EP3293318A1 - Structures composites bois-béton - Google Patents

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EP3293318A1
EP3293318A1 EP16188541.3A EP16188541A EP3293318A1 EP 3293318 A1 EP3293318 A1 EP 3293318A1 EP 16188541 A EP16188541 A EP 16188541A EP 3293318 A1 EP3293318 A1 EP 3293318A1
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EP
European Patent Office
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concrete
wall
floor
wood
slab
Prior art date
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Application number
EP16188541.3A
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German (de)
English (en)
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EP3293318B1 (fr
Inventor
Jean-Jacques Ghelfi
Benoît Polge De Combret
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Atlante Developpement Sarl
Atlante Dev Sarl
Original Assignee
Atlante Developpement Sarl
Atlante Dev Sarl
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Publication date
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    • E04B1/04—Structures consisting primarily of load-supporting, block-shaped, or slab-shaped elements the elements consisting of concrete, e.g. reinforced concrete, or other stone-like material
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    • E04B2005/235—Wooden stiffening ribs or other wooden beam-like formations having a special form

Definitions

  • the invention relates to wood-concrete composite structures.
  • the object of the invention is to provide construction structures that are both solid, environmentally friendly and easy to implement in the industry.
  • the invention proposes for this purpose a wood-concrete composite structure according to claim 1 and a wood-concrete composite structure according to claim 2.
  • the invention also relates to a kit for constructing a wood-concrete composite structure according to claim 14.
  • the invention proposes a method for implementing a kit for constructing a wood-concrete composite structure according to claim 15.
  • wood means any woody material or comprising a woody material. This includes in particular solid wood, glulam, engineered wood (LVL, CLT, PSL %) and bamboo.
  • concrete refers to all types of concrete and includes in particular cementitious and clay matrices, lime concrete and geopolymers.
  • the wood-concrete composite structure according to the invention makes it possible to produce comfortable, solid and ecological constructions whose acoustic and thermal performances are much better than those of all-wood constructions.
  • the methods of manufacturing composite structures of wood and concrete according to the invention also have many notable advantages among which a decrease in the disorder during construction resulting in an increase in safety and speed of installation on the site.
  • the wood-concrete composite structure according to a first embodiment of the invention comprises two load-bearing walls 1 placed vertically, two bracing walls 1 'laid vertically (only one of which is shown on the drawing). figure 1 for practical reasons) and a floor 2 laid horizontally. Each of these elements is a prefabricated wood-concrete composite structure at the factory. The assemblies between the ends of the floor 2 and the load-bearing walls 1 are implemented on site, by placing junction elements and pouring concrete, to form a recess.
  • the figure 1 represents the wood-concrete composite structure according to the first embodiment of the invention after placing junction elements and after pouring concrete.
  • the floor 2 according to the first embodiment of the invention is rectangular, one side of said floor 2 defining a carrier axis (A). This is one of the sides defining the length of the rectangular floor 2.
  • the load-bearing walls 1 according to the first embodiment of the invention are positioned perpendicularly to the carrier axis (A). Bracing walls 1 'are, for their part, positioned parallel to the bearing axis (A).
  • the floor 2 can be made using several floor modules, nested in each other. As illustrated in figure 2a these floor modules are of similar structures. Each of these floor modules is rectangular and its two sides extending parallel to the bearing axis (A) of the floor 2 can respectively define a nesting shoulder 17a and an interlocking shoulder 17b, as illustrated in FIG. figure 2b .
  • An interlocking shoulder 17a of a floor module is designed to cooperate with an interlocking shoulder 17b of a floor module adjacent thereto. It is also possible that only one of these two sides defines an interlocking shoulder 17a or an interlocking shoulder 17b if it is a side intended to cooperate with a bracing wall 1 '.
  • the floor 2 according to the first embodiment of the invention comprises wooden joists 3, straight and parallel to the carrier axis (A), which are the entire length of the floor 2, are connected to and extend under a partial slab 4 of prefabricated concrete.
  • the floor 2 comprises two first end portions 5 extending on opposite sides perpendicular to said bearing axis (A), in which the concreting of the partial slab 4 has been interrupted so that in said first end portions 5 , the joists 3 protrude from the partial floor slab 4.
  • the said first end portions 5 are therefore without a partial floor slab 4.
  • the joists 3 are associated with a formwork base 6 which is intended to receive cast concrete.
  • Each of the points constituting an interface between the partial floor slab 4 and one of the first end portions 5 is ideally located at the zero bending moment of the floor 2. That is, the normal stresses are balanced in the mechanical system so that they are zero in each of these points, only the shear force having an effect. The influence of the concreting stop is thus greatly reduced.
  • the bottom of the formwork 6 is notably positioned between the joists 3. It is typically composed of several wooden or concrete panels resting on the slats 22, said slats 22 being fixed on each side of the joists 3.
  • the formwork can be held directly by the joists 3. It can, for example, be inserted in grooves or on shoulders typically formed on each side of the joists 3.
  • This formwork base 6 may, however, be made in any other suitable form, for example in the form of thin precast concrete slabs constituting an extension of the partial slab of floor 4.
  • This formwork base 6 is advantageously made on a slope, thus allowing concreting with a variable inertia approaching the ends of said two first end portions 5.
  • the bottom of formwork is made of slope and will allow the realization of a layer of thicker concrete along the supporting wall 1 that along the partial floor slab 4.
  • the form base 6 may be temporarily positioned, that is to say it may be positioned to allow pouring concrete and then removed.
  • the slats 22 can be removed to allow the removal of the panels constituting the bottom formwork 6.
  • the removal of the formwork bottom is mainly of aesthetic interest.
  • the partial floor slab 4 is armed in the lower part to take the tensile forces due to bending.
  • CVSE Heating Ventilation Sanitaire Electricity
  • the ends of the CVSE networks integrated into the slabs are accessible. They can be connected, on the site, following the network before the whole is concealed in the concrete poured in said first end portions 5.
  • the technical connecting ducts 30 along the concrete of the prefabricated partial slab 4 so to stay close to the zero moment zone. They are typically positioned in a space 28 dug in the joists 3, as illustrated in FIG. figure 2b .
  • cylindrical machining 14 are made perpendicular to the carrier axis (A). These cylindrical machining 14 are distributed with a progressive spacing according to the shear force variation. The closer we approach the ends of said two first end portions 5, the cylindrical machining 14 are tightened.
  • at least one additional transverse machining 14a can be performed on the part of the joists located at the end of said first end portions 5 and in the lower part of the joists 3, just above the formwork base 6.
  • Transverse reinforcements passing through the joists 3 perpendicular to the bearing axis (A) pass through said cylindrical machining 14 of the floor 2, to reinforce the structure.
  • each of the floor modules comprises, in its part comprising the partial floor slab 4, first transverse frames 15a which are specific to it.
  • first transverse reinforcements 15a are placed before the assembly of the structure and are part of the prefabricated floor modules, they are engaged in the concrete of the partial floor slab 4.
  • second transverse reinforcement 15b are inserted into the cylindrical machining 14, during assembly of the structure. They traverse the cylindrical machining 14 joists 3 of all adjacent floor modules continuously or overlapping and participate in the chaining of the building.
  • the transverse reinforcement 15a and 15b play a role of transverse traction recovery.
  • each additional transverse machining 14a is traversed by an additional transverse reinforcement 15c similar to said second transverse reinforcement 15b. This allows additional reinforcement of the structure.
  • the cylindrical machining 14 pass through the joists 3 on a diameter "d" slightly larger than that of said transverse reinforcement (15a, 15b, 15c) so that these reinforcements can pass through them, and are widened to a diameter "D" so not crossing both sides of the joists 3, thus creating spaces for filling with concrete.
  • the concrete of the partial floor slab 4 fills the expanded "D" diameter machining located in the areas in which the floor comprises the partial floor slab 4.
  • the widened "D" diameter machining is intended to be filled with concrete during subsequent pouring of concrete. In both cases, this makes it possible to obtain a composite action between the joists 3 and the concrete.
  • the floor 2 further comprises rectilinear longitudinal reinforcements 12 located between the joists 3 and extending parallel thereto and therefore parallel to the bearing axis (A). These reinforcements 12 are located in the lower part of the partial slab 4 and are engaged in said partial slab 4. They traverse the partial slab 4 along its entire length and extend in part in each of said two first end portions 5 , above the formwork base 6. These longitudinal reinforcements 12 take up the tensile forces and ensure mechanical continuity between the partial floor slab 4 and concreting times.
  • the upper part of the partial floor slab 4 is flat and adapted to form the base of the floor of the building.
  • the lower part of the partial floor slab 4 is connected to the joists 3 via the cylindrical machining 14, in particular at the level of the enlarged portions of diameter "D" and through the transverse reinforcements 15a, 15b, 15c.
  • the partial slab 4 is poured in the factory directly on the joists 3.
