Quelles sont les étapes à suivre pour consolider un plancher ?
La première démarche avant toute intervention est d’évaluer l’état de la structure : est-elle bien conservée et les poutres ont-elles conservées leurs propriétés mécaniques ? Ces constatations peuvent être faites grâce à l’aide d’un géomètre afin de tester la résistance du béton et d’identifier la quantité et la qualité de l’armature du solivage présent.
S’il est compliqué de vérifier au préalable si la rugosité de la surface qu’il faut relier apporte suffisamment de résistance, il convient alors de fixer un connecteur. Parce qu’effectivement, s’il y a glissement entre les composantes de la structure, la capacité portante en sera réduite et le risque de déformation en sera accru.
Une façon de réduire la propension naturelle au glissement est de couler du béton en deux temps bien différents. Cette conséquence ne suffit pas néanmoins pour permettre une pleine collaboration de l’ensemble. D’où l’importance de positionner un connecteur qui permettra de constater le niveau de cohésion des matériaux.
Il existe 4 classifications de surface en termes de rugosité. La très lisse dans le cas d’une coulée sur un coffrage lisse ; la lisse qui est la plus fréquente, pour une chape de béton avec une surface vibrée ; la rugueuse artificiellement obtenue par des procédés mécaniques ; et la dentée qui est préparée, puis coulée à l’aide d’éléments profilés à cet effet. Pour tout ce qui est brique apparente ou lissage friable, il faut considérer que la contribution est nulle sur le plan sécuritaire.
Par ailleurs, les propriétés relatives à la résistance et à la déformation de la liaison ont une incidence sur la façon dont l’élément composé va fonctionner. L’importance se situe essentiellement au niveau de la ductilité de cette liaison parce qu’elle permet d’obtenir la meilleure capacité porteuse et de flexion de la composition structurelle. Elle a également une influence sur la répartition uniforme de tous les connecteurs sur toute la longueur de la structure. Celà indique à quel point il est important de connaître comment une liaison se comporte afin de concevoir et d’évaluer correctement la fiabilité statique du plancher avant toute superposition de dalle de renforcement.
La liaison est le plus fréquemment réalisée avec des connecteurs à ergot avec des ancrages aux éléments différentes selon les matériaux ; ceci afin de faciliter la pose.
Des dalles en béton et en fibres
Les techniques nouvelles ont permis de créer des dalles peu épaisses, qui offrent une grande résistance. Elles sont composées de béton renforcé par des fibres. Ce matériau est désormais très souvent utilisé pour réaliser des planchers en béton et briques. Il s’agit du FRC, acronyme anglo saxon pour Fiber Reinforced Concrete. Mélange de ciment à la base et renforcé par différentes fibres, ce matériau est un gage de forte résistance à la compression, ainsi qu’à la traction. Il est de plus ductile et résiste mieux aux cisaillements que le béton classique.
Ces nouveaux matériaux n’étant pas encore classifiés, on n’en connaît pas précisément tous leurs domaines d’application. Ils sont en tous cas d’ores et déjà utilisés pour répondre aux normes sismiques et pour rigidifier des planchers peu épais et à charge contenue.
L’efficacité d’un tel plan rigide sera optimale sous réserve d’avoir un degré de contrainte à l’existant au niveau de la double union poutre et dalle ainsi que dalle et mur. Les concepteurs du FRC conseillent fréquemment d’effectuer au préalable des préparations fastidieuses au niveau de la surface à consolider pour renforcer les dalles en briques et en béton. Ils préconisent par exemple de dépolir le support par abrasion mécanique, puis de la nettoyer et de débuter la consolidation à l’aide d’un primer qu’il faut étaler avec un rouleau. En cas de surface sans lissage par endroits, il est alors indispensable de procéder à la connexion métallique pour ne pas rester dans le doute.
Quels sont les composants ?
Les planchers sans chape : nombreux sont les planchers dénués de chape supérieure. Ce sont des planchers dit creux pour lesquels il faut aménager une dalle de béton collaborant afin que les charges puissent être réparties et que la structure réponde aux exigences des normes sismiques.
Les planchers avec chape : certains planchers sont dotés de chapes relativement peu épaisses ou peu armées. Dans ce type de configuration, il faut prévoir de les renforcer afin de rigidifier l’ensemble du plan et d’accroître la capacité porteuse.
Les planchers à faible capacité de charge : dans le cas des planchers qui se caractérisent par de faibles capacités de charge, il faut pallier une éventuelle augmentation de celles-ci. Il faut alors installer une dalle collaborant afin d’accroître la distance entre les forces internes et d’améliorer la résistance de la section à toute flexion. Plus la hauteur de la section sera augmentée, plus il sera nécessaire d’augmenter la résistance.
