- Mémoire de Fin d'Etudes - Jennifer REIN

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Travail de recherche et d'analyse comparative de la construction mixte en bois et en béton.

Text of - Mémoire de Fin d'Etudes - Jennifer REIN

  • La construction mixte en bois et en btonM m o i r e d A r c h i t e c t u r e

    J e n n i f e r R E I N // A n n e 2 0 1 2 - 2 0 1 3

    Ecole Nationale Suprieure dArchitecture de Nancy

  • La construction mixte en bois et en btonM m o i r e d A r c h i t e c t u r e

    J e n n i f e r R E I N

    Ecrit sous la direction de M. Jean-Claude BIGNON et de M. Franck BESANCON

    Anne de Master 2 double cursus 2012/2013spcialit Architecture, Bois, Construction

    Ecole Nationale Suprieure dArchitecture de Nancy (ENSAN)Ecole Nationale Suprieure des Technologies et Industries du bois (ENSTIB)

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  • RemerciementsA tous les acteurs de ce mmoire

    Ce mmoire de fin dtude naurait pu tre ralis sans laide des nombreuses per-sonnes qui mont encadre, conseille et soutenue tout au long de ces derniers mois. Je tiens tout dabord remercier M. Jean-Claude BIGNON et M. Franck BESANCON, les ensei-gnants encadrant de ce mmoire dans le cadre du parcours "Architecture, Bois, Construc-tion" pour leur temps, leur exprience et leur gnrosit.

    Egalement Mlle Alis MAOT, ingnieure structure bois/bton ainsi que tout son bureau dtude BWG structure Sosheim pour mavoir reu et fait partager leur savoir et leur exprience.

    Mais galement M. Franois LAUSECKER pour toutes ses dmarches qui ont enrichi ce travail, le bureau dtude CREE en Autriche, M. Abdel KHELIL au ple recherche de luniversit de Nancy, ainsi que tous les architectes, bureaux dtudes, matres doeuvre, matres douvrage et professionnels du btiment dont les pratiques et les avances dans ce domaine mont aid mener bien ce mmoire.

    Je tiens enfin remercier mon entourage, famille, amis, dont le soutien et laide mont t indispensables ces derniers mois.

    A vous tous, Merci.

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  • SommaireRemerciements

    Introduction

    Historique et dfinition de la construction mixte La construction mixte en gnral La construction mixte bois/bton

    Caractristiques techniques et emploi des matriaux Le Bton Le Bois Les apports de la mixit

    Rglementations mises en place Thermiques Acoustiques Avis techniques et normalisation

    Diffrents systmes de structures mixtes bois/bton : Grille des diffrents systmes Analyses comparatives et exemples Tableau comparatif des diffrentes structures

    Planchers mixtes bois/bton Prsentation, intrts et technique Deux systmes principaux Le plancher solivage Le plancher prdalle Cas dapplication Collge de Veauche

    Cas de mise en oeuvre et avances techniques Grande chelle (immeubles R+8...) Ouvrage dart (stade de recherche)

    Retour dexprience et rapport au long terme, les limites de cette mixit

    Conclusion

    Bibliographie

    Annexe

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  • IntroductionLa construction mixte bois/bton pour problmatique

    Le but premier de ce mmoire est, dun point de vue architectural, technique et historique, danalyser la construction mixte bois/bton.

    Le bois en construction est dcupl dans ses performances techniques et mca-niques lors de son association un second matriau. De fait, nous connaissons le bois as-soci lacier, le bois et le verre (menuiserie), et les performances techniques que ces associations permettent datteindre. Mais le recours au mariage bois/bton reste souvent nglig ou peu connu. La construction bois a souvent t oppose la construction en bton, de part son avance dans le domaine de lco-construction et des arguments de construction durable. Ce mmoire se veut ici un rvlateur des performances et des avan-ces techniques que permettent datteindre les structures mixtes bois/bton.

    En effet, comment ses deux matriaux que lon a souvent oppos en construction travaillent-ils ensemble dans le domaine de la construction mixte? Quelles performances permettent-ils ? Dans quel domaine peut-on les coupler et o se trouvent les limites de cette associations ? Telles sont par exemple les questions auxquelles ce mmoire apporte une rponse travers une analyse historique et technique de la construction mixte bois/bton, ainsi que par un travail de rfrencement des diffrents types de structure mixte bois bton et leur analyse.

