Rehabilitation de Batiments Anciens

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    02-Sep-2015

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    Rhabilitation de btiments anciensRemplacer un plancher en bois existant par une dalle massive

  • 1 Introduction

    Dans les constructions anciennes la plupart des planchers taient raliss en bois, surtout ceux des tages.

    Une modernisation du btiment ncessite souvent le remplacement de ces planchers, au moins dans certains locaux raffects en locaux techniques demandant une meilleure sparation au niveau du sol ou du plafond: salles de bains, toilettes, cuisine ou chaufferie. Ces locaux plus ou moins humides ou bruyants requirent idalement une chape et un carrelage. Ce type de finition est peu compatible avec un plancher en bois ancien.

    La mise en uvre locale dune chape sur un plancher existant mme en bon tat et suffisamment robuste - crerait une diffrence de niveau qui nest ni confortable ni compatible avec les portes.En consquence il est intressant de pouvoir remplacer le plancher existant par une dalle massive conservant le niveau fini de ltage.

    Dans la configuration habituelle, les solives du plancher en bois portent entre deux murs opposs (cf. Image 2). Il sagit le plus souvent dun mur extrieur assez pais, et dun mur porteur intrieur de plus faible paisseur.Les murs latraux peuvent tre non porteurs. Il nest pas commode denvisager une dalle en bton arm classique dans ces conditions, car son appui dans les murs exigerait de creuser des saignes importantes.

    La ralisation de ces saignes reprsente une opration dangereuse et fragilisante pour la structure du btiment. Il en rsulte un risque daccident et lapparition de fissures dans des murs. Il importe dautre part qu lexception du bton qui peut tre pomp, tous les lments utiliss soient facilement manipulables la main.

    Image 2 Solives du plancher en bois

    Image 1 Ancien btiment rnov (Bureau BSA Bob Strotz Architecture)

    2 Enonc du problme

  • 33.1 Les poutrelles intgres

    La solution propose consiste remplacer les solives en bois par des poutrelles mtalliques (cf. Image 3), puis de couler une dalle en bton faiblement arm entre ces poutrelles. Le gain de hauteur permet normalement dajouter une chape et un carrelage sur la nouvelle dalle en conservant le niveau fini de ltage, sans modifier de manire sensible la hauteur sous plafond de ltage infrieur.

    Les niches dappui des solives en bois seront refermes avec le coulage de la dalle, tandis que certaines dentre elles seront rutilises pour appuyer les poutrelles.

    3 Solution simple base de petites poutrelles lamines

    3.2 Longueurs dappui dans les murs

    Il est recommand de raliser dans les niches dappui sur les murs un lit de bton pour lassise de la poutrelle, et de poser ensuite celle-ci sur un mortier de rpartition. En labsence de justification plus pousse on peut considrer que les longueurs dappui franc sur la maonnerie doivent atteindre au moins les valeurs dfinies dans le Tableau 1 pour les cas de portes et despacements envisags.

    3.3 Coffrage de la dalle

    Les maons peuvent utiliser leur matriel de coffrage habituel : tais et panneaux. Pour faciliter le travail, il est recommand de poser dabord le coffrage au niveau du plafond brut, puis de poser les poutrelles sur ce coffrage.

    Il est possible dviter un coffrage gnral et ses tais en utilisant des lments prfabriqus, savoir des pr-dalles ralises sur mesure, des voutrains standardiss (adapter dans ce cas la distance entre poutrelles) ou des tles nervures en acier galvanis.Dans ces cas de figure, il convient de sassurer de pouvoir introduire les lments envisags entre les poutrelles tout en leur assurant un maintien et un appui suffisant sur laile infrieure.

    Espacement courant [m]

    Portes [m]

    2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00

    0,30 7 7 7 7 7 7 7 7

    0,60 7 7 7 7 7 7 7 7

    0,90 7 7 7 7 7 7 8 9

    1,20 7 7 7 8 9 10 11 12

    1,50 7 7 8 10 11 12 13 14

    Tableau 1 Longueurs minimales dappui en centimtres

    Image 3 Poutrelles intgres

  • 3.5.1 Armatures de liaison

    Pour des raisons constructives de robustesse, les poutrelles seront perces dans lme de trous de 12 mm de diamtre tous les 60 cm environ. On passera par ces trous au travers de lme du profil des barres de liaison 10 de 60 cm de longueur.

    3.5.2 Ferraillage de la dalle

    Un treillis minimum doit tre plac en partie infrieure des dalles entre deux poutrelles. Il doit offrir une section minimum de 1,6 cm2/m dans le sens transversal par rapport aux poutrelles. Cette section correspond des barres de 6 mm espaces de

    150 mm. Il convient de faire pntrer ce treillis dans les chambres des profils.

    3.4.1 Charges

    Le choix du type des poutrelles (cf. Figure 2) rsulte dun calcul simple et scuritaire bas sur les hypothses de charges uniformment rparties reprsentes dans le Tableau 2. Une surcharge dexploitation de 3kN/m2 est admise pour une affectation possible des planchers en usage de type habitat ou bureau.

