’études utilisateurs de systèmes bois-béton. Il suffit de s’incrire pour acceder au téléchargement et recevoir toutes les mises à jour. « Tous les paramètres sont pris en compte », précise Christian Giacalone, directeur des ventes et marketing France, « depuis le comportement de la vis Rapid T-Con, en passant par les caractéristiques du bois et du béton, jusqu’à la résistance au feu.

Les calculs tiennent aussi compte des aspects acoustiques qui participent au confort et à l’agrément des espaces d’habitation. Le programme de calcul permet également de travailler sur les classes de vibration qui différencient les bâtiments d’habitation et les bâtiments industriels. Outre le logiciel, nous avons mis en place un service téléphonique spécifique permettant de contacter nos techniciens dans le cadre de projets complexes ».

Schmid Schrauben propose deux longueurs de vis optimisées pour les planchers bois-béton. RAPID T-Con 8×155 est principalement utilisé pour les plafonds en bois massif ou CLT sans couche intermédiaire (coffrage) et RAPID T-Con 8×205 utilisé pour les plafonds avec solivage et coffrage jusqu’à 50mm d’épaisseur.

Avantages du plancher mixte

Outre sa grande résistance mécanique, qui permet de l’utiliser en zone sismique, le plancher bois-béton cumule, en neuf comme en rénovation, les avantages des planchers bois et des planchers béton. Simple à réaliser, facile à manipuler, rapide à mettre en œuvre, le plancher collaborant permet de réaliser des surélévations en réduisant au minimum les charges sur la structure existante. Il bénéficie des qualités d’isolation thermique et phonique (avec réduction des vibrations) du béton.

Mais il peut facilement être associé à des isolants complémentaires dès sa conception, en sous-face, entre les poutres du solivage apparent, ou en surface, sur la dalle béton. Il offre une bonne étanchéité au feu (REI 30 ou REI 60). Il réduit d’un tiers la hauteur de la solive par rapport à un plancher béton classique. Gaines, tuyauteries et chauffage au sol peuvent être dissimulées dans la dalle prête à recevoir tous types de revêtements (parquet, carrelage, moquette, résine, etc.).

Avantages du plancher bois béton en rénovation

En rénovation, il permet de conserver le plancher bois d’origine. Cette technique permet une intervention rapide puisque la surface de travail est déjà construite. Elle permet aussi de ne pas amener un trop grand poids sur les fondations qui devront supporter la surcharge. Enfin, le coût de l’intervention est raisonnable, comparé à la démolition du plancher bois existant et à son remplacement intégral. Techniquement, l’association bois-béton permet d’utiliser les planchers en tant qu’éléments de stabilité horizontale du bâtiment. Elle offre une structure plus légère qu’un plancher de même performance uniquement en béton. Et permet de réduire la charge du bâtiment et l’épaisseur des cloisons de séparation.

La résistance du plancher est également optimisée, en tirant à la fois partie de la résistance à la compression du béton et des performances du bois en matière de résistance à la traction et à la flexion. La rigidité accrue, obtenue par rapport à un plancher de même épaisseur uniquement en bois, permet de reprendre plus de charge ou d’augmenter la portée. Il ouvre aussi la possibilité de réaliser de grandes portées, sans appuis intermédiaires. En outre, le béton est reconnu pour être un excellent isolant thermique, insensible à l’humidité et aux variations de températures. En ralentissant la progression des incendies, il offre également une meilleure résistance au feu qu’un plancher tout bois. La durée de vie d’un plafond bois-béton, est de 50 ans, sur la base de calculs effectués conformément à l’Eurocode 5.

À chacun sa place

Mieux qu’un plancher bois ? Plutôt complémentaire. Le plancher bois, plus léger à manipuler, plus rapide à poser et à occuper, chantier sec, reste le plancher incontournable des habitats bois, maisons individuelles en ossature bois ou en bois massif. En fonction de chaque projet, des sollicitations du plancher et des charges qu’il devra supporter, des performances d’isolations thermique et acoustique demandées, plancher bois et plancher mixte ont, chacun, une réponse appropriée à apporter. Aux professionnels de vous les proposer, à vous de décider !