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    Fig. 1 : Collge de Veauche, structure et planchers mixte bois/bton

    Fig. 1 : http://www.loire.fr, site du conseil rgional de la Loire, Rhne-Alpes

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  • Historique et dfinitionde la construction mixte

    La construction mixte en gnral

    Dfinition de la construction mixte

    Unlmentstructuraldeconstructionestdfinicommemixtesilassocielesdeuxmatriauxdemaniretirer lemeilleurpartidecetteassociation.Lidedebaseestsi-milairecelleexploiteenbtonarm.Toutefois,enconstructionmixte, lasolidarisationentrelescomposantsdelasectionconstituededeuxmatriauxdiffrentsnesttrsgn-ralementpasobtenueparadhrence(casdubtonarm)maisaumoyendorganesdeliaison,appelsconnecteurs.Cestcetteconnexion,troisimecomposantdelaconstruc-tionmixte,quiassure lactioncompositedune section faitededeuxmatriaux. Le rlemajeurdelaconnexionestdempcher,outoutlemoinslimiter,leglissementtendantseproduirelinterfaceentrelesdeuxmatriauxsousleffetdesactionsextrieuresetdetransmettreleseffortsentrelapartieacieretlapartiebtondelasectionmixte.Endautrestermes,unesectionmixtetendsecomportercommeunesectionmonolithe.

    M. Maquoi (Universit de Lige)*

    Atouts et enjeux

    Suite cette dfinition de ce quest la construction mixte, nous pouvons donc en dduire et rsumer les principaux avantages : - Une rduction du poids de la structure - Une meilleure performance technique (tirer parti des performances de chacun des matriaux) - Une augmentation de la rsistance au feu - De meilleures performances acoustiques - Une rduction de la hauteur des planchers - Une rduction de la dure de construction

    Bien videmment, la construction mixte a dj fait ses preuves quil sagisse du b-ton et de lacier dans les principes de bton arm que lon connat si bien, qui est donc dans ce cas une structure mixte par adhrence, o encore par lassemblage structurel de dalle arme en bton et de systme poteau/poutre en acier.

    11 * Article La construction mixte dans la btiment, paru le 11-12-07, source http://www.ponts-formation-edition.fr/

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    Rappel historique et rglementations

    En France, il nexiste pas de rgles spcifiques applicables la construction mixte dans le btiment. Cest donc vers la normalisation europenne et les Eurocodes quil convient de se tourner pour trouver un ensemble cohrent et moderne de principes et rgles dapplication pour le calcul des lments et structures mixtes de btiments (poutres, poteaux, dalles, assemblages, ossatures...). En fait, la prise de conscience de la ncessit dune collaboration europenne dans le domaine concern sest manifeste, ds 1971, par la mise en place dune Commission Europenne qui sest intresse cette dmarche, do les avances dans ce domaine ; La cration du march unique pour les produits de construction ncessitait des normes europennes pour les produits, mais aussi pour la conception des ouvrages.

    Dans les annes 1980, la Commission a fait produire de premiers documents nayant pas encore un vritables statut de normes, dits Eurocodes. La rdaction des Eurocodes est alors confie au Comit europen de Normalisation (CEN) pour donner ces docu-ments le statut de norme europenne part entire.

    Ainsi on retrouve lEurocode 2: Calcul des structures en bton (EN* 1992) lEurocode 3: Calcul des structures en acier (EN 1993) et lEurocode 4 : Calcul des structures mixtes acier/bton (EN 1994) suite lintrt et limportance que prenait la construction mixte acier/bton par exemple.

    * EN : Normes au stade dfinitif, en opposition ENV (Eurocodes publis sous statut de normes exprimentales)

    Fig. 2 : Prdalle en bton arm Fig. 3 : Exemple de structure mixte acier/bton en ouvrage dart

  • La construction mixte bois/bton

    Ce systme constructif comprend une structure auto-stable de type poteaux bton/dalle bton associes une enveloppe manteau en panneaux ossature bois. Les lments du mur manteau bois sont prfabriqus en atelier, comme des murs dossa-ture bois traditionnels. Ils sont pos en nez de dalle sur la structure en bton. Le mur bois a en charge lisolation thermique, acoustique (vis--vis de lextrieur) et ltanchit leau et lair. Cest galement le lien qui supportera le parement extrieur du btiment.

    La conception douvrage en structure mixte bois bton ne date pas dhier. Trs vite, lessor de ce type de construction va permettre de mettre en avant les proprits de ces deux matriaux qui une fois combin, suscite lengouement de bon nombre de matre douvrage. En effet, pour rpondre aux problmatiques actuelles de dveloppement du-rable et de construction co-responsable, la solution du bois est aujourdhui largement em-ploye. Cependant, face des normes incendie et des rglementations de plus en plus exigeantes, lemploi du seul matriau bois est aujourdhui encore compliqu. Cest ici que la solution de la conception mixte des difices en structure mixte bois/bton entre en jeu.

    Historique du bois/bton

    Cest au lendemain de la premire guerre mondiale que vont commencer les pre-miers essais et les premires exprimentations de structure mixte bois-bton. Durant cette priode dentre deux guerres, le monde entre en pnurie de mtal et dacier, jusqualors ncessaire dans le conception de toutes les structures en bton (utilisation dans larmature du bton), cest ainsi que le bois va tre de plus en plus utilis et expriment dans les ou-vrages, en remplacement de lacier.

    Ds 1922, un brevet est dpos avec la description dun systme de connexion par des clous positionns entre une dalle de bton et des lments de solivage en bois. La volon