La présente invention a pour objet une dalle mixte bois béton comportant une partie inférieure en bois et une partie supérieure en béton.

Depuis longtemps on a cherché à réaliser des dalles en béton supportées par des poutres en bois, faisant travailler les deux matériaux ensemble. Par exemple dans le document CH 658281, il est décrit un tel ouvrage constitué d'un ensemble de poutres en bois supportant une dalle en béton. Dans les espaces entre les poutres sont disposées des planchettes servant de coffrage, mais ne participant pas à la résistance de l'ouvrage. Seules les poutres participent à la résistance en présentant des creusures pour transmettre l'effort tranchant. Ce genre d'ouvrage est relativement long à mettre en place et ne profite pas de toutes les possibilités du bois, les planchettes ne participant pas à la résistance de l'ouvrage, ne servant que de coffrage.

Dans le document WO 2006/097962, Il est décrit un procédé pour fabriquer des dalles en bois béton. Dans ce procédé on dispose un plancher en bois recouvrant l'espace sur lequel on veut réaliser une dalle. Ce plancher est fait de planches relativement épaisses rainées et crêtées, sur lequel on dispose des blocs en matériaux légers, par exemple en polystyrène expansé, de manière à définir des espaces dans lesquels sera coulé du béton. Mais avant de couler le béton, il est nécessaire d'enduire de colle le plancher aux endroits en contact avec le béton pour que le bois et le béton travaillent ensemble. Ce procédé est compliqué et demande beaucoup de soin pour l'utilisation de la colle.

Le document FR 2710928 A1 décrit une dalle mixte bois béton selon le préambule de la revendication 1.

La présente invention a pour but de fournir une dalle mixte bois béton qui ne présente pas les inconvénients des dalles mixtes bois béton connues. L'invention a aussi pour but de faire participer le bois à la résistance de la dalle. Elle a encore pour but de permettre de simplifier la confection et le transport des éléments constituant la dalle en utilisant des éléments modulaires, notamment des bastaings.

Ces buts sont atteints avec la dalle mixte bois béton selon l'invention définie dans les revendications.

La dalle selon la présente invention présente notamment l'avantage d'un système de fabrication simple et modulaire, ne nécessitant qu'un nombre restreint de pièces standards pouvant être préfabriquées en usine et qui sont facilement transportables.

L'invention sera mieux comprise et ses caractéristiques et ses avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de formes d'exécution, données uniquement à titre d'exemple, en regard des dessins sur lesquels:

• la fig. 1 est une vue en perspective d'une portion de dalle mixte bois béton selon une forme d'exécution de l'invention,
• la fig. 2 est une coupe transversale d'un bastaing vertical constitutif de la partie inférieure en bois de la dalle de la fig. 1,
• la fig. 3 est un coupe transversale d'un bastaing horizontal constitutif de la partie inférieure en bois de la dalle de la fig.1,
• la fig. 4 est une vue en perspective d'un élément vertical de la fig. 2 et d'un élément horizontal de la fig. 3 avant assemblage,
• la fig. 5 est une vue en perspective des éléments vertical et horizontal de la fig. 4 une fois assemblés,
• la fig. 6 est un détail d'une coupe verticale transversale de la dalle de la fig. 1,
• la fig. 7 est une vue schématique en plan d'une dalle ayant une portée supérieure à la longueur d'un bastaing, avec un diagramme des moments correspondant, et
• la fig. 8 représente des diagrammes montrant comment les efforts de traction se répartissent dans les bastaings verticaux et horizontaux de la dalle représentée à la fig. 7.

Dans le cadre de la présente demande, on appelle bastaing une pièce de bois de section rectangulaire. De préférence, ce bastaing aura une longueur comprise entre 2 et 5 m, avec une section ayant un rapport largeur/hauteur compris entre 0.3 et 0.5. Ce bastaing, après usinage, est l'élément constitutif principal de la partie inférieure de la dalle. Dans la description qui suit, ce bastaing a une longueur de 3 m et une section extérieure de 40 mm x 100 mm.

La partie inférieure en bois de la dalle selon l'invention comprend une succession de tels bastaings usinés, disposés alternativement verticalement (ci-après bastaing vertical) et horizontalement (ci-après bastaing horizontal).

Un exemple de dalle selon l'invention est représenté à la fig. 1. Cette figure illustre plus particulièrement la partie inférieure en bois constituée par une succession de bastaings verticaux 1 et horizontaux 2, le béton 9 n'étant que partiellement représenté à une extrémité de la dalle.

Tel que représenté à la fig. 2, chaque bastaing vertical 1 comporte sur toute la longueur de l'une de ses faces latérales 11 un fraisage longitudinal 12 de 4 mm de profondeur sur une hauteur de 40 mm. Il comporte en outre, toujours à sa partie inférieure, des rainures longitudinales 13 et 14 sur toute la longueur de chacune de ses deux faces latérales, ces rainures ayant une profondeur de 4 mm pour une ouverture de 8 mm, le bord inférieur de chacune desdites rainures étant situé à 12 mm du bord inférieur de la face latérale correspondante. Chacun des bastaings verticaux 1 comporte en outre sur la partie supérieure non fraisée de sa face latérale 11 des creusures 15 de 4 mm de profondeur et de 120 mm de largeur réalisées à intervalles de 120 mm, de manière à former des redents 16 sur la face 11 de l'élément 1 destinés à la transmission de l'effort tranchant entre le béton et le bois.

Tel que représenté à la fig. 3, le bastaing horizontal 2 comporte sur toute la longueur de chacune de ses faces latérales 22 et 23 des rainures longitudinales 24 et 25, ces rainures ayant une profondeur de 4 mm pour une ouverture de 8 mm, le bord inférieur de chacune desdites rainures étant situé à 12 mm du bord inférieur de la face latérale correspondante. Chacun des bastaings horizontaux 2 comporte en outre sur sa face supérieure 26 des creusures 27 de 4 mm de profondeur et de 120 mm de largeur réalisées à intervalles de 120 mm, agencées pour être disposées en regard des creusures 15 des éléments verticaux, de manière à former également des redents 28 sur la face supérieure 26 des bastaings horizontaux 2.

On a représenté sur les figs 4 et 5 l'assemblage d'un bastaing horizontal 2 avec un bastaing vertical 1, lesdits bastaings 1 et 2 étant représentés avant assemblage à la figure 4 et une fois assemblés à la fig. 5. Les bastaings 1 et 2 sont solidarisés par des baguettes 3 insérées dans les rainures longitudinales correspondantes 13 et 24 des bastaings vertical 1 et horizontal 2. Dans la forme d'exécution décrite ici, ces baguettes 3 (voir figure 6) ont une section 8 mm x 8 mm. Le bastaing horizontal 2 sera ensuite rendu solidaire d'un autre bastaing vertical 1 au moyen d'une baguette 3 placée dans les rainures correspondantes 25 du bastaing horizontal 2 et 14 du bastaing vertical 1 suivant, et ainsi de suite, en finissant par un bastaing vertical.

Un détail d'une coupe en travers d'une dalle représenté à la fig. 6 permet de voir l'épaisseur H de la dalle comprenant l'épaisseur des bastaings horizontaux 2 et l'épaisseur du béton remplissant les espaces 30 entre deux bastaings verticaux 1 et s'étendant sur une hauteur h au-dessus desdits bastaings verticaux 1. On voit aussi comment un bastaing horizontal 2 est assemblé avec chacun de ses bastaings verticaux voisins 1 au moyen de baguettes 3 insérées respectivement dans ses rainures 24 et 25.

Les bastaings verticaux 1 et horizontaux 2 décrits ci-dessus peuvent avantageusement être réalisés par usinage d'un bastaing brut standard de 3 m de long et de 40 x 100 mm de section. Cet usinage est réalisé par un passage longitudinal du bastaing brut dans une moulurière quatre faces qui fraise le bastaing brut sur toute sa longueur pour lui donner le contour définitif de sa section de base, à savoir fraisage longitudinal 12 et rainures longitudinales 13 et 14 pour les bastaings verticaux 1 et rainures longitudinales 24 et 25 pour les bastaings horizontaux 2. Les redents 16 et 28 sont ensuite formés par fraisage transversal des creusures 15 et 27 à l'aide d'un outillage adéquat, de préférence agencé pour permettre un passage transversal continu du bastaing sans relèvement de l'outil de coupe. Bien entendu, tout autre procédé d'usinage permettant d'obtenir le même résultat peut être envisagé. Afin de simplifier les opérations d'usinage et de manutention, comme on l'a décrit plus haut, la formation des redents 16 et 28 par fraisage des creusures 15 et 27 n'est effectuée que sur une seule face des bastaings, qu'il s'agisse des bastaings verticaux ou horizontaux. Mais bien entendu, selon une variante d'exécution, non représentée sur les dessins, des redents pourraient également être formés sur l'autre face verticale des bastaings verticaux. Une fois usinés, les bastaings verticaux et les bastaings horizontaux sont disposés sur des palettes et emballés pour être transportés sur le chantier.