Schmid-Schrauben Hainfeld en un mot

Dynamisée par une activité en expansion, la société Schmid Schrauben Hainfeld n’hésite pas à réaliser de lourds investissements pour améliorer son outil productif. Au cours des dernières années, elle a ainsi agrandi ses bâtiments et investi plus de dix millions d’euros sur son site qui atteint désormais une surface au sol de plus de 60 000 m2 entre ateliers. Elle stockage et abrite plus de deux cents machines de production. La défaillance des chaînes d’approvisionnement mondiales et la hausse rapide des prix des marchandises en provenance d’Asie renforcent les fabricants européens de fixations. Il est important pour Schmid Schrauben de planifier l’avenir en conséquence comme le souligne Christian Giacalone. Le site est certifié ISO 9001 (production), ISO 14001 (environnement) et ISO 50001 (gestion de l’énergie).

L’expertise de la fabrication de vis spéciales pour la construction bois

Le parc machines est essentiellement constitué de machines déjà éprouvées, calibrées par dimensions des vis à fabriquer qui ont été adaptées aux besoins de l’entreprise et mises aux normes actuelles avec l’intégration d’outils de contrôle numériques. De nouvelles unités d’usinage sont régulièrement ajoutées. Les plus récentes sont également les plus automatisées et réalisent toutes les opérations de fabrication des vis à filetage partiel.

Ces machines sont pilotées par des techniciens aguerris, des professionnels de la mécanique formés sur place. Une fois formées avec leur tête frappée, leur filetage constitué, leur pointe dessinée, et selon les références leur alésoir formé, les vis subissent un traitement thermique dans une ligne qui a été totalement refondue il y a trois ans.

Maitrise et expérience

Cette opération très complexe est le véritable du coeur du savoir de Schmid Schrauben Hainfeld car il faut réussir maîtriser les températures. Elles vont permettre de combiner d’une façon optimum une dureté extérieure et une flexibilité au coeur du noyau de la vis afin de répondre   toutes les contraintes auxquelles vont être soumis les assemblages. C’est ce qui fait la différence avec les produits asiatiques“.

Pour la phase des revêtements, Schmid-Schrauben Hainfeld qui a abandonné le chrome 6 depuis longtemps propose différentes alternatives. Le zingage bichromaté Yellwin+ (résistance de 500 h à la corrosion au brouillard salin), le zingué blanc Bluewi (80 heures), le zingué blanc Bluewin+ (700 heures) et le Redwin dédié aux vis mixtes bois béton utilisées pour lier la chape et la structure porteuse planchers collaborants.

Qualité des produits pour une fabrication européenne

Schmid Schrauben propose également sur demande des produits revêtus de zinc nickelé pour le renforcement des structures dans les environnements trés humides tels que les piscines (1 500 h). Toutes ces vis bénéficient ensuite d’un revêtement plastifié qui non seulement permet de réduire considérablement la résistance à la pénétration dans le bois mais protège également le zingage et limite l’échauffement.

Après l’étape finale du conditionnement, les vis sont regroupées dans le stock central de l’entreprise, une installation d’une superficie de 1 600 m2 au sol avec une hauteur d’entreposage de dix mètres directement en prise sur l’expédition. Concernant ce dernier point, la société s’appuie sur des quantitatifs annuels pour prévoir le lancement de ses lignes de fabrication et ses rythmes de production, un facteur à prendre en compte par les clients existants.

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De fait, comme le commente Christian Giacalone “plus un partenariat va être fort avec un distributeur, avec de sa part une démarche proactive de prévision de ses quantités achetées, plus nous allons être en mesure de le contenter. Prévoyant même, le cas échéant, des fabrications par avance qui seront stockées spécifiquement à son usage. De même, l’établissement de prévisionnels par nos clients a une incidence financière positive sur l’organisation de la production et les coûts de transport et nous permet de limiter les augmentations de tarifs.”

Plus d’infos :  christian.giacalone@schrauben.at –  +33 6 59 04 20 58

Texte : Serum Presse – Architecture Bois

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