    3.4.2 Limites de flche

    Les limites de flche suivantes ont t admises pour tablir les diagrammes dutilisation :-L/500 sous charges permanentes-L/350 sous charges totales

    Les calculs ne tiennent pas compte dune participation du bton dans la rigidit des poutrelles.

    Qualit des matriaux

    Acier : Qualit commerciale courante S 235Armatures : S500Bton : C20/25 (bton habituel en btiments dhabitation)

    Carrelage

    Chape Isolation ventuelle

    Dalle bton Treillis: A s,min 1,6 cm2/m

    Diam. 6 mm/maille 150

    Barres d = 10 mm; L = 60 cmtraversant l'me tous les 50 cm env.

    Joint

    Plancher en bois existant Plancher rehabilit

    3.4 Hypothses de calcul

    3.5 Dtails constructifs

    Figure 1 Coupe type

    Dtails constructifs

    Charges permanentes Charge variable

    Dalle en bton Couche de pltre au plafond, clairage, chape et carrelage (max. 10 cm)

    Habitat ou Bureau

    d = 12 cm d = 14 cm d = 16 cm

    [kN/m2] [kN/m2] [kN/m2] [kN/m2] [kN/m2]

    3,00 3,50 4,00 2,90 3,00

    Tableau 2 Hypothses de charges

  • 5Dimension nominale IPE HEA HEB

    120 10,40 19,80 26,70

    140 12,90 24,70 33,70

    160 15,80 30,40 42,60

    Figure 2 Abaque de Prdimensionnement

    Figure 3Poids linaire des

    profils en kg/mtre

    0,00

    0,20

    0,40

    0,60

    0,80

    1,00

    1,20

    1,40

    1,60

    2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00Porte des poutrelles entre murs [m]

    Espa

    cem

    ent d

    es

    pou

    tres

    [m

    ]

    HEA120-IPE120Dalle: d=12 cm

    HEB120-HEA120Dalle: d=12 cm

    HEA140-IPE140Dalle: d=14 cm

    HEB140-HEA140Dalle: d=14 cm

    HEA160-IPE160Dalle: d=16 cm

    HEB160-HEA160Dalle: d=16 cm

    Limite pratique devalidit

    d=16cmd=14cmd=12cm

    3.6 Rsistance au feu

    En labsence dune couche de pltre, en laissant la semelle infrieure du profil expose au feu, on peut considrer que ce type de plancher prsente un classement de rsistance au feu ISO atteignant au moins 30 minutes lors dun essai conventionnel. Ce classement peut tre amlior par lajout de barres longitudinales le long des poutrelles pour atteindre 60 minutes.

    Une couche de pltre de 1 cm sous la dalle (ou un panneau) assure un classement suprieur 2 heures.

    4 Abaque de PrdimensionnementLes combinaisons indiques comprennent deux profils diffrents. Le plus faible est plac en rive le long des murs latraux. La charge quil supporte est suppose gale la moiti de celle reprise par lautre profil.

    Dans la plupart des cas les poutrelles seront places sans aucun traitement de surface, et seront presque entirement noyes dans le bton. Il est cependant conseill de nettoyer la surface de laile infrieure et de lui appliquer une couche de peinture antirouille, ainsi quventuellement sur la surface de laile suprieure, surtout en prsence dun isolant.

    3.7 Traitement de surface des poutrelles

    Image 4 Maison avant transformation

    Image 5 Maison aprs rhabilitation (Bureau BSA Bob Strotz Architecture)

  • 5 Exemple dutilisation

    5.1 Donnes

    5.3 Le choix des poutrelles

    Le choix entre ces deux solutions rsultera dune comparaison conomique sommaire:

    Option 1: Dalle de 14 cm:4 barres de 4,10 m en HEB140 x 33,7 kg/m = 553 kg2 barres de 4,10 m en HEA140 x 24,7 kg/m = 203 kg => Total - Acier: = 756 kg => Total - Bton: 2,7 m3

    Option 2: Dalle de 16 cm:4 barres de 4,10 m en HEA160 x 30,4 kg/m = 499 kg2 barres de 4,10 m en IPE160 x 15,8 kg/m = 130 kg => Total - Acier: = 628 kg=> Total - Bton: 3,1 m3

    5.4 Conclusion

    La solution en 16 cm semble moins chre et en outre les barres sont plus lgres manipuler la main lintrieur du btiment.

    5.2 Lecture sur le diagramme

    Distance entre murs : 3,85 mPorte thorique des poutres : 3,85+0,15 = 4,00 mLargeur de la pice entre murs : 5,00 m Espacement courant entre les poutrelles : 1,00 m

    Soit quatre poutrelles centrales et deux en rive le long des murs latraux.

    Le point correspondant une distance entre murs de 3,85 m et un espacement de 1 m tombe entre les troisime et quatrime courbes. Les trois premires combinaisons ne sont pas satisfaisantes. Il faut opter, soit pour une dalle de 14 cm combinant quatre HEB140 et deux HEA140 le long des murs latraux, soit pour une dalle de 16 cm avec la combinaison HEA160-IPE160.

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