  • the floor 2 represented in the Figures 2a and 2b also includes reinforcements referred to as "hat frames" 13 engaged in the concrete of the partial slab 4. Each of said hat frames extends into a of said two first end portions 5. These cap frames 13 are located in the upper part of the partial floor slab 4 and allow to take the tensile forces due to the embedding. These reinforcements may be rectilinear or for example form hooks or any other suitable form in their part engaged in the concrete of the partial slab 4 to ensure better anchoring with the latter.
  • the floor 2 according to the first embodiment of the invention also comprises two second end portions 5 ', opposite and parallel to each other, located along the prefabricated concrete slab 4, parallel to the bearing axis (A) and comprising a formwork bottom 6 for receiving cast concrete.
  • said second end portions 5 ' are respectively present on one of the sides of the floor modules constituting the sides of the floor 2.
  • the floor 2 according to the first embodiment of the invention comprises chaining reinforcements 19 disposed parallel to the joists 3 and extending in said first 5 and second 5 'end portions, above the formwork base 6.
  • Chains 19 are typically reinforcing cages.
  • the first 15a and second 15b transverse reinforcement and the additional transverse reinforcement 15c of the floor 2 extend in said second end portion 5 '. They are typically bent on their ends and form hooks that surround at least part of the reinforcing chains 19, thereby reinforcing the structure.
  • the load-bearing walls 1 according to the first embodiment of the invention comprise wooden uprights 7 assembled to a thin wall slab 8 of concrete, armed with a welded reinforcement mesh 24.
  • the assembly between the uprights 7 and the concrete wall slab 8 is made using connectors 18, as illustrated in FIG. figure 3b .
  • the wall slab 8 is of constant thickness.
  • the load-bearing walls 1 are intended to resume the moment generated by the embedding of the floor 2. They may have a height of one or more floors. Each of them can be realized using several modules of carrier wall, nested in one another, as illustrated in the figures 4 and 5 , or assembled in another way.
  • the bracing walls 1 ' are similar to the load-bearing walls 1. They comprise wooden uprights 7' joined to a thin wall slab 8 'of concrete. The assembly between the uprights 7 'and the concrete wall slab 8' is also made using connectors. Each of them can also be made using several bracing wall modules, nested within each other, as illustrated in the drawings. figures 4 and 5 , or assembled in another way.
  • inner face of a wall 1, 1 ' the face corresponding to the side of the wall comprising the wall panel 8, 8' prefabricated, as opposed to the so-called “outer” face corresponding to the side of the wall comprising the amounts 7, 7 '.
  • the finish of the walls can be of any type, in particular of the same type as for a wood frame structure.
  • Each of the two load-bearing walls 1 according to the first embodiment of the invention is designed to be assembled with the floor 2 by means of junction elements 9 possibly held in position by fasteners 25, as illustrated in FIGS. figures 3a and 5 .
  • the figure 4 illustrates the connection between the floor 2 and a first of said two load bearing walls 1 at one of the two first end portions 5.
  • each of the connecting elements 9 is attached to an upright 7 of said first load-bearing wall 1 and passes through the wall slab 8 of this wall to extend into one of said first end portions 5 of the floor 2, parallel to the bearing axis (A) and above the joists 3, so as to be embedded in cast concrete.
  • Attaching the connecting elements 9 on the uprights 7 of the wall 1 has many advantages. Indeed, if we fix the junction elements 9 directly on the wall tile 8, we should be careful to use a wall slab 8 sufficiently strong and thick to withstand the tensile force exerted by the floor 2 on she. By fixing the joining elements 9 on the uprights 7 of the wall 1 and by avoiding, through the openings 11, exerting a tensile force on the wall slab 8, it is possible to use walls 1 comprising Wall slabs 8 much thinner. This limits the amount of concrete needed in buildings and therefore the volume of walls which represents an ecological advantage and a gain of living space in buildings.
  • the uprights 7 of this first load-bearing wall 1 comprise blind or through recesses 10 intended to receive the joining elements 9. These recesses are positioned facing apertures 11 in the wall slab 8, said openings being traversed by the connecting elements 9.
  • the wall tile 8 is typically molded with the openings 11 but can also be made of a block and then pierced. In addition, when the recesses 10 of the uprights 7 are blind, they are oriented to open on the side of the wall slab 8.
  • the horizontal junction between two wall modules is ideally placed at these recesses 10 and these openings 11 so that two modules of walls nested, or assembled in another way , one above the other, form these recesses 10 and openings 11, as illustrated in FIG. figure 4 .
  • junction elements 9 may take various forms, for example they may be simple rods 9a, possibly partially threaded, or rods 9a, one end of which comprises a shoulder or a bead forming a stop 9b and may be made of any suitable material, in particular metal.
  • the end of the rod 9a of the connecting elements 9 intended to extend in said first end portion 5 may optionally carry a mesh or separate into several rods to increase its grip in the concrete to be cast in this first end part 5.
  • Each connecting element 9 is typically fitted, glued and / or screwed into a recess 10 of the upright 7 or fixed by any other effective means to this upright 7. It can also, when it comprises a stop 9b, completely pass through the slab 8 and the amount 7 and abut against the outer portion of the upright 7, as illustrated in FIG. figure 4 .
  • the abutment 9b of said junction element may comprise holes 29 allowing the passage of screws or other fasteners 25 whose role is to fix the connecting element in the upright 7 in order to hold it in place during the subsequent pouring of concrete which will cover, at least in part, said connecting element 9.
  • a junction element 9 having a stop 9b and fixing pieces 25 can reinforce the connection between two wall modules, as shown in the figure 5 .
  • Each of the cap frames 13 of the floor 2 extends sufficiently in said first end portion 5 so that there is an overlap with at least one of the junction elements 9 which extend there.
  • All elements or parts of elements extending at least in part in this first end portion 5 are intended to be engaged in concrete that will be poured there.
  • the cast concrete is introduced into the portion of the cylindrical machining 14 of diameter "D", thus forming an assembly.
  • the transmission of forces between the wood joist 3 and cast concrete is optimal.
  • connection between the floor 2 and the second of said load bearing walls 1 at the other of said two first end portions 5 according to the first embodiment of the invention is carried out in the same way.
  • Each of the bracing walls 1 ' according to the first embodiment of the invention is designed to be assembled with the floor 2 by means of connecting elements 9'.
  • the figure 5 illustrates the connection between the floor 2 and a first of the two bracing walls 1 'at one of the two second end portions 5'.
  • Each of the connecting elements 9 ' is attached to an upright 7' of said first bracing wall 1 'and passes through the wall tile 8' of said wall 1 'to extend into one of said second end portions 5' of the floor 2, perpendicular to the carrier axis (A), so as to be embedded in cast concrete on the formwork bottom 6.
  • the fixing means used to fix each of the connecting elements 9 'to the corresponding upright 7' are the same as those used for fixing the connecting elements 9 with the uprights 7.
  • the uprights 7 'of said first bracing wall 1' comprise recesses 10 'of the same type as those of the uprights 7 of the load-bearing walls 1.
  • the wall slab 8 'of said first bracing wall 1' comprises openings 11 'of the same type as those of the wall slabs 8 of the load-bearing walls 1.
  • the joining elements 9 'associated with the bracing wall 1' shown in FIG. figure 5 comprise a rod 9'a and a stop 9'b.
  • the ends of the rods 9'a opening into a second end portion 5 ' are hook-shaped for cooperation with the aforementioned chaining fixtures 19 to reinforce the structure.
  • All elements or parts of elements extending at least in part in said second end portion 5 ' are intended to be engaged in concrete which will be cast on the bottom of formwork 6. This includes in particular the elements of junction 9 ', first 15a and second 15b transverse reinforcement 15, additional transverse reinforcement 15c and chaining reinforcement 19.
  • connection between the floor 2 and the second of said two bracing walls 1 'at the other of said two second end portions 5' according to the first embodiment of the invention is performed in the same way.
  • the interior finish is typically made plastered directly on precast concrete walls 1, 1 '. This solution is cheap and fast to achieve.
  • the wooden structure will be preserved from the flames for a long time before beginning its carbonization.
  • the rigidity of the assembly produced is high.
  • Such a structure makes it possible to transmit a portion of the energy to the walls.
  • the boom of the floor is decreased. It is therefore possible to reduce the size of the joists without modifying the arrow.
  • the floor has a small footprint in space.
  • a first step in the method of manufacturing a wood-concrete composite structure according to the first embodiment of the invention consists of position and maintain, at least temporarily, typically on a base slab 20, vertically, two load-bearing walls 1 and two bracing walls 1 ';
  • Said walls 1,1 ' are positioned so as to form a rectangle whose two opposite sides are constituted by said two load-bearing walls 1 and the other two opposite sides are constituted by said bracing walls 1'.
  • the base slab 20 can be any type of slab, solid concrete or other structures, even metal. Shims of different thicknesses, made of plastic or cut in hardwood, are prepared in the workshop. On site, a capillary break is arranged on the base slab 20 at the locations that will receive structural parts, that is to say, under the walls and poles. The purpose of this operation is to stop the capillary rise of water that is harmful to the properties of the wood. The wedges are then arranged to compensate for the differences noted. A part forming the seat of the structure is fixed to the base slab 20 by anchor bolts. These pieces rest on wedges and form a flat structure.
  • the laying of the walls 1, 1 ' is done by aligning the bases of each wall while respecting the plans. A cord can be stretched to have a straight mark.
  • An expansive seal may optionally be glued between the walls 1, 1 'and, where appropriate, between the modules constituting the walls 1, 1'. This operation is intended to ensure the tightness of the structure between two prefabricated elements.
  • a second step consists in positioning and maintaining, at least temporarily, horizontally, the rectangular floor 2 whose total surface corresponds to the size of the rectangle defined by the four walls 1, 1 ', said floor 2 comprising two first parts of ends 5 and two second end portions 5 '.
  • the floor 2 is positioned so that the first two end portions 5 abut directly or indirectly, preferably directly, against the inner faces of said load-bearing walls 1 and so that the two second end portions 5 'come in they abut directly or indirectly, preferably directly against the inner faces of said bracing walls 1 '. It is important to ensure that the connection zones between the end parts 5, 5 'and the inner faces of the walls 1, 1' against which they abut before the pouring of concrete are sealed by inserting gaskets or sealing with a dry mortar.
  • the floor 2 is held horizontally by means of struts 26 arranged in an axis approximately perpendicular to the bearing axis (A). Tripods are set up on a few struts 26, for example every five struts, to stabilize the temporary structure.
  • a third step consists in installing junction elements 9, 9 'so that each of the junction elements 9 is attached to one of the uprights 7 of one of the load-bearing walls 1 and passes through the wall slab 8 to which the latter is assembled. to extend into one of the first end portions 5 and so that each of said connecting members 9 'is attached to one of the uprights 7' of one of the bracing walls 1 'and passes through the wall tile 8' to which is assembled to extend into one of the second end portions 5 '.
  • a fourth step consists in pouring concrete into said end portions 5, 5 'of the floor 2 so as to embed in the concrete all the parts of the connecting elements 9, 9', joists 3, longitudinal reinforcements 12 , first 15a and second 15b transverse reinforcement, reinforcement additional transverse 15c and cylindrical machining 14, 14a of diameter "D" that they pass through, hat frames 13 and chaining reinforcements 19 located in these parts 5, 5 ', for sealing the load-bearing walls 1 and bracing 1 on the floor 2.
  • the figure 9 illustrates an overview of a wood-concrete composite structure according to the first embodiment of the invention, after pouring concrete.
  • the floor 2 comprises a concrete slab formed of the partial slab 4 joined to the concrete poured into the end portions 5, 5 '.
  • the upper levels are mounted in the same way, the last installed floor playing the role of base slab 20.
  • the screwing in foot panels is made with pulling fittings instead of the seat part.
  • a wood-concrete composite structure according to a second embodiment of the invention differs from the wood-concrete composite structure according to the first embodiment of the invention in that the floor does not comprise joists connected to a bottom of formwork but instead comprises a wooden plate 3a connected to and extending under the partial slab 4, said wooden plate 3a serving, in said first 5 and second 5 'end portions, formwork bottom for receiving cast concrete.
  • the floor does not comprise joists connected to a bottom of formwork but instead comprises a wooden plate 3a connected to and extending under the partial slab 4, said wooden plate 3a serving, in said first 5 and second 5 'end portions, formwork bottom for receiving cast concrete.
  • first and second transverse reinforcements of the floor of the structure according to the second embodiment of the invention no longer cross the joists but are positioned perpendicularly to the bearing axis (A) respectively engaged in the concrete of the partial floor slab and in said first end portions.
  • the wooden plate 3a of the floor of the composite structure according to the second embodiment of the invention comprises, on its upper face, at least in the part in which it does not include the partial slab of floor 4, recesses 27 intended to fill with concrete during the subsequent pouring of concrete, to allow a composite action between the wooden plate 3a and the concrete. Any other appropriate connection means allowing a composite action between the concrete and the wooden plate is possible.
  • references 1, 1 ', 2, 4, 5, 5', 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 denote the same elements as those designated by the same references in the Figures 1 to 6 .
  • the method for manufacturing a wood-concrete composite structure according to the second embodiment of the invention differs from the method of manufacturing a wood-concrete composite structure according to the first embodiment of the invention only in that, in the fourth step of pouring concrete into said end portions 5, 5 'of the floor 2, the concrete is poured so as to embed in the concrete all the parts of the connecting elements 9, 9', the wooden plate 3a and recesses 27 that it comprises, longitudinal reinforcements 12, first 15a and second 15b transverse reinforcements, cap frames 13 and chaining reinforcements 19 located in these parts 5, 5 ', for seal the load-bearing walls 1 and bracing 1 'to the floor 2.
  • the wood-concrete composite structures according to the first or second embodiment of the invention comprise only a load-bearing wall 1, do not comprise a bracing wall 1 'and have a floor 2 comprising only a first end portion 5.
  • Such structures can typically be used for the realization of a balcony.
  • the wood-concrete composite structures according to the first or the second embodiment of the invention comprise only two supporting walls 1 and do not include a bracing wall 1 '.
  • Such structures can typically be used for the realization of a gateway.
  • the wood-concrete composite structure according to the invention makes it possible to produce comfortable, solid and ecological constructions whose acoustic and thermal performances are much better than those of all-wood constructions.
  • the acoustic insulation is improved compared to a structure all wood thanks to the presence of concrete.
  • the walls bring thermal inertia to the building thanks to their concrete located on the inner side with respect to the thermal insulators (the thermal insulators can indeed be inserted between the uprights 7, 7 'of the walls).
  • the method of manufacturing a wood-concrete composite structure according to the invention makes it possible to minimize the quantity of tasks to be performed on site.
  • the process of producing a building using a wood-concrete composite structure according to the invention is, for a substantial part, carried out in a workshop. It is then possible to master several physical parameters and to precisely organize the tasks. Weather hazards do not influence the quality of products or the working conditions of employees. Specific equipment is made available facilitating and accelerating the realization.
  • the CVSE networks are positioned in the floor. These flows are the only technical interaction between the structure and the building. The congestion and disorder caused by the installation of these networks are sources of danger in an environment such as that of a construction site. The integration of these sheaths Floor slab techniques contribute to the cleanliness of the work areas. The safety of the workers on site is thereby increased.
  • the quality and the temperature of the air in the workshop allow a good management of the quality of the floor. Concrete is exposed to ideal conditions so that its chemical reactions are optimal. When laying the elements have a partial mechanical strength. The temporary structure formed by the prefabricated elements still unbound is already forming storage and circulation platforms.
  • the speed of installation on site is an asset to the nuisance of building a building in an environment. Noise, dust, vehicle roundtrips and construction time are reduced. The impact on the neighborhood is minimized.

Abstract

L'invention concerne une structure composite bois-béton comprenant au moins un plancher (2) et au moins un premier mur (1) caractérisée en ce que ledit plancher (2) comprend un support (3, 3a) en bois connecté à une dalle partielle de plancher (4) en béton, le support (3, 3a) dépassant de la dalle partielle de plancher (4) de manière à définir au moins une première partie d'extrémité (5) sans dalle partielle de plancher (4), en ce que ledit premier mur (1) comprend des montants (7) en bois assemblés avec une dalle de mur (8) en béton, et en ce que ladite structure composite bois-béton comprend au moins un premier élément de jonction (9), le ou chaque premier élément de jonction étant fixé à un des montants (7) dudit premier mur (1) et traversant la dalle de mur (8) dudit premier mur (1) pour s'étendre dans ladite première partie d'extrémité (5) du plancher (2) de façon à pouvoir y être noyé dans du béton coulé. L'invention concerne également un kit de construction d'une telle structure composite bois-béton ainsi qu'un procédé d'assemblage dudit kit de construction.

Description

  • L'invention concerne des structures composites bois-béton.
  • La problématique à laquelle les professionnels de la construction ont à faire face est d'apporter un confort et une sécurité à l'utilisateur d'un bâtiment tout en ayant une logique industrielle et en veillant à l'impact environnemental.
  • Pour des constructions de bâtiments avec multiplication des niveaux, des structures de plancher tout en béton ou des planchers collaborant en métal et béton sont les plus utilisés.
  • L'impact environnemental des bâtiments attirant de plus en plus l'attention, la volonté d'introduire du bois dans les bâtiments collectifs tels que les habitations, locaux professionnels et autres s'est cependant imposée.
  • L'utilisation du matériau bois seul est la manière la plus traditionnelle de réaliser un plancher. Les fonctions principales sont assurées mais les performances acoustiques et d'inertie thermiques restent faibles.
  • Pour répondre à cette problématique, des planchers mixtes en bois et béton ont été élaborés. Ces derniers permettent la réalisation de bâtiments plus écoresponsables tout en garantissant une isolation acoustique et une inertie thermique meilleure que celle des planchers en bois.
  • Le document WO9411589 décrit des planchers mixtes bois-béton mais ne divulgue pas la manière dont ceux-ci peuvent être associés à un mur, et en particulier à un mur en bois et béton.
  • Les planchers comprenant des poutres en bois sont généralement fixés aux murs par insertion dans des cavités creusées dans le mur, au moyen d'une collaboration tenons/mortaises, par repos sur une poutre muraillère généralement fixée par vissage dans les murs ou bien par vissage direct des poutres en bois dans le mur. Toutes ces techniques impliquent des étapes de fabrication conséquentes et couteuses (usinage des tenons et des mortaises, fixation des muraillères, vissage des poutres dans le mur).
  • De plus, dans les constructions de l'art antérieur qui utilisent des planchers mixtes bois-béton, ceux-ci sont généralement associés avec des murs en bois ou avec des murs en béton qui ne répondent pas aux problèmes mentionnés précédemment.
  • Le but de l'invention est de proposer des structures de construction qui soient à la fois solides, écoresponsables et faciles à mettre en oeuvre dans l'industrie.
  • L'invention propose à cette fin une structure composite bois-béton selon la revendication 1 et une structure composite bois-béton selon la revendication 2.
  • L'invention a également pour objet un kit de construction d'une structure composite bois-béton selon la revendication 14.
  • Enfin, l'invention propose un procédé de mise en oeuvre d'un kit de construction d'une structure composite bois-béton selon la revendication 15.
  • Dans le cadre de la présente invention, le terme « bois » entend désigner tout matériau ligneux ou comprenant un matériau ligneux. Cela inclut en particulier le bois massif, le bois lamellé-collé, le bois d'ingénierie (LVL, CLT, PSL...) et le bambou. Le terme « béton » désigne quant à lui tout type de béton et inclut en particulier les matrices cimentaires et argileuses, le béton de chaux et les géopolymères.
  • La structure composite bois-béton selon l'invention permet la réalisation de constructions confortables, solides et écologiques dont les performances acoustiques et thermiques sont bien meilleures que celles des constructions tout en bois.
  • Les procédés de fabrication de structures composites en bois et béton selon l'invention présentent également de nombreux avantages notables parmi lesquels une diminution du désordre lors de la construction entraînant une augmentation de la sécurité et de la rapidité de pose sur le chantier.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • La figure 1 est une vue en perspective d'une partie d'une structure composite bois-béton selon un premier mode de réalisation de l'invention.
    • La figure 2a est une représentation du plancher de la figure 1.
    • La figure 2b est une représentation éclatée du plancher des figures 1 et 2a.
    • La figure 3a est une représentation du mur porteur de la figure 1.
    • La figure 3b est une représentation éclatée du mur porteur des figures 1 et 3a.
    • La figure 4 est une vue en perspective d'une partie de la structure selon le premier mode de réalisation de l'invention comprenant un premier mur porteur en coopération avec un plancher, avant coulage de béton.
    • La figure 5 est une vue en perspective d'une partie de la structure selon le premier mode de réalisation de l'invention comprenant un premier mur porteur et un second mur de contreventement en coopération avec un plancher, avant coulage de béton. Cette figure montre également les détails du ferraillage dans un angle de la structure.
    • Les figures 6a à 6d sont des représentations en coupes transversales de différents stades d'avancement lors de la mise en oeuvre du procédé pour la mise en oeuvre du kit de construction selon l'invention.
    • La figure 7 est une vue en perspective d'une partie d'un plancher de la structure composite bois-béton selon le second mode de réalisation de l'invention comprenant un premier mur porteur en coopération avec un plancher, avant coulage de béton.
    • La figure 8 est une vue en perspective d'une partie de la structure composite bois-béton selon le second mode de réalisation de l'invention comprenant un premier mur porteur et un second mur de contreventement en coopération avec un plancher, avant coulage de béton. Cette figure ne montre pas les détails du ferraillage de la structure.
    • La figure 9 illustre une vue d'ensemble d'une structure composite bois-béton selon le premier mode de réalisation de l'invention, après coulage de béton.
  • En référence à la figure 1, la structure composite bois-béton selon un premier mode de réalisation de l'invention comprend deux murs porteurs 1 posés verticalement, deux murs de contreventement 1' posés verticalement (dont un seul est représenté sur la figure 1 pour des raisons pratiques) et un plancher 2 posé horizontalement. Chacun de ces éléments est une structure composite bois-béton préfabriquée en usine. Les assemblages entre les extrémités du plancher 2 et les murs porteurs 1 sont mis en oeuvre sur chantier, par mise en place d'éléments de jonction et par coulage de béton, pour former un encastrement. La figure 1 représente la structure composite bois-béton selon le premier mode de réalisation de l'invention après mise en place d'éléments de jonction et après coulage de béton.
  • Comme représenté dans la figure 1, le plancher 2 selon le premier mode de réalisation de l'invention est rectangulaire, un des côtés dudit plancher 2 définissant un axe porteur (A). Il s'agit ici d'un des côtés définissant la longueur du plancher 2 rectangulaire. Les murs porteurs 1 selon le premier mode de réalisation de l'invention sont positionnés perpendiculairement à l'axe porteur (A). Les murs de contreventement 1' sont, quant à eux, positionnés parallèlement à l'axe porteur (A).
  • Le plancher 2 peut être réalisé à l'aide de plusieurs modules de plancher, emboîtés les uns dans les autres. Comme illustré dans la figure 2a, ces modules de plancher sont de structures similaires. Chacun de ces modules de plancher est rectangulaire et ses deux côtés s'étendant parallèlement à l'axe porteur (A) du plancher 2 peuvent définir respectivement un épaulement d'emboîtement 17a et un contre-épaulement d'emboîtement 17b, comme illustré dans la figure 2b. Un épaulement d'emboîtement 17a d'un module de plancher est conçu pour coopérer avec un contre-épaulement d'emboîtement 17b d'un module de plancher qui lui est adjacent. Il est également possible qu'un seul de ces deux côtés définisse un épaulement d'emboîtement 17a ou un contre-épaulement d'emboîtement 17b s'il s'agit d'un côté destiné à coopérer avec un mur de contreventement 1'.
  • En référence aux figures 1, 2a et 2b, le plancher 2 selon le premier mode de réalisation de l'invention comprend des solives 3 en bois, rectilignes et parallèles à l'axe porteur (A), qui font toute la longueur du plancher 2, sont connectées à et s'étendent sous une dalle partielle 4 en béton préfabriquée. Le plancher 2 comprend deux premières parties d'extrémité 5 s'étendant sur des côtés opposés perpendiculaires audit axe porteur (A), dans lesquelles le bétonnage de la dalle partielle 4 a été interrompu de sorte que, dans lesdites premières parties d'extrémités 5, les solives 3 dépassent de la dalle partielle de plancher 4. Lesdites premières parties d'extrémité 5 sont donc sans dalle partielle de plancher 4. Dans ces premières parties d'extrémité 5, les solives 3 sont associées à un fond de coffrage 6 lequel est destiné à recevoir du béton coulé.
  • Chacun des points constituant une interface entre la dalle partielle de plancher 4 et une des premières parties d'extrémité 5, se situe idéalement au moment de flexion nul du plancher 2. C'est-à-dire que les efforts normaux s'équilibrent dans le système mécanique de sorte qu'ils sont nuls en chacun de ces points, seul l'effort tranchant ayant un effet. L'influence de l'arrêt de bétonnage est ainsi fortement réduite.
  • Le fond de coffrage 6 est notamment positionné entre les solives 3. Il se compose typiquement de plusieurs panneaux de bois ou de béton en appui sur des carrelets 22, lesdits carrelets 22 étant fixés de chaque côté des solives 3. Dans une variante le fond de coffrage peut être maintenu directement par les solives 3. Il peut, par exemple, venir s'insérer dans des rainures ou sur des épaulements typiquement formés de chaque côté des solives 3.
  • Ce fond de coffrage 6 peut toutefois être réalisé sous toute autre forme convenable, par exemple sous forme de fines dalles préfabriquées en béton constituant une extension de la dalle partielle de plancher 4. Ce fond de coffrage 6 est avantageusement réalisé en pente, permettant ainsi un bétonnage avec une inertie variable à l'approche des extrémités desdites deux premières parties d'extrémités 5. En particulier, et comme illustré à la figure 4, le fond de coffrage est réalisé en pente et permettra la réalisation d'une couche de béton plus épaisse le long du mur porteur 1 que le long de la dalle partielle de plancher 4.
  • Dans une variante, le fond de coffrage 6 peut être positionné de façon provisoire, c'est-à-dire qu'il peut être positionné pour permettre le coulage de béton et retiré ensuite. Par exemple, une fois le béton pris, les carrelets 22 peuvent être retirés pour permettre le retrait des panneaux constituant le fond de coffrage 6. Le retrait du fond de coffrage a principalement un intérêt esthétique.
  • La dalle partielle de plancher 4 est armée en partie inférieure pour reprendre les efforts de traction dus à la flexion. Un treillis d'armature soudé 16 de petit diamètre, en prise dans le béton de la dalle partielle de plancher 4, répartit la fissuration de façon homogène en partie supérieure de la dalle partielle de plancher 4.
  • Des gaines techniques (CVSE - Chauffage Ventilation Sanitaire Electricité), pour l'électricité ou la ventilation par exemple, peuvent être intégrées au plancher 2, en particulier entre les solives 3, et laissées en attente de raccordement. Avant le coulage de béton dans lesdites premières parties d'extrémité 5, les extrémités des réseaux CVSE intégrées dans les dalles sont accessibles. Elles peuvent être connectées, sur le chantier, à la suite du réseau avant que le tout ne soit dissimulé dans le béton coulé dans lesdites premières parties d'extrémité 5. Les gaines techniques de raccordement 30 longent le béton de la dalle partielle 4 préfabriquée afin de rester proche de la zone de moment nul. Elles se positionnent typiquement dans un espace 28 creusé dans les solives 3, comme illustré dans la figure 2b.
  • Dans le bois des solives 3 et sur toute la longueur des solives 3, des usinages cylindriques 14 sont réalisés, perpendiculairement à l'axe porteur (A). Ces usinages cylindriques 14 sont répartis avec un entraxe progressif en fonction de la variation d'effort tranchant. Plus on se rapproche des extrémités desdites deux premières parties d'extrémités 5, plus les usinages cylindriques 14 sont serrés. En particulier lorsque le fond de coffrage 6 est réalisé en pente, comme représenté sur la figure 4, au moins un usinage transversal supplémentaire 14a peut être réalisé sur la partie des solives située à l'extrémité desdites premières parties d'extrémité 5 et dans la partie inférieure des solives 3, juste au-dessus du fond de coffrage 6.
  • Des armatures transversales traversant les solives 3 perpendiculairement à l'axe porteur (A) traversent lesdits usinages cylindriques 14 du plancher 2, pour renforcer la structure.
  • Lorsque le plancher 2 est composé de plusieurs modules de plancher emboîtés les uns dans les autres, chacun des modules de plancher comprend, dans sa partie comprenant la dalle partielle de plancher 4, des premières armatures transversales 15a qui lui sont propres. Ces premières armatures transversales 15a sont placées avant le montage de la structure et font partie des modules de plancher préfabriqués, elles sont en prise dans le béton de la dalle partielle de plancher 4. Par contre, dans la partie du plancher 2 sans dalle partielle de plancher 4, des secondes armatures transversales 15b sont insérées dans les usinages cylindriques 14, lors du montage de la structure. Elles traversent les usinages cylindriques 14 des solives 3 de l'ensemble des modules de plancher adjacents de façon continue ou chevauchante et participent au chaînage du bâtiment. Les armatures transversales 15a et 15b jouent un rôle de reprise de traction transversale.
  • Le cas échéant, chaque usinage transversal supplémentaire 14a est traversé par une armature transversale supplémentaire 15c similaire auxdites secondes armatures transversales 15b. Ceci permet un renfort supplémentaire de la structure.
  • Les usinages cylindriques 14 traversent les solives 3 sur un diamètre « d » légèrement plus grand que celui desdites armatures transversales (15a, 15b, 15c) afin que ces armatures puissent les traverser, et sont élargies jusqu'à un diamètre « D » de manière non traversante des deux côtés des solives 3, créant ainsi des espaces destinés à se remplir de béton.
  • Le béton de la dalle partielle de plancher 4 remplit les usinages élargis de diamètre « D » situés dans les zones dans lesquelles le plancher comprend la dalle partielle de plancher 4. Dans les zones dans lesquelles le plancher 2 est sans dalle partielle de plancher 4, les usinages élargis de diamètre « D » sont destinés à se remplir de béton lors du coulage ultérieur de béton. Dans les deux cas, cela permet d'obtenir une action composite entre les solives 3 et le béton.
  • Le plancher 2 comprend en outre des armatures longitudinales rectilignes 12 situées entre les solives 3 et s'étendant parallèlement à celles-ci et donc parallèlement à l'axe porteur (A). Ces armatures 12 sont situées dans la partie inférieure de la dalle partielle 4 et sont en prise dans ladite dalle partielle 4. Elles traversent la dalle partielle 4 sur toute sa longueur et s'étendent en partie dans chacune desdites deux premières parties d'extrémité 5, au-dessus du fond de coffrage 6. Ces armatures longitudinales 12 reprennent les efforts de traction et garantissent une continuité mécanique entre la dalle partielle de plancher 4 et les reprises de bétonnage.
  • La partie supérieure de la dalle partielle de plancher 4 est plane et adaptée pour constituer la base du sol de la construction. La partie inférieure de la dalle partielle de plancher 4 est connectée aux solives 3 par l'intermédiaire des usinages cylindriques 14, en particulier au niveau des parties élargies de diamètre « D » et par l'intermédiaire des armatures transversales 15a, 15b, 15c. En pratique, la dalle partielle 4 est coulée en usine directement sur les solives 3.
  • Le plancher 2 représenté dans les figures 2a et 2b comprend également des armatures dites « armatures en chapeau » 13 en prise dans le béton de la dalle partielle 4. Chacune desdites armatures en chapeau s'étend dans une desdites deux premières parties d'extrémité 5. Ces armatures en chapeau 13 sont situées en partie supérieure de la dalle partielle de plancher 4 et permettent de reprendre les efforts de traction dus à l'encastrement. Ces armatures peuvent être rectilignes ou par exemple former des crochets ou toute autre forme appropriée dans leur partie en prise dans le béton de la dalle partielle 4 afin d'assurer un meilleur ancrage avec ce dernier.
  • Le plancher 2 selon le premier mode de réalisation de l'invention comprend également deux secondes parties d'extrémités 5', opposées et parallèles entre elles, situées le long de la dalle de béton 4 préfabriquée, parallèlement à l'axe porteur (A) et comprenant un fond de coffrage 6 destiné à recevoir du béton coulé.
  • Lorsque le plancher 2 est constitué de plusieurs modules de planchers adjacents emboîtés, lesdites secondes parties d'extrémités 5' sont respectivement présentes sur un des côtés des modules de plancher constituant les côtés du plancher 2.
  • Le plancher 2 selon le premier mode de réalisation de l'invention comprend des armatures de chaînage 19 disposées parallèlement aux solives 3 et s'étendant dans lesdites première 5 et seconde 5' parties d'extrémités, au-dessus du fond de coffrage 6. Les armatures de chaînage 19 sont typiquement des cages d'armatures.
  • Les première 15a et seconde 15b armatures transversales et les armatures transversales supplémentaires 15c du plancher 2 s'étendent dans ladite seconde partie d'extrémité 5'. Elles sont typiquement recourbées sur leurs extrémités et forment des crochets qui entourent au moins en partie les armatures de chaînage 19, renforçant ainsi la structure.
  • En référence aux figures 3a et 3b, les murs porteurs 1 selon le premier mode de réalisation de l'invention comprennent des montants 7 en bois assemblés à une fine dalle de mur 8 en béton, armée d'un treillis d'armature soudé 24. L'assemblage entre les montants 7 et la dalle de mur 8 en béton est réalisé à l'aide de connecteurs 18, comme illustré dans la figure 3b.
  • Contrairement à la dalle partielle de plancher 4 représentée notamment dans la figure 2a, la dalle de mur 8 est d'épaisseur constante.
  • Les murs porteurs 1 sont destinés à reprendre le moment engendré par l'encastrement du plancher 2. Ils peuvent avoir une hauteur d'un seul ou plusieurs étages. Chacun d'eux peut être réalisé à l'aide de plusieurs modules de mur porteur, emboîtés les uns dans les autres, comme illustré dans les figures 4 et 5, ou assemblés d'une autre manière.
  • Les murs de contreventement 1' sont similaires aux murs porteurs 1. Ils comprennent des montants 7' en bois assemblés à une fine dalle de mur 8' en béton. L'assemblage entre les montants 7' et la dalle de mur 8' en béton est également réalisé à l'aide de connecteurs. Chacun d'eux peut également être réalisé à l'aide de plusieurs modules de mur de contreventement, emboîtés les uns dans les autres, comme illustré dans les figures 4 et 5, ou assemblés d'une autre manière.
  • On entend par « face intérieure » d'un mur 1, 1' la face correspondant au côté du mur comprenant la dalle de mur 8, 8' préfabriquée, par opposition à la face dite « extérieure » correspondant au côté du mur comprenant les montants 7, 7'.
  • La finition des murs peut être de n'importe quel type, en particulier du même type que pour une structure à ossature bois.
  • Chacun des deux murs porteurs 1 selon le premier mode de réalisation de l'invention est conçu pour pouvoir être assemblé avec le plancher 2 par le biais d'éléments de jonction 9 éventuellement maintenus en position par des pièces de fixation 25, comme illustré dans les figures 3a et 5.
  • La figure 4 illustre la liaison entre le plancher 2 et un premier desdits deux murs porteurs 1 au niveau d'une des deux premières parties d'extrémités 5.
  • Dans la figure 4, chacun des éléments de jonction 9 est fixé à un montant 7 dudit premier mur porteur 1 et traverse la dalle de mur 8 de ce mur pour s'étendre dans une desdites premières parties d'extrémité 5 du plancher 2, parallèlement à l'axe porteur (A) et au-dessus des solives 3, de façon à pouvoir y être noyé dans du béton coulé.
  • Fixer les éléments de jonction 9 sur les montants 7 du mur 1 présente de nombreux avantages. En effet, si l'on fixait les éléments de jonction 9 directement sur la dalle de mur 8, il faudrait veiller à utiliser une dalle de mur 8 suffisamment solide et épaisse pour résister à l'effort de traction qu'exercerait le plancher 2 sur elle. En fixant les éléments de jonction 9 sur les montants 7 du mur 1 et en évitant, par le biais des ouvertures 11, d'exercer un effort de traction sur la dalle de mur 8, il est possible d'utiliser des murs 1 comprenant des dalles de mur 8 beaucoup plus fines. Cela limite la quantité de béton nécessaire dans les constructions et donc le volume des murs ce qui représente un avantage écologique et un gain de surface habitable dans les constructions.
  • A ces fins, les montants 7 de ce premier mur porteur 1 comprennent des évidements 10 borgnes ou traversants, destinés à recevoir les éléments de jonction 9. Ces évidements sont positionnés en regard d'ouvertures 11 dans la dalle de mur 8, lesdites ouvertures étant traversées par les éléments de jonction 9.
  • La dalle de mur 8 est typiquement moulée avec les ouvertures 11 mais peut également être fabriquée d'un bloc puis percée. En outre, lorsque les évidements 10 des montants 7 sont borgnes, ils sont orientés pour déboucher du côté de la dalle de mur 8.
  • Lorsqu'un mur est composé de plusieurs modules de murs, la jonction horizontale entre deux modules de murs est idéalement placée au niveau de ces évidements 10 et de ces ouvertures 11 de sorte que deux modules de murs emboîtés, ou assemblés d'une autre manière, l'un au-dessus de l'autre, forment ces évidements 10 et ouvertures 11, comme illustré dans la figure 4.
  • Les éléments de jonction 9 peuvent prendre diverses formes, il peut par exemple s'agir de simples tiges 9a, éventuellement en partie filetées, ou bien de tiges 9a dont une des extrémités comprend un épaulement ou un bourrelet formant une butée 9b et peuvent être réalisés dans tout matériau approprié, notamment en métal.
  • L'extrémité de la tige 9a des éléments de jonction 9 destinée à s'étendre dans ladite première partie d'extrémité 5 peut éventuellement porter un grillage ou se séparer en plusieurs tiges afin d'augmenter sa prise dans le béton qui sera coulé dans cette première partie d'extrémité 5.
  • Chaque élément de jonction 9 est typiquement emmanché, collé et/ou vissé dans un évidement 10 du montant 7 ou bien fixé par tout autre moyen efficace à ce montant 7. Il peut également, lorsqu'il comprend une butée 9b, traverser complètement la dalle de mur 8 et le montant 7 et venir en butée contre la partie extérieure du montant 7, comme illustré dans la figure 4. Dans ce cas, la butée 9b dudit élément de jonction peut comprendre des perçages 29 permettant le passage de vis ou d'autres pièces de fixation 25 dont un rôle est de fixer l'élément de jonction dans le montant 7 afin de le maintenir en place lors du coulage ultérieur de béton qui viendra recouvrir, au moins en partie, ledit élément de jonction 9.
  • Dans le cas où le mur est constitué de plusieurs modules de murs et que la jonction horizontale entre deux modules de murs est placée au niveau des évidements 10, un élément de jonction 9 présentant une butée 9b et des pièces de fixation 25 peuvent venir renforcer la liaison entre deux modules de mur, comme illustré dans la figure 5.
  • De telles liaisons entre le mur porteur 1 et le plancher 2 permettent de transférer les efforts de traction du béton de la dalle de plancher 4 vers les montants 7.
  • Chacune des armatures en chapeau 13 du plancher 2 s'étend suffisamment dans ladite première partie d'extrémité 5 pour qu'il y ait un chevauchement avec au moins un des éléments de jonction 9 qui s'y étendent.
  • Tous les éléments ou parties d'éléments s'étendant au moins en partie dans cette première partie d'extrémité 5 sont destinés à être en prise dans du béton qui y sera coulé. Cela inclut en particulier les solives 3, les éléments de jonction 9, les armatures longitudinales 12, les armatures chapeau 13, les secondes armatures transversales 15b et les armatures transversales supplémentaires 15c.
  • Lors du bétonnage, en plus de recouvrir les éléments ou parties d'éléments s'étendant au moins en partie dans cette première partie d'extrémité 5, le béton coulé s'introduit dans la partie des usinages cylindriques 14 de diamètre « D », formant ainsi un assemblage. La transmission des efforts entre le bois des solives 3 et le béton coulé est ainsi optimale.
  • La liaison entre le plancher 2 et le second desdits murs porteurs 1 au niveau de l'autre desdites deux premières parties d'extrémités 5 selon le premier mode de réalisation de l'invention est réalisée de la même façon.
  • Chacun des murs de contreventement 1' selon le premier mode de réalisation de l'invention est conçu pour pouvoir être assemblé avec le plancher 2 par le biais d'éléments de jonction 9'.
  • La figure 5 illustre la liaison entre le plancher 2 et un premier des deux murs de contreventement 1' au niveau d'une des deux secondes parties d'extrémités 5'.
  • Chacun des éléments de jonction 9' est fixé à un montant 7' dudit premier mur de contreventement 1' et traverse la dalle de mur 8' de ce mur 1' pour s'étendre dans une desdites secondes parties d'extrémité 5' du plancher 2, perpendiculairement à l'axe porteur (A), de façon à pouvoir y être noyé dans du béton coulé sur le fond de coffrage 6.
  • Les moyens de fixation mis en oeuvre pour fixer chacun des éléments de jonction 9' au montant 7' correspondant sont les mêmes que ceux mis en oeuvre pour la fixation des éléments de jonction 9 avec les montants 7.
  • Les montants 7' dudit premier mur de contreventement 1' comprennent des évidements 10' du même type que ceux des montants 7 des murs porteurs 1.
  • La dalle de mur 8' dudit premier mur de contreventement 1' comprend des ouvertures 11' du même type que celles des dalles de mur 8 des murs porteurs 1.
  • Les éléments de jonction 9' associés au mur de contreventement 1' représentés dans la figure 5 comprennent une tige 9'a et une butée 9'b. Les extrémités des tiges 9'a débouchant dans une seconde partie d'extrémité 5' sont en forme de crochet permettant une coopération avec les armatures de chaînage 19 susmentionnées pour renforcer la structure.
  • Tous les éléments ou parties d'éléments s'étendant au moins en partie dans ladite seconde partie d'extrémité 5' sont destinés à être en prise dans du béton qui sera coulé sur le fond de coffrage 6. Cela inclut en particulier les éléments de jonction 9', les premières 15a et secondes 15b armatures transversales 15, les armatures transversales supplémentaires 15c et les armatures de chaînage 19.
  • La liaison entre le plancher 2 et le second desdits deux murs de contreventement 1' au niveau de l'autre desdites deux secondes parties d'extrémités 5' selon le premier mode de réalisation de l'invention est réalisée de la même façon.
  • La finition intérieure est typiquement réalisée en crépis directement sur le béton préfabriqué des murs 1, 1'. Cette solution est bon marché et rapide à réaliser.
  • De plus, les murs 1,1' ont une inflammabilité réduite grâce à la présence de crépis et de béton. La structure en bois sera préservée des flammes pendant longtemps avant de commencer sa carbonisation.
  • Dans la structure selon l'invention, la rigidité de l'assemblage réalisé est élevée. Une telle structure permet de transmettre une partie de l'énergie aux murs. A section équivalente, la flèche du plancher est diminuée. Il est donc possible de diminuer la taille des solives sans modifier la flèche. Le plancher a un encombrement réduit dans l'espace.
  • Une première étape du procédé de fabrication d'une structure composite bois-béton selon le premier mode de réalisation de l'invention consiste à positionner et maintenir, au moins provisoirement, typiquement sur une dalle de base 20, à la verticale, deux murs porteurs 1 et deux murs de contreventement 1' ;
  • Lesdits murs 1,1' sont positionnés de sorte à former un rectangle dont deux côtés opposés sont constitués par lesdits deux murs porteurs 1 et les deux autres côtés opposés sont constitués par lesdits murs de contreventement 1'.
  • Tout d'abord, la planéité de la dalle de base 20 est évaluée à l'aide de relevés topologiques et les écarts aux droits des murs et des appuis de la structure sont reportés sur un plan. La dalle de base 20 peut être tout type de dalle, massif béton ou autres structures, même métallique. Des cales de différentes épaisseurs, en plastique ou taillées en bois dur, sont préparées en atelier. Sur chantier, une coupure de capillarité est disposée sur la dalle de base 20 aux endroits qui recevront des pièces de structure, c'est-à-dire sous les murs et les poteaux. Cette opération a pour but de stopper les remontées d'eau par capillarité qui sont nuisibles aux propriétés du bois. Les cales sont ensuite disposées pour compenser les écarts relevés. Une pièce formant l'assise de la structure est fixée à la dalle de base 20 par des goujons d'ancrage. Ces pièces reposent sur des cales et forment une structure plane.
  • La pose des murs 1, 1' se fait en alignant les bases de chaque mur tout en respectant les plans. Un cordeau peut être tendu pour avoir un repère rectiligne. Les murs 1,1' sont ensuite stabilisés à l'aide de tire-pousses 21. Ces derniers permettent aussi un réglage de la verticalité.
  • Un joint d'étanchéité expansif peut éventuellement être collé entre les murs 1, 1' et, le cas échéant, entre les modules constituants les murs 1, 1'. Cette opération a pour but de garantir l'étanchéité de la structure entre deux éléments préfabriqués.
  • Il convient ensuite de fixer les murs 1, 1' à la pièce d'assise. De la même manière que dans le cas de la construction à ossature bois, les efforts se concentrent aux extrémités des murs et aux extrémités des grandes ouvertures. Les ancrages seront positionnés aux niveaux de ces pics d'efforts.
  • Une deuxième étape consiste à positionner et maintenir, au moins provisoirement, à l'horizontale, le plancher 2 rectangulaire dont la surface totale correspond à la taille du rectangle défini par les quatre murs 1, 1', ledit plancher 2 comprenant deux premières parties d'extrémités 5 et deux secondes parties d'extrémités 5'.
  • Le plancher 2 est positionné de sorte que les deux premières parties d'extrémité 5 viennent en butée directement ou indirectement, de préférence directement, contre les faces intérieures desdits murs porteurs 1 et de sorte que les deux secondes parties d'extrémité 5' viennent quant à elles en butée directement ou indirectement, de préférence directement, contre les faces intérieures desdits murs de contreventement 1'. Il est important de veiller à étancher les zones de liaison entre les parties d'extrémités 5, 5' et les faces intérieures des murs 1, 1' contre lesquelles elles viennent en butée avant le coulage de béton en y insérant des joints ou en colmatant avec un mortier sec.
  • Le plancher 2 est maintenu à l'horizontale par le biais de files d'étais 26 disposées dans un axe approximativement perpendiculaire à l'axe porteur (A). Des trépieds sont mis en place sur quelques étais 26, par exemple tous les cinq étais, pour stabiliser la structure provisoire.
  • Une troisième étape consiste à installer des éléments de jonction 9, 9' de sorte que chacun des éléments de jonction 9 soit fixé à un des montants 7 d'un des murs porteurs 1 et traverse la dalle de mur 8 à laquelle ce dernier est assemblé pour s'étendre dans une des premières parties d'extrémité 5 et de sorte que chacun desdits éléments de jonction 9' soit fixé à un des montants 7' d'un des murs de contreventement 1' et traverse la dalle de mur 8' à laquelle ce dernier est assemblé pour s'étendre dans une des secondes parties d'extrémité 5'.
  • Une quatrième étape consiste à couler du béton dans lesdites parties d'extrémités 5, 5' du plancher 2 de façon à noyer dans le béton l'ensemble des parties des éléments de jonction 9, 9', des solives 3, des armatures longitudinales 12, des premières 15a et secondes 15b armatures transversales, des armatures transversales supplémentaires 15c et des usinages cylindriques 14, 14a de diamètre « D » qu'elles traversent, des armatures chapeau 13 et des armatures de chaînage 19 se trouvant dans ces parties 5, 5', pour sceller les murs porteurs 1 et de contreventement 1' au plancher 2.
  • La figure 9 illustre une vue d'ensemble d'une structure composite bois-béton selon le premier mode de réalisation de l'invention, après coulage de béton. Dans cette structure finale, le plancher 2 comprend une dalle en béton formée de la dalle partielle 4 jointe au béton coulé dans les parties d'extrémités 5, 5'.
  • Le coulage de béton est généralement réalisé avec un béton de qualité standard C20/25. Le vibrage à proximité des assemblages doit impérativement être réalisé avec soin.
  • Les niveaux supérieurs sont montés de la même manière, le dernier plancher posé jouant le rôle de dalle de base 20. Le vissage en pied de panneaux est fait avec des ferrures tirants au lieu de la pièce d'assise.
  • En référence aux figures 7 et 8, une structure composite bois-béton selon un second mode de réalisation de l'invention diffère de la structure composite bois-béton selon le premier mode de réalisation de l'invention en ce que le plancher ne comprend pas de solives connectées à un fond de coffrage mais comprend à la place une plaque de bois 3a connectée à et s'étendant sous la dalle partielle 4, ladite plaque de bois 3a servant, dans lesdites première 5 et seconde 5' parties d'extrémité, de fond de coffrage destiné à recevoir du béton coulé. En conséquence, certains éléments de la structure composite bois-béton selon le premier mode de réalisation de l'invention qui coopèrent avec les solives sont adaptés. En particulier, lorsqu'elles sont présentes, les premières et secondes armatures transversales du plancher de la structure selon le second mode de réalisation de l'invention ne traversent plus les solives mais sont positionnées perpendiculairement à l'axe porteur (A) respectivement en prise dans le béton de la dalle partielle de plancher et dans lesdites premières parties d'extrémités.
  • La plaque de bois 3a du plancher de la structure composite selon le second mode de réalisation de l'invention comprend, sur sa face supérieure, au moins dans la partie dans laquelle elle ne comprend pas la dalle partielle de plancher 4, des creusures 27 destinées à se remplir de béton lors du coulage ultérieur de béton, afin de permettre une action composite entre la plaque de bois 3a et le béton. Tout autre moyen de connexion approprié permettant une action composite entre le béton et la plaque de bois est envisageable.
  • Dans les figures 7 et 8, les références 1, 1', 2, 4, 5, 5', 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 désignent les mêmes éléments que ceux désignés par les mêmes références dans les figures 1 à 6.
  • Le procédé de fabrication d'une structure composite bois-béton selon le second mode de réalisation de l'invention diffère du procédé de fabrication d'une structure composite bois-béton selon le premier mode de réalisation de l'invention uniquement en ce que, dans la quatrième étape qui consiste à couler du béton dans lesdites parties d'extrémité 5, 5' du plancher 2, le béton est coulé de façon à noyer dans le béton l'ensemble des parties des éléments de jonction 9, 9', de la plaque de bois 3a et des creusures 27 qu'elle comprend, des armatures longitudinales 12, des premières 15a et secondes 15b armatures transversales, des armatures en chapeau 13 et des armatures de chaînage 19 se trouvant dans ces parties 5, 5', pour sceller les murs porteurs 1 et de contreventement 1' au plancher 2.
  • Selon une variante, les structures composites bois-béton selon le premier ou le second mode de réalisation de l'invention ne comprennent qu'un mur porteur 1, ne comprennent pas de mur de contreventement 1' et ont un plancher 2 ne comprenant qu'une première partie d'extrémité 5. De telles structures peuvent typiquement être utilisées pour la réalisation d'un balcon.
  • Selon une autre variante, les structures composites bois-béton selon le premier ou le second mode de réalisation de l'invention ne comprennent que deux murs porteurs 1 et ne comprennent pas de mur de contreventement 1'. De telles structures peuvent typiquement être utilisées pour la réalisation d'une passerelle.
  • Il apparaîtra clairement à l'homme du métier que la présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation présentés. On pourrait par exemple très bien imaginer un plancher comprenant des solives non parallèles et/ou des murs formant des angles aigus ou obtus avec le support du plancher, qu'il s'agisse de solives ou d'une plaque de bois.
  • La structure composite bois-béton selon l'invention permet la réalisation de constructions confortables, solides et écologiques dont les performances acoustiques et thermiques sont bien meilleures que celles des constructions tout en bois.
  • L'isolation acoustique est améliorée par rapport à une structure tout en bois grâce à la présence de béton.
  • Les murs apportent de l'inertie thermique au bâtiment grâce à leur béton situé du côté intérieur par rapport aux isolants thermiques (les isolants thermiques peuvent en effet être insérés entre les montants 7, 7' des murs).
  • Le procédé de fabrication d'une structure composite bois-béton selon l'invention permet de réduire au minimum la quantité de tâches à réaliser sur chantier. Le processus de réalisation d'un bâtiment utilisant une structure composite bois-béton selon l'invention est, pour une partie conséquente, réalisé en atelier. Il est alors possible de maîtriser plusieurs paramètres physiques et d'organiser précisément les tâches. Les aléas météorologiques n'influencent ni la qualité des produits ni les conditions de travail des employés. Des équipements spécifiques sont mis à disposition facilitant et accélérant la réalisation.
  • Les réseaux CVSE sont positionnés dans le plancher. Ces flux constituent la seule interaction technique entre la structure et le bâtiment. L'encombrement et le désordre provoqués par la pose de ces réseaux sont des sources de danger dans un environnement tel que celui d'un chantier. L'intégration de ces gaines techniques aux dalles de plancher participe à la propreté des zones de travail. La sécurité des ouvriers sur chantier est de ce fait accrue.
  • La qualité et la température de l'air en atelier permettent une bonne gestion de la qualité du plancher. Le béton est exposé à des conditions idéales pour que ses réactions chimiques soient optimales. Lors de la pose les éléments ont une résistance mécanique partielle. La structure provisoire formée par les éléments préfabriqués encore non liés entre eux forme déjà des plateformes de stockage et de circulation.
  • De plus, la rapidité de pose sur chantier est un atout face aux nuisances que représente la construction d'un bâtiment dans un environnement. Le bruit, la poussière, les allers-retours de véhicules et la durée du chantier se trouvent réduits. L'impact sur le voisinage est minimisé.

Claims (15)

  1. Structure composite bois-béton comprenant au moins un plancher (2) et au moins un premier mur (1) caractérisée en ce que ledit plancher (2) comprend un support (3, 3a) en bois connecté à une dalle de plancher en béton, en ce que ledit premier mur (1) comprend des montants (7) en bois assemblés avec une dalle de mur (8) en béton, et en ce que ladite structure composite comprend au moins un premier élément de jonction (9), le ou chaque premier élément de jonction (9) étant fixé à un des montants (7) dudit premier mur (1), traversant la dalle de mur (8) dudit premier mur (1) et étant en prise dans le béton de la dalle de plancher dudit plancher (2).
  2. Structure composite bois-béton comprenant au moins un plancher (2) et au moins un premier mur (1) caractérisée en ce que ledit plancher (2) comprend un support (3, 3a) en bois connecté à une dalle partielle de plancher (4) en béton, le support (3, 3a) dépassant de la dalle partielle de plancher (4) de manière à définir au moins une première partie d'extrémité (5) sans dalle partielle de plancher (4), en ce que ledit premier mur (1) comprend des montants (7) en bois assemblés avec une dalle de mur (8) en béton, et en ce que ladite structure composite bois-béton comprend au moins un premier élément de jonction (9), le ou chaque premier élément de jonction étant fixé à un des montants (7) dudit premier mur (1) et traversant la dalle de mur (8) dudit premier mur (1) pour s'étendre dans ladite première partie d'extrémité (5) du plancher (2) de façon à pouvoir y être noyé dans du béton coulé.
  3. Structure composite selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit plancher (2) est rectangulaire, l'un de ses côtés définissant un axe porteur (A).
  4. Structure composite bois-béton selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend deux premiers murs (1) perpendiculaires audit axe porteur (A), deux premières parties d'extrémités (5) s'étendant sur des côtés opposés perpendiculaires audit axe porteur (A) et au moins deux premiers éléments de jonction (9),
    en ce qu'au moins un desdits premiers éléments de jonction (9) est fixé à un des montants (7) de l'un desdits deux premiers murs (1) et traverse la dalle de mur (8) de ce mur (1) pour s'étendre dans une desdites deux premières parties d'extrémité (5) du plancher (2) de façon à pouvoir y être noyé dans du béton coulé, et
    en ce qu'au moins un autre desdits premiers éléments de jonction (9) est fixé à un des montants (7) de l'autre desdits deux premiers murs (1) et traverse la dalle de mur (8) de ce mur (1) pour s'étendre dans l'autre desdites deux premières parties d'extrémité (5) du plancher (2) de façon à pouvoir y être noyé dans du béton coulé.
  5. Structure composite bois-béton selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que ladite structure comprend au moins un second mur (1'), parallèle à l'axe porteur (A), ledit second mur (1') comprenant des montants (7') en bois assemblés avec une dalle de mur (8') en béton ;
    en ce que le support (3, 3a) dépasse de la dalle partielle de plancher (4) de manière à définir au moins une seconde partie d'extrémité (5') sans dalle partielle de plancher (4), s'étendant sur un côté du plancher (2) parallèle à l'axe porteur (A) ;
    et en ce que ladite structure composite bois-béton comprend au moins un second élément de jonction (9'), le ou chaque second élément de jonction (9') étant fixé à un des montants (7') dudit second mur (1') et traversant la dalle de mur (8') dudit second mur (1') pour s'étendre dans ladite seconde partie d'extrémité (5') de façon à pouvoir y être noyé dans du béton coulé.
  6. Structure composite bois-béton selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une armature chapeau (13) en prise dans le béton de la dalle partielle de plancher (4) et chevauchant au moins un desdits premiers éléments de jonction (9) dans la ou dans au moins une desdites premières parties d'extrémité (5).
  7. Structure composite bois-béton selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que chacun des points constituant une interface entre la dalle partielle de plancher (4) et la ou une des premières parties d'extrémités (5) se situe au moment de flexion nul du plancher (2).
  8. Structure composite selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que ledit support comprend une plaque de bois (3a) et en ce que, dans la ou dans chacune desdites premières parties d'extrémité (5), et le cas échéant dans la ou dans chacune desdites secondes parties d'extrémité (5'), ladite plaque de bois (3a) sert de fond de coffrage destiné à recevoir du béton coulé.
  9. Structure composite selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que ledit support comprend des solives (3) en bois rectilignes et parallèles à l'axe porteur (A) et en ce que la ou chacune desdites premières parties d'extrémité (5), et le cas échéant la ou chacune desdites secondes partie d'extrémité (5'), comprend un fond de coffrage (6) destiné à recevoir du béton coulé.
  10. Structure composite bois-béton selon la revendication 9, caractérisée en ce que le ou chaque fond de coffrage (6) se compose de plusieurs panneaux de bois ou de béton maintenus directement ou indirectement par les solives (3).
  11. Structure composite bois-béton selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que lesdites solives (3) comprennent des usinages cylindriques (14) perpendiculairement à l'axe porteur (A), lesdits usinages étant traversés par des armatures transversales (15a, 15b, 15c).
  12. Structure composite bois-béton selon la revendication 11, caractérisée en ce que lesdites armatures transversales (15a, 15b, 15c) s'étendent dans la ou dans chacune desdites secondes parties d'extrémité (5') de façon à pouvoir y être noyées dans du béton coulé.
  13. Structure composite bois-béton selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisée en ce que le ou chaque fond de coffrage (6) est conçu pour permettre la réalisation d'une couche de béton plus épaisse le long du ou de chaque premier mur (1) que le long de la dalle partielle de plancher (4).
  14. Kit de construction d'une structure composite bois-béton caractérisé en ce qu'il comprend :
    - au moins un plancher (2) comprenant un support (3, 3a) en bois connecté à une dalle partielle de plancher (4) en béton, le support (3, 3a) dépassant de la dalle partielle de plancher (4) de manière à définir au moins une première partie d'extrémité (5) sans dalle partielle de plancher (4),
    - au moins un premier mur (1) comprenant des montants (7) en bois assemblés avec une dalle de mur (8) en béton ; et
    - au moins un premier élément de jonction (9), le ou chaque premier élément de jonction (9) étant apte à être fixé à un montant (7) dudit premier mur (1) et à traverser la dalle de mur (8) de ce dernier pour s'étendre dans ladite première partie d'extrémité (5) du plancher (2).
  15. Procédé d'assemblage d'un kit de construction selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes :
    (i) positionner et maintenir, au moins provisoirement, à la verticale, ledit premier mur (1) ; et
    (ii) positionner et maintenir, au moins provisoirement, à l'horizontale, ledit au moins un plancher (2) de sorte que ladite première partie d'extrémité (5) du plancher (2) vienne en butée directement ou indirectement contre ledit premier mur (1); et
    (iii) installer ledit au moins un élément de jonction (9) de sorte que le ou chaque élément de jonction (9) soit fixé à un des montants (7) dudit mur (1) et traverse la dalle de mur (8) de ce dernier pour s'étendre dans ladite première partie d'extrémité (5) du plancher ; et
    (iv) couler du béton dans ladite première partie d'extrémité (5) du plancher (2) de façon à noyer dans le béton l'ensemble des parties du ou de chaque élément de jonction (9) s'y étendant.
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CN108396648A (zh) * 2018-03-28 2018-08-14 南京林业大学 一种中空正交胶合木板和超高性能混凝土制作的板构件
CN112878564A (zh) * 2021-04-09 2021-06-01 颜杰 一种高强度混凝土预制叠合楼板

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FR2673963A1 (fr) * 1991-03-13 1992-09-18 Paris Ouest Entreprise Panneau de construction prefabrique a collaboration bois beton et son procede de fabrication.
WO1994011589A1 (fr) 1992-11-14 1994-05-26 Raymond Bettex Plancher mixte bois-beton
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