FR2742459A1 - Connecteur pour plancher mixte, plancher incorporant un tel connecteur et procede de realisation - Google Patents

Abstract

L'invention est relative à un connecteur (1) destiné à solidariser deux éléments de construction en particulier une dalle en béton (13) et une ossature en bois (12). Il comporte une partie d'implantation dans le bois (2) et une partie d'implantation dans le béton (3), reliées par une partie intermédiaire (4), les parties d'implantation dans le bois et dans le béton étant conformées pour conserver leur implantation dans le bois et le béton lorsque le connecteur est soumis à des forces tendant à provoquer un glissement relatif de la dalle en béton et de l'ossature en bois, ladite partie intermédiaire étant conformée pour se déformer sous l'action desdites forces et permettre un glissement relatif de la dalle en béton et de l'ossature avant de rompre lorsque l'intensité desdites forces excède une valeur donnée.

Description

La présente invention concerne la construction de planchers mixtes comportant deux éléments de construction en particulier une dalle en béton supportée par une ossature en bois. et elle s'applique plus particulièrement mais non exclusivement à la réhabilitation des planchers en bois des bâtiments anciens.

Une telle réhabilitation est préférable à la destruction complète puis la reconstruction du plancher. notamment lorsque la destruction du plancher met en péril la pérénité de l'ouvrage.

Dans ce cas, l'ossature en bois du plancher est conservée et simplement mise à nue, puis on coule sur cette ossature une dalle en béton.

Il est important de solidariser la dalle en béton et l'ossature en bois pour obtenir qu'elles collaborent mécaniquement et supportent des charges plus importantes que celles que l'ossature en bois ou la dalle en béton, considérées isolément, pourraient supporter.

Dans le cas contraire, la dalle en béton constituerait un poids mort reposant sur l'ossature en bois, ce qui n'est pas acceptable.

L'invention a pour objet un connecteur permettant de solidariser l'ossature en bois et la dalle en béton.

Selon l'invention. le connecteur est caractérisé par le fait qu'il comporte une partie d'implantation dans le bois et une partie d'implantation dans le béton reliées par une partie intermédiaire. les parties d'implantation dans le bois et d'implantation dans le béton étant conformées pour conserver leur implantation dans le bois et le béton lorsque le connecteur est soumis à des forces tendant à provoquer un glissement relatif de la dalle en béton sur l'ossature en bois.

ladite partie intermédiaire étant conformée pour se déformer sous l'action desdites forces et permettre un glissement relatif de la dalle en béton et de l'ossature en bois avant de rompre lorsque l'intensité desdites forces excède une valeur donnée.

Grâce à l'invention, on dispose d'une liaison mécanique entre l'ossature en bois et la dalle en béton qui permet un déplacement relatif maîtrisé de la dalle et de l'ossature avant rupture de la liaison. Grâce au comportement "ductile" de la liaison mécanique obtenue au moyen d'un connecteur selon l'invention. on évite un effondrement brutal de la dalle et de l'ossature en cas de surcharge.

ce qui permet le cas échéant une évacuation du bâtiment en toute sécurité.

On peut en outre obtenir. grâce à l'invention, un connecteur qui se rompt pour une contrainte sensiblement indépendante de la nature des matériaux dans lesquels le connecteur est implanté.

Il est ainsi possible d'utiliser un connecteur dont la tenue mécanique a été déterminée lorsqu'implanté dans un bois tendre tel que du lamellé-collé ou du sapin. Le connecteur peut alors par la suite être implanté en toute sécurité dans d'autres types de bois plus durs tel que du chêne, sans avoir à procéder à de nouveaux essais de validation du connecteur.

Dans une réalisation préférée de l'invention, ledit connecteur est constitué par un tube métallique de section transversale variable selon la position longitudinale sur le tube et la partie intermédiaire est avantageusement constituée par un rétreint.