Les dimensions des poutrelles existantes
Il faut prendre le temps d’examiner les dimensions des poutrelles déjà présentes. Leur largeur doit impérativement être suffisante pour permettre au connecteur d’être latéralement couvert par un volume suffisant de béton. Cette précaution doit être prise sur l’ensemble de la profondeur d’encastrement du connecteur. La largeur minimale de la poutrelle doit ainsi faire 10 cm ou son épaisseur maximale, 2 cm, si le plancher ne possède pas de dalle existante. Le même impératif d’épaisseur est requis en cas d’existence d’une dalle au plancher, mais sa largeur doit mesurer au moins 8 cm. Si les planchers existants ont des poutrelles de moindre dimension, il n’est pas possible d’y installer le moindre connecteur. Le type de poutrelles préfabriquées permet aisément de savoir dans quel cas on se situe. Si le plancher est composé d’éléments Bausta, il n’y a aucun problème pour y fixer un connecteur ; par contre pour les planchers Varese ou Sap qui sont de petite dimension, il en est tout autre.
La nature des poutrelles existantes
Pour les poutrelles en béton existantes, il faut en tester la résistance à la compression. Celle-ci doit donner des valeurs supérieures ou égales à Rck 20 Mpa. C’est de cela que dépendent la résistance du connecteur, son cisaillement et les contrôles de flexion. S’il y a carbonatation du béton, puis oxydation de l’acier il est alors impossible de positionner des connecteurs.
L’armature des poutrelles existantes
Il faut tester la résistance des barres d’acier inférieures des planchers à renforcé existants. Pour le faire, il convient de noter leur caractéristiques en terme de diamètre, de type d’acier et de nombre. Des essais effectués en laboratoire spécialisé permettent de contrôler la capacité de l’acier à résister jusqu’à rupture.
Quels connecteurs utiliser ?
Différents connecteurs sont disponibles, qu’il faut sélectionner en fonction de la configuration des planchers et de leur utilisation. Par exemple, pour un plancher qui doit supporter de lourdes charges, c’est un connecteur CTEM qui doit être utilisé. Celui-ci est doté d’une plaque à la base qui s’arrime sur la dalle existante, délivrant ainsi les propriétés mécaniques les plus optimales.
Dans le cas d’applications moins lourdes, le connecteur VCEM peut convenir. Il est muni d’une seule vis dotée d’une partie filetée pour bien s’insérer dans le béton.
Enfin, le connecteur CTC MINI est utilisé dans les liaisons de plusieurs couches de béton à haute performance, très peu épaisses afin de réaliser des dalles collaborantes d’une épaisseur de 20 mm à minima.
Quel type de béton utiliser ?
Le plus fréquemment, c’est le béton structurel de classe C 25/ C 30 au minimum, avec une épaisseur supérieure à 4 cm, qui est utilisé. Il faut surtout veiller à ne jamais dépasser le niveau de la dalle collaborant et bien s’assurer à correctement humidifier le plancher avant l’étape de coulage du béton.
Le béton léger structurel est recommandé pour réduire la charge de la dalle renforcée, tout en conservant sa propriété de résistance mécanique optimale. C’est le type de matériau qui est utilisé dans les nouvelles constructions répondant ainsi aux normes prévues dans toute zone à risque sismique important.
L’épaisseur globale de la dalle renforcée doit être supérieure à 1/25 de sa longueur. Ceci est une règle de base. Il faut réaliser un calcul simple pour déterminer le nombre de connecteurs à fixer. Ceux-ci doivent être positionnés de manière rapprochée au niveau des murs et plus espacés au fur et à mesure vers le milieu de la poutre.
Il faut bien étayer les planchers avant de couler le béton. S’il n’est pas possible d’accéder aux espaces qui sont en-dessous, il convient alors d’user de triants pour suspendre le plancher.
Le béton renforcé avec de la fibre est quant à lui, utilisé pour contenir l’épaisseur de l’intervention dans une fourchette de 20 à 30 mm et afin de diminuer les charges.
S’il y a des dalles de répartition qui ne sont pas reliées aux murs, ou encore s’il n’y a pas de dalle du tout, il faut soit les lier aux murs, soit fixer des barres avec de la résine.
Ne pas oublier d’ajouter un treillis soudé à mi-hauteur de la dalle. Ce treillis ne doit pas forcément être lié à la dalle avec des connecteurs.
Il est enfin important de prévoir la pose d’un panneau isolant aux différentes propriétés de rigidité, de consolidation, de résistance, et d’isolation thermique et acoustique.
Le problème de la rupture de briques
Certains planchers sensibles à des inflexions importantes peuvent se plier au point que la plaque inférieure et le bloc du plancher creux s’affaissent. Il convient dans ce cas, de renforcer le plancher en conséquence, puis de fixer des connecteurs avec la nouvelle dalle pour éviter une réédition de ce problème de rupture au niveau des briques.
Si le plancher ne peut pas être renforcé à cause de sa sous-dimension par exemple, il faut y insérer des poutres métalliques à l’intérieur. Différentes solutions sont envisageables, de la démolition pure et simple à la réfection à l’aide de fibres de carbone. Les poutres d’acier sont alors positionnées en remplacement de rangées de plancher creux. Puis la poutre est connectée à une dalle collaborant par un type CTF et enfin correctement armée à l’aide d’un treillis soudé.
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