Structure Capable Plancher caisson -innervé · fonction structurelle pour la portée du plancher : elle n’est pas ... la dalle suspendue en béton armé limite par son inertie

Structure Capable Plancher caisson-innervé

STRUCTURE CAPABLEPROCEDE CONSTRUCTIF A PLANCHER CAISSON INNERVE

Les bâtiments récents ne sont pas conçus pour évoluer fonctionnellement. Les coûts de transformation sont très élevés : environ 2000 €/m2 pour transformer des bureaux en logements par exemple. Le parc devient rapidement obsolète et inadapté aux usages.

Comment disposer de bâtiments qui s’adaptent fonctionnellement à coûts maitrisés ?

LA SOLUTION

Un procédé de construction innovant associant une ossature porteuse en bois-béton à un système d’innervation en fluides. Cette « structure capable » permet d’aménager indifféremment et à coûts maîtrisés des bureaux, des logements ou des places de stationnement.

FACTEURS CLES DE SUCCES :

Points clés à anticiper Conditions de mise en œuvre

Feuillu vs. résineux Temps de séchage / économie / disponibilité

Protection au feu Adapter les détails d’interface avec les verticaux

Isolation acoustiqueModifier le volume de sable dans le faux-plancher

en fonction de l’usage

Vibrations Prévoir les raidisseurs transversaux

Assemblages à picots Robotisation du procédé

LES RESULTATS DE L’EXPERIMENTATION

Validation technique (résistance, feu, acoