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Des planchers mixtes connectés

Des planchers sur voûtains d'une maison de retraite sont conservés mais renforcés face à l'augmentation des charges d'exploitation. 23 000 connecteurs acier/béton et bois/ béton sont utilisés.

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La technique de connexion des poutrelles IAO en acier à la dalle béton, utilisée principalement pour la réhabilitation de bâtiments haussmanniens, a été appliquée à la maison mère de la Congrégation Sainte-Marie de Torfou (Maine-et-Loire). Composé de plusieurs bâtiments construits en 1870, ce lieu de vie communautaire pour religieuses âgées accueillera également des laïcs, une fois ses anciens dortoirs reconvertis en 130 chambres individuelles et en divers espaces collectifs.

Renforcer l'inertie de la structure

Constitués de parquets sur voûtains de briques et solives en acier légèrement « puddlé » (difficilement soudable), les planchers de ces bâtiments, d'une portée de 8,80 m par endroits, accusaient des flèches importantes. Leur capacité portante, déjà trop faible de 50 à 60 daN/m2, était rédhibitoire face aux nouvelles contraintes de surcharges d'exploitation de 150 daN/ m2 dans les chambres, 250 daN/m2 dans les circulations et 400 daN/m2 dans les salles de réunions, et aux normes acoustique et incendie en vigueur. « Dans un tel cas, on étaye les façades, puis on démolit et on refait les planchers. On peut aussi renforcer l'inertie de la structure des planchers en la connectant à une dalle de béton neuve, solution qui a été adoptée », explique Laurent Rossez, responsable du bureau d'ingénierie Cert Angers. Les parties inférieures des solives en acier sont recouvertes d'une laitance antifeu, tandis que leurs parties supérieures, débarrassées de leur parquet, reçoivent des feuillards de tôle déclassés. Utilisés en coffrage perdu, ils sont bloqués sur les solives en acier à l'aide de 23 000 connecteurs Hilti HVB, de différentes tailles, cloués dans l'acier.

Afin d'obtenir des niveaux plans, des pains de polystyrène sont disposés, comme des hourdis, laissant entre eux un intervalle de 30 cm réservé aux connecteurs en attente de béton. Désolidarisé des connecteurs, un treillis antifissuration faiblement ferraillé (2 daN/m2) est installé de plusieurs façons : en engravure filante, dans des empochements localisés, ou encore par scellement ponctuel.

Une connexion bois/béton

Le béton est coulé sur une épaisseur moyenne de 6 à 7 cm, pouvant atteindre 15 cm par endroits. « Les connecteurs bloquent le glissement entre l'acier et le béton. En créant une telle section mixte, l'axe neutre de flexion du plancher remonte de façon à mettre la solive en tension et la dalle en compression. Cette configuration permet d'utiliser juste ce qu'il faut de béton, même sur les petites portées, car le poids moyen par mètre carré est inférieur à 300 daN/m2 », indique Laurent Rossez.

Sur l'opération de Torfou, un plancher à solives bois surmontant un local de chaufferie, interdit d'accès pendant la durée des travaux afin d'éviter tout risque d'incident, a pu être traité, cette fois, par le dessus (sans aucun étai), en utilisant cette même technique. Les solives en bois sont percées de trous dans lesquels est injectée de la résine chimique avant de recevoir les connecteurs Hilti HBB spécifiques bois/béton. Un seul d'entre eux reprend ainsi 2,2 t d'effort rasant et remplace de cinq à huit fers à béton HA Ø 12 scellés.

« La structure mixte maintient les structures en place (la dalle béton en compression renforce leur inertie), elle est économe en béton comme en structure, l'avancement des travaux est rapide, l'étaiement est minimal comme l'est la production de déchets et gravats. Son prix est également compétitif : 380 francs le mètre carré pour une connexion acier/béton, 430 francs pour le bois/béton, contre 500-600 francs pour une démolition-reconstruction des planchers. »

Le montant total des travaux s'élève à 45 millions de francs, dont 12,5 millions pour le gros oeuvre. La surface hors oeuvre nette est de 12 000 m2, et la surface de dallages et de planchers réhabilités de 8 900 m2.

FICHE TECHNIQUE

Maître d'ouvrage : congrégation Sainte-Marie de Torfou.

Assistant au maître d'ouvrage : CAUE du Maine-et-Loire.

Architectes : cabinet Bodinier-Korenbaum.

BET structures : Cert.

BET fluide : Pascal Rabier.

Gros oeuvre : Bonnel.

Pose des connecteurs : Charles Paulin.

PHOTO :

La structure d'origine formée de voûtains et de poutrelles métalliques de type IAO est renforcée par une dalle de béton liaisonnée par des connecteurs et coulée sur des feuillards.

ENTRETIEN GUY HENTGES responsable développement produits spéciaux chez Hilti « Exploiter le meilleur de chaque matériau »

La technique des connecteurs a été mise au point dans les années 30, aux Etats-Unis : les poutres en acier étaient hérissées de connecteurs (procédé Nelson) faisant du béton le contraire d'un poids mort. La section mixte ainsi créée exploite les capacités idéales de chaque matériau : le bois ou l'acier en tension et en flexion, le béton en compression. Cette technique permet de gagner 25 % en prix et en matière sur la charpente. Le charpentier devient ainsi plus compétitif, et le maître d'ouvrage peut gagner sur la hauteur du bâtiment. Des gains sur le béton sont obtenus en associant connecteurs et planchers collaborants bac acier.

On considère que le potentiel de planchers à réhabiliter est de 200 millions de mètres carrés ; 100 à 150 000 m2 le sont chaque année, dont 25 000 m2 à l'aide de connecteurs. La connexion s'impose quand la vocation du bâtiment change et que des charges plus importantes interviennent. Actuellement, la réhabilitation de planchers bois représente un marché prometteur.

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