La technique du plancher collaborant est apparue aux Etats-Unis dans les années 50. Aujourd'hui, elle est en passe de devenir une technique traditionnelle, dans le neuf comme en rénovation. Elle a réussi cette prouesse de combiner le champion de la flexion et celui de la compression. Pour un plancher à toute épreuve.
Un lit en acier
Dans le principe, comme l’amour dans les chansons populaires, c’est une variation de plus sur le thème du couple flexion/compression, et de résistance aux charges, aux efforts et aux exigences qui transforment l’essai en relation de longue durée. Ainsi, le plancher collaborant associe un champion de la flexion, l’acier ou le bois par exemple, avec un champion de la compression, le béton.
Les usages
• Toutes maisons
• Plutôt extensions
Planchers au choix
Plancher collaborant standard
Le terme collaborant est retenu pour caractériser la liaison du couple. Tout est fait pour garantir une association solide et durable entre deux matériaux incompatibles a priori. Car le ciment n’adhère pas sur la tôle, par exemple. L’astuce consiste donc à profiler cette dernière, à lui créer des reliefs, voire à lui ajouter des connecteurs, de manière à ce que le béton coulé en œuvre s’insinue et forme des clés qui bloqueront l’ensemble.
Plancher à connecteurs soudés
Le plancher mixte bois/ béton est un système collaborant. Ici, l’attention est portée sur le plancher en béton armé sur bac acier.
La méthode
Laminée à froid
Le support du plancher est donc une tôle en acier doux laminé à froid et galvanisé, de 0,75 mm d’épaisseur minimale. Elle est raidie dans le sens de la longueur par des nervures en forme de trapèze, lui-même structuré en relief (rainures en long, bossages latéraux) pour rigidifier la structure et améliorer la collaboration avec le béton. Ces tôles sont fabriquées (laminées) à froid et à plat sur des machines à galet et livrées telles quelles sur le chantier.
Ces bacs en acier sont déposés sur leurs appuis et emboîtés par recouvrement. Dans certains cas, ils sont percés de manière à permettre le passage de connecteurs (goujons ou autres) fixés dans des poutres supports. L’étaiement est déterminé en fonction des caractéristiques du chantier. Il n’est pas systématique.
Le béton convenablement armé d’un treillis métallique et de ses accessoires, est coulé en œuvre.
Avantages
La légèreté est l’avantage principal de l’utilisation de ces bacs en acier formant coffrage. Même de grande portée, ces tôles peuvent se manipuler à la main (attention aux coupures) et demeurent souples dans le sens de la largeur. Ce sont de grandes feuilles faciles à disposer et à emboîter, pratiques en rénovation. Outre la mise en place, l’alimentation du chantier, le stockage, voire la découpe, sont plus simples.
Cette souplesse ne modifie pas les caractéristiques de résistance aux charges lourdes, l’association acier/béton tirant le meilleur parti de chaque matériau. En parallèle, cette performance est atteinte avec un plancher moins épais qu’un procédé traditionnel et sur des portées pouvant être plus importantes.
Troisième atout, le bac en acier est économique et ne nécessite pas de fabrication sur-mesure. Un plancher mixte collaborant est compatible avec toutes les exigences associées en matière de revêtements de sol, de plafond, de passage de réseaux, de plancher chauffant, etc. En revanche, ses performances acoustiques et thermiques le situent au bas du tableau et imposent une isolation complémentaire le cas échéant.
La pose du plancher collaborant
De manière classique, les travaux préparatoires prévoient la réalisation et la vérification des arases de pose sur les murs porteurs et les poutres supports. A l’heure de rédaction de ces lignes, les consignes de pose sont regroupées dans un Cahier des Prescriptions Techniques Communes aux procédés de planchers collaborants (CPT 3730).
Les bacs sont posés perpendiculairement à leurs appuis, dont la largeur minimale est de 5 cm pour le béton ou l’acier et de 7 cm en cas de support maçonné. Il est possible d’emboiter les bacs dans le sens de la longueur. Ce recouvrement, d’au moins 4 cm, s’effectue toujours au dessus d’un appui en respectant les valeurs précédentes.
Cela peut paraître idiot, mais il convient de s’assurer que les bacs sont posés dans le bon sens. En principe, un repère permet de déterminer le dessus du dessous. Dans certains cas, le coffrage est posé sur un étaiement.
Une fois mis en place, les bacs sont fixés sur leurs appuis par vissage ou clouage, avec un minimum de deux fixations par bac à chaque appui d’extrémité, trois en cas de recouvrement. Des dispositions particulières sont prises en présence de goujons ou de connecteurs sur les poutres. Les bacs sont également liés entre eux dans le sens de la largeur (couture) par vissage ou rivetage. Les caractéristiques des fixations sont précisées dans les ATec ou le plan de pose. Elles dépendent également des supports acier, béton, maçonnerie ou bois.
Le coffrage ainsi constitué est complété par des costières en rive, des cornières ou des planelles, par exemple, destinées à retenir le béton liquide sur toute la périphérie de la dalle.
L’armature de la dalle comporte un treillis soudé sur toute la surface, des chaînages de rive et des chapeaux, ainsi que des renforts de trémie. Des armatures complémentaires peuvent être prévues en lit inférieur (proche des bacs) voire dans les creux d’onde, pour améliorer la résistance au feu ou répartir des charges ponctuelles. Dans ce cas, des rosaces sont utilisées pour garantir l’enrobage des fers.
Les trémies de petites dimensions peuvent être prévues avant le bétonnage ou réalisées ultérieurement. Un compromis consiste à prévoir les réservations, avec un coffrage ou un bloc de polystyrène, par exemple, mais à ne découper la tôle qu’après la prise du béton. Le béton est coulé de manière classique à la pompe, sur un support parfaitement propre. Il ne doit pas y avoir plus de 3 personnes dans la zone de coulage, qui progressent à reculons. Le déversement est effectué de préférence par bandes dans le sens de la longueur des bacs. Le béton doit être vibré modérément parce que la structure en acier transmet très bien les vibrations, ce qui engendre la décantation du mélange. Un béton de type S4 ou plus avec fluidifiant évite d’avoir à vibrer.
1. Plancher en bac acier
2. Calfeutrement de rive
3. Chevêtrement pour trémis
4. Poutre porteuse en acier
5. Dalle béton collaborante
6. Treillis soudé
7. Renfort en acier galvanisé
La mise en oeuvre en huit étapes clé
1 - Arase et étayage
Toutes les opérations résultent de l’application du plan de pose. Au préalable, les arases sont vérifiées et nettoyées. Lorsqu’elles sont nécessaires, les lignes d’étais sont installées et réglées.
2 - Réglage d'appui
La première plaque est présentée, son côté plat en appui sur le support longitudinal. Les appuis d’extrémité sont réglés selon la nature du support (béton, maçonnerie ou autre) et ajustés.
3 - Coutures de plaques
Les plaques suivantes sont emboîtées, sur la largeur d’un creux d’onde, généralement. Elles sont cousues entre elles par des vis ou des rivets, posés en creux d’onde, sur la distance indiquée par la notice de pose.
4 - Ancrage
Les plaques sont également fixées aux extrémités, directement dans les supports, par tout système adapté, accepté par le fabricant et selon ses préconisations (vis et chevilles, pistoscellement, …).
5 - Coffrage de rives
Les rives sont coffrées et réglées sur la hauteur du plancher, dalle de compression comprise. Différents systèmes peuvent être mis en œuvre, comme des planelles, des cornières métalliques, des planches en bois, etc.
6 - Renforts
La périphérie du plancher et la liaison avec les supports sont renforcées par un chaînage périphérique. Le cas échéant, d’autres renforts sont mis en place autour des trémies et des traversées de plancher.
7 - Préparer la dalle
La dalle de compression est complétée par un treillis soudé, lié aux chaînages et renforcé par des chapeaux. Attention à la hauteur de calage, le treillis étant généralement posé en lit supérieur de la dalle.
8 - Dalle finale
Le béton est coulé en respectant des règles strictes comme une répartition directe à la pompe et non au râteau, une hauteur en sortie de manchon de 30 cm maximum. La dalle est réglée et surfacée de manière classique.