On obtient en outre, lorsque la section transversale de ladite partie intermédiaire est circulaire, un connecteur qui a l'avantage de présenter des propriétés mécaniques anisotropes.

c'est-à-dire ne dépendant pas de l'orientation du connecteur autour de son axe longitudinal, par rapport à l'ossature. ledit axe longitudinal étant alors un axe de symétrie de révolution pour la partie intermédiaire.

En outre, un connecteur selon la réalisation préférée précitée présente un poids relativement faible et compatible avec son conditionnement dans des sacs d'une centaine de pièces. dont le poids n'excède pas 30 kgs environ, donc transportable par une personne seule sur un chantier.

Dans une réalisation préférée de l'invention. la partie d'implantation dans le bois comporte des reliefs propres à assurer un verrouillage par coopération de formes. par exemple des bossages et/ou des creux. et elle est avantageusement fermée à son extrémité.

Avantageusement, on munit le connecteur d'un manchon déformable recouvrant la jonction entre la partie intermédiaire et la partie inférieure, de manière à obtenir un déplacement accru avant rupture comme expliqué plus loin.

Avantageusement. la partie supérieure présente un diamètre externe compris entre 10 et 145 mm, la partie intermédiaire un diamètre externe inférieur à celui de la partie supérieure et compris entre 5 et 100 mm. et la partie inférieure un diamètre externe supérieur à celui de la partie intermédiaire et compris entre 15 et 200 mm.

L'invention a également pour objet un procédé pour la réalisation d'un plancher mixte comportant deux éléments de construction en particulier une dalle en béton et une ossature en bois, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à
- réaliser sur la surface supérieure de l'ossature en bois une pluralité de logements pour l'implantation, dans chacun, d'un connecteur tel que précité.

- verrouiller en place chaque connecteur dans son logement.

- couler la dalle en béton.

De préférence. le verrouillage de chaque connecteur dans son logement s'effectue au moyen d'une résine synthétique introduite dans ledit logement entre la surface dudit logement et le connecteur.

Avantageusement, tous les connecteurs sont identiques et l'on choisit leur densité d'implantation dans le bois en fonction de l'ossature et de la charge à supporter.

L'invention a encore pour objet un plancher mixte réalisé à l'aide d'un connecteur tel que précité.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de réalisation non limitatifs de l'invention. et à l'examen du dessin sur lequel
- la figure 1 représente en coupe axiale un connecteur conforme à un exemple de réalisation de l'invention.

- les figures 2 et 3 sont des sections transversales partielles selon les traits de coupe II-II et III-III de la figure 1.

- la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale représentant le connecteur en place. et
- la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 représentant un connecteur selon une variante de réalisation de l'invention.

On a représenté sur les figures 1 à 4 un connecteur 1 conforme à un premier exemple de réalisation de l'invention. Ce connecteur 1 comporte une partie inférieure 2 destinée à être implantée dans une poutre d'une ossature en bois, une partie supérieure 3 destinée à être implantée dans une dalle en béton coulée sur ladite ossature. et une partie intermédiaire 4 reliant les parties inférieure et supérieure et dont la fonction sera précisée dans la suite.

Le connecteur 1 présente dans l'exemple de réalisation décrit une forme générale tubulaire d'axe longitudinal X et de section transversale circulaire. La partie inférieure 2 comporte une paroi 5.

généralement cylindrique de révolution autour de l'axe longitudinal X.

sur laquelle sont formés par emboutissage des creux 6 destinés à l'ancrage du connecteur. comme cela sera précisé dans la suite.

Les creux 6 sont disposés dans l'exemple de réalisation décrit selon deux couronnes superposées et dont les plans médians perpendiculaires à l'axe longitudinal X correspondent respectivement aux plans de coupe des figures 2 et 3. Sur chaque couronne, les creux 6 sont au nombre de six en étant équirépartis angulairement autour de l'axe longitudinal X. Les creux 6 de la couronne inférieure (correspondant au plan de coupe de la figure 2) sont décalés angulairement de 300 par rapport à ceux de la couronne supérieure (correspondant au plan de coupe de la figure 3). Ainsi, en vue de dessus selon la direction de l'axe longitudinal X, les fonds des concavités des creux 6 d'une couronne se superposent avec les sommets des bossages formés à la jonction des creux 6 de l'autre couronne. Les plans de coupe des figures 2 et 3 sont situés respectivement à un tiers et aux deux tiers de la longueur de la partie inférieure 2.