Le recours à des bastaings de longueur limitée, par exemple 3 mètres comme décrit ci-dessus, n'empêche pas la construction de dalle de portées supérieures, par exemple de dalles de 10 mètres de portée. Il suffit à cet effet, comme illustré à la fig. 7, de décaler en plan les bastaings verticaux et horizontaux, de les disposer en quinconce. A l'instar de ce qui se fait dans le cas des armatures en acier, où un recouvrement d'une longueur d'ancrage permet de passer l'effort d'une barreà sa voisine, l'effort est ici transmis du bastaing vertical au bastaing horizontal, et vice-versa, sur une demi longueur de bastaing, une ligne de bastaings verticaux et la ligne de bastaings horizontaux adjacents formant une unité structurelle dont la résistance à la traction est celle d'une seule ligne, l'effort de traction passant d'une ligne à l'autre par l'effet de blocage du béton qui les lie. Autrement dit, la défaillance de résistance à la traction que présente chaque joint d'extrémité de bastaing de longeur limitée est "pontée" par le bastaing voisin, continu à cet endroit-là. Un tel agencement permet d'assurer la continuité de la résistance en traction sur une grande longueur (pour des dalle de grande portée) en utilisant des bastaings de longueur limitée.

En résumé, les redents assurent le non-glissement du béton sur le bois (résistance au cisaillement), mais ils assurent aussi, grâce à l'action de blocage du béton, le passage de l'effort de traction d'un bastaing à son voisin. Pour des dalles ayant une portée égale à celle d'un bastaing, la résistance en traction d'une paire de bastaings adjacents est celle de deux bastaings. Dans le cas d'une dalle ayant une portée supérieure à celle d'un bastaing, la résistance en traction d'une paire de bastaings adjacents est celle d'un bastaing.

Le fait d'utiliser des bastaings de longueur unique, en l'occurrence 3 m dans l'exemple décrit ici, permet un meilleur conditionnement pour le transport. Sur une palette de 80 cm de largeur on place un paquet de deux cents bastaings, soit cent bastaings verticaux et cent bastaings horizontaux, pour un poids total de 940 kg. Ces deux cents bastaings permettent la construction de 40,8 m² de coffrage.

Bien que par nature, une dalle bois mixte béton ne porte en principe que dans une seule direction, une armature d'acier complémentaire peut toutefois dans une certaine mesure pallier cet inconvénient.

Dans le cas de la réalisation d'une dalle mixte bois béton ayant une portée supérieure à la longueur d'un bastaing, par exemple pour une dalle de l'ordre de 7 m de portée, telle que celle représentés schématiquement à la figure 7, on procédera de la manière suivante.

1. 1. Mise en place de filières d'étayage, à 1,50 m d'écartement.
2. 2. Mise en place depuis un bord d'une première ligne de bastaings verticaux. Le premier bastaing de cette ligne est entier, d'une longueur L_v. de 3 m. A l'autre extrémité, le dernier bastaing est raccourci (1/3 de L_v) pour s'adapter à la dimension de l'ouvrage. La chute est réutilisable.
3. 3. Mise en place de la deuxième ligne de bastaings horizontaux. Le premier bastaing a une longueur L_H de 1,5 m seulement, de telle sorte que les joints de la première ligne soient toujours bordés par un bastaing continu de 3 m. Cette disposition en quinconce des bastaings assure la continuité de l'effort de traction qui "serpente" en quelque sorte d'un bastaing à son voisin.
4. 4. Poursuite de la pose des bastaings selon ce schéma.
5. 5. Construction des coffrages de bords.
6. 6. Construction des coffrages de réservation. Découpe du coffrage.
7. 7. Pose des conduites noyées.
8. 8. Pose éventuelle d'une armature complémentaire.
9. 9. Bétonnage au béton ordinaire.
10. 10.Après quelques jours, démontage de deux sur trois filières d'étayage.
11. 11. après quelques semaines, démontage complet de l'étayage.

La figure 8 montre comment l'effort de traction se répartit dans les bastaings verticaux V et horizontaux H.

On donne ci-après une exemple de calcul d'une dalle mixte bois béton. Cet exemple porte sur un plancher de maison d'habitation. Le calcul est basé sur les normes de la SIA (Société suisse des ingénieurs et des architectes).

Les caractéristiques géométriques sont les suivantes : Portée de la dalle: 6.65 m Epaisseur totale du plancher: 0.30 m Sections des pièces de bois, selon plans.

Les actions qui sollicitent ce plancher sont exclusivement verticales, dirigées de haut vers le bas : Le poids propre du bois : 0.0529 x 5.00 = 0.26 kN/m² Le poids du béton : (0.30-0.0529) x 24 = 5.93 kN/m² La charge utile, valeur caractéristique 2.00 kN/m² Une charge permanente, valeur caractéristique 3.00 kN/m² Total des actions : 11.19 kN/m² Gamma_F admis pour l'ensemble des actions : 1.40 Valeur de dimensionnement : 1.40 x 11.19 = 15.70 kN/m²

La qualité du bois est C35, dont les valeurs de dimensionnement sont : Flexion f_m,d : 23.00 N/mm² Compression // fibres f_{c, O,d} : 17.00 N/mm² Traction // fibres f_t,O,d : 14.00 N/mm² Contrainte tangentielle f_v,d : 1.80 N/mm²

La qualité du béton est C25/30, dont les valeurs de dimensionnement sont : Compression f_c,d: 16.50 N/mm² Cisaillement tau_c,d : 1.00 N/mm²

La section résistante déterminante du bois: Abois : 100 x 36 = 3'600 mm² Hauteur du centre de gravité de la pièce verticale h_cdg,vert: 50 mm Hauteur du centre de gravité de la pièce horizontale h_cdg,hor: 18 mm Résistance à la traction de cette pièce : Z_d = f_t,O,d x A_bois : 14.00 X 3'600 = 50'400 N Largeur de plancher qui correspond à cette résistance : b = largueur _{1 pièce verticale} + largeur _{1 pièce horizontale}: 100 + 36 = 136 mm

La résistance en flexion du bois - armature négligée

La traction est reprise exclusivement par le bois, s'exerce au Centre de gravité du bois

La compression est reprise par le béton, la résultante des compressions s'exerce tout près de la fibre supérieure du plancher. On admet qu'elle s'exerce à 0.95 x l'épaisseur du plancher

Le béton ne résiste pas à la traction ; il est fissuré.

M _S,d : 15.70 x 6.65² / 8 = 86.80 kNm/m

C'est là où la pièce horizontale est interrompue que se situe la résultante critique du plancher : à cet endroit, c'est la pièce verticale de bois qui est sollicitée : elle a la même section, mais le bras de levier résistant est plus faible, parce que le centre de gravité de la pièce de bois est plus élevé. Bras de levier interne r : 0.95 x 300 - 50 = 235 mm M _R,d / pièce de bois : 50'400 x 235 = 11'800'000 Nmm M _R,d/m : 11'800'000 / 0.136 = 86'700'000 Nmm/m M _R,d/m : = 86.70 kN/m

La moitié de l'armature requise dans les zones de flexion maximale est prolongée jusqu'aux appuis.

Réaction V _S,d 15.70 x 6.65 / 2 = 52.20 kN/m

k_d 0.60 Épaisseur dalle : 0.30 - 0.05 = 0.25 m V _R,d : 0.25 x 0.60 x 1'000 = 150 kN /m

Z _s,d 50'400 N

Longueur des pièces de bois : 3'000 mm Longueur des redents : 120 mm Nombre de redents sur demi-longueur : 3'000 / 2 / 120 = 12.5 Section par redent (vertical déterminant) : 4 x 60 = 240 mm² Section totale : 12.5 x 240 = 3'000 mm2 Résistance bois : 3'000 x 17.00 = 51'000 N Résistance béton : 3'000 x 16.50 = 49'500 N

Z _S,d 50'400 N

Nombre de redents sur demi-longueur : 12.5 Section par redent : 60 x 120 = 7'200 mm² Section totale : 7'200 x 12.5 = 90'000 mm² Résistance (SIA 265 4.2.6) : 90'000 x 0.6 x 1.80 = 97'200 N

Z _S,d 50'400 N

Nombre de redents sur demi-longueur : 12.5 Section par redent : 60 x 120 = 7'200 mm² Section totale : 7'200 x 12.5 = 90'000 mm² Résistance : 90'000 x 1.00 = 90'000 N

Le poids propre du bois : 0.0529 x 5.00 = 0.26 kN/m² Le poids du béton : (0.30-0.0529) x 24 = 5.93 kN/m² La charge utile, valeur de dimensionnement 0.3 x 2.00 = 0.60 kN/m² Charge permanente, valeur de dimensionnement 3.00 kN/m² Total des actions, valeur de dimensionnement : 9.79 kN/m²

Module d'élasticité : celui du bois E_0,mean 13.00 kN/mm² Coefficient de fluage phi (bois humide à l'abri) : 1.00 Inertie : Correspondant à la hauteur du plancher : 0.3 m

Flèche :5 x 9.79 x 6.65⁴ / (384 x 13 x10⁶ x 0.3³ /12) = 0.00852 m F / portée : 0.00852 / 6.65 = 1 / 780