Dans l'exemple de réalisation décrit, le connecteur est réalisé à partir d'un tube en acier zingué bichromaté de 30 mm de diamètre extérieur et de 2 mm d'épaisseur, obtenu de façon connue en soi par roulage d'une tôle rectangulaire puis soudure des bords longitudinaux.

La partie intermédiaire 4 est formée par martelage.

La partie inférieure 2 est formée par expansion de la partie inférieure du tube au moyen d'un mandrin et présente un diamètre extérieur égal à 38 mm et une épaisseur égale à 1.8 mm. le rayon de courbure des creux 6 étant égal à 10 mm et leur largeur. mesurée parallèlement à l'axe longitudinal X. étant de 15 mm. La distance h (mesurée sur l'axe longitudinal X) qui sépare les creux 6 des couronnes supérieure et inférieure vaut 10 mm.

La partie inférieure 2 est fermée dans l'exemple décrit à son extrémité inférieure par un bouchon épaulé 7, en matière plastique.

inséré dans la paroi tubulaire 5 jusqu'à buter par un épaulement 7a contre la tranche d'extrémité de la partie inférieure et retenu par friction dans celle-ci. En variante, la partie inférieure pourrait être bouchée en tout ou partie à son extrémité inférieure par un rétreint ou en variante encore ne pas être obturée.

La partie supérieure 3 comporte une paroi 8, cylindrique de révolution autour de l'axe longitudinal X, de diamètre extérieur égal au diamètre extérieur du tube initial, c'est-à-dire 30 mm dans l'exemple de réalisation considéré et d'épaisseur égale à 2 mm. La longueur de la partie supérieure 3 est de 20 mm dans l'exemple de réalisation décrit.

La partie supérieure 3 est prolongée inférieurement par la partie intermédiaire 4. laquelle présente un diamètre externe moindre et une épaisseur de paroi supérieure.

La partie intermédiaire 4 se raccorde à la partie supérieure 3 par une zone de transition 9 inclinée sensiblement à 450 par rapport à l'axe longitudinal X et se raccorde à la partie inférieure par une zone de transition 10 s'étendant sensiblement à 450 par rapport à l'axe longitudinal X.

Dans l'exemple de réalisation décrit, la zone de transition 9 se raccorde aux parties supérieure 3 et intermédiaire 4 par des arrondis dont le rayon de courbure est de 5 mm; la zone de transition 10 se raccorde à la partie intermédiaire 4 et à la partie inférieure 2 par des arrondis dont le rayon de courbure est égal à 10 mm.

Dans l'exemple de réalisation décrit, le diamètre extérieur de la partie intermédiaire 4 est égal à 19 mm et son épaisseur est voisine de 2,8 mm.

Le connecteur 1 qui vient d'être décrit s'utilise de la manière suivante. en référence à la figure 4.

On réalise. à la partie supérieure des poutres 12 d'une ossature en bois, sur laquelle est coulée ultérieurement une dalle en béton 13, des trous 11 destinés à servir de logements pour recevoir la partie inférieure 2 des connecteurs 1. La profondeur des trous 11 est choisie de manière à ce que. lorsque le connecteur 1 est en place dans un trou 11. la partie médiane de la zone de transition 10 se situe au même niveau que la surface supérieure de la poutre 12.

En variante, un organe de coffrage tel qu'une tôle plane ou ondulée peut être rapportée sur la surface supérieure des poutres et dans ce cas chaque trou peut être réalisé à travers l'organe de coffrage, la profondeur du trou étant alors déterminée en fonction de l'épaisseur de l'organe de coffrage de sorte que la partie médiane de la zone de transition 10 se situe à hauteur de la surface supérieure de l'organe de coffrage.

Le diamètre des trous il est légèrement supérieur au diamètre externe de la paroi 5. de manière à ménager un espace annulaire entre la partie inférieure d'un connecteur 1 et la surface d'un trou 11.

Avantageusement, on peut réaliser un chambrage 20 dans chaque trou 11. comme représenté sur les figures 4 et 5 ce qui améliore encore l'ancrage du connecteur dans le bois.

Préalablement à la mise en place des connecteurs 1 dans les trous 11, on enduit la surface interne de chaque trou 11 ou la partie inférieure du connecteur d'une résine synthétique adhésive (par exemple une résine epoxyde) qui remplit. lorsque le connecteur est en place, l'espace annulaire compris entre le connecteur et la surface interne du trou 11. La résine synthétique pénètre dans les creux 6 et l'on obtient après durcissement une coopération de formes verrouillant en place le connecteur 1.

Après mise en place des connecteurs 1 dans les trous 11 réalisés sur les poutres 12 de l'ossature en bois et mise en place des panneaux de coffrage. on procède au coulage de la dalle en béton. comme cela est connu en soi.

En cas de surcharge de la dalle en béton, le connecteur est soumis à des forces de cisaillement importantes. Ces forces sont orientées sensiblement parallèlement à la surface supérieure de la poutre dans laquelle est implanté le connecteur. c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe longitudinal X. et elles tendent à provoquer un glissement de la dalle sur la poutre. Lorsque l'intensité de ces forces excède une valeur prédéterminée, la partie intermédiaire flue et sa déformation s'accompagne d'un déplacement relatif de la dalle par rapport à la poutre dans laquelle est implanté le connecteur.

Les parties supérieure et inférieure sont conformées en fonction des contraintes maximum admissibles dans le béton et le bois de manière à ne pas se déformer sensiblement ou se déplacer outre mesure lorsque la partie intermédiaire se déforme, et à garder leurs ancrages respectifs dans le béton et dans le bois. Les conditions de rupture du connecteur dépendent alors normalement essentiellement de ses propriétés mécaniques intrinsèques et seulement dans une faible mesure de la nature du bois ou du béton dans lequel il est implanté.

La partie inférieure présente un diamètre externe choisi de sorte que la surface de connecteur soit suffisamment grande pour s'opposer à un pivotement ou une déformation du connecteur dans le bois et la partie inférieure du connecteur conserve ainsi sensiblement la même orientation relativement à la poutre dans laquelle elle est implantée jusqu'à la rupture de la partie intermédiaire. De façon générale. plus le bois est tendre plus le diamètre externe de la paroi 5 est important.

A titre indicatif. on obtient avec le connecteur décrit en référence aux figures 1 à 4 un déplacement relatif de la dalle en béton et de la poutre égal à 5 mm environ, avant rupture du connecteur.

Bien entendu. l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit.

On peut notamment utiliser un connecteur présentant une géométrie différente, par exemple au niveau de la partie inférieure du connecteur, les creux 6 étant remplacés par tout moyen approprié permettant de réaliser un verrouillage par coopération de formes tel qu'un moletage. un guillochage. un filetage, un rainurage, ou autre. De même, on peut modifier la géométrie de la partie supérieure du connecteur. l'important étant d'obtenir un ancrage dans le béton de la dalle. On peut ainsi proposer d'autres géométries conférant à la partie supérieure une forme de champignon.

Lors de la déformation de la partie intermédiaire, cette dernière tend à pivoter autour de la zone de raccordement à la partie inférieure ce qui peut entraîner une rupture prématurée à ce niveau, limitant l'amplitude du déplacement.

On peut avantageusement retarder la rupture en munissant le connecteur d'un manchon déformable 14 en matière plastique ou élastomère s'étendant autour de la zone de transition 10 comme représenté sur la figure 5. Ce manchon qui se situe ainsi à la transition entre le bois et le béton permet un léger pivotement de la partie supérieure 3 par rapport à la partie inférieure. ce qui permet d'augmenter le déplacement relatif de la dalle et de l'ossature avant rupture du connecteur.

On peut encore bien entendu modifier la géométrie de la partie intermédiaire selon l'amplitude de la déformation souhaitée avant rupture.

Bien qu'un connecteur selon l'invention soit destiné principalement à assurer une liaison mécanique entre une dalle en béton et une ossature en bois, on peut sans sortir du cadre de l'invention employer le connecteur pour solidariser des matériaux analogues au béton et au bois, ou utiliser un connecteur selon l'invention pour solidariser un premier élément de construction analogue à une dalle en béton et un deuxième élément de construction analogue à une ossature en bois. par exemple pour solidariser une ossature en béton et une dalle en béton.

Le connecteur peut enfin être plein et/ou réalisé en d'autres matériaux et en utilisant des procédés de fabrication divers tels que le moulage ou un usinage.

La solidarisation du connecteur dans le bois peut également être réalisée par d'autres moyens que l'introduction d'une résine. par exemple par vissage pour des connecteurs de petite taille ou encore par expansion mécanique ou par gonflement hydraulique.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Connecteur (1) destiné à solidariser deux éléments de construction en particulier une dalle en béton (13) et une ossature en bois (12). caractérisé par le fait qu'il comporte une partie d'implantation dans le bois (2) et une partie d'implantation dans le béton (3), reliées par une partie intermédiaire (4), les parties d'implantation dans le bois et dans le béton étant conformées pour conserver leur implantation dans le bois et le béton lorsque le connecteur est soumis à des forces tendant à provoquer un glissement relatif de la dalle en béton et de l'ossature en bois, ladite partie intermédiaire étant conformée pour se déformer sous l'action desdites forces et permettre un glissement relatif de la dalle en béton et de l'ossature avant de rompre lorsque l'intensité desdites forces excède une valeur donnée.

2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est constitué par un tube métallique de section transversale variable selon la position longitudinale sur le tube.

3. Connecteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite partie intermédiaire (4) est constituée par un rétreint.

4. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que ladite partie d'implantation dans le bois comporte des reliefs (6) propres à assurer un verrouillage par coopération de formes.

5. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4. caractérisé par le fait que ladite partie d'implantation dans le bois (2) est fermée en partie inférieure.

6. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que ledit connecteur est réalisé en acier.

7. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. caractérisé par le fait qu'il est muni d'un manchon déformable (14) recouvrant le connecteur à la jonction (10) des parties inférieure et intermédiaire.

8. Connecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. caractérisé par le fait que la partie supérieure présente un diamètre externe compris entre 10 et 145 mm, la partie intermédiaire un diamètre externe inférieur à celui de la partie supérieure et compris entre 5 et 100 mm, la partie inférieure un diamètre externe supérieur à celui de la partie intermédiaire et compris entre 15 et 200 mm.

9. Procédé pour la réalisation d'un plancher mixte comportant deux éléments de construction en particulier une dalle en béton et une ossature en bois. caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à

- réaliser sur la surface supérieure de l'ossature en bois une pluralité de logements pour l'implantation. dans chacun, d'un connecteur tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes.

- couler la dalle en béton.

- verrouiller en place chaque connecteur dans son logement,

10. Procédé selon la revendication 9. caractérisé par le fait que le verrouillage de chaque connecteur dans le bois s'effectue au moyen d'une résine synthétique introduite dans chaque logement.

11. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10.

caractérisé par le fait que tous les connecteurs implantés dans l'ossature sont identiques et que l'on choisit la densité d'implantation des connecteurs dans le bois en fonction de l'ossature et de la charge à supporter.

12, Plancher mixte réalisé par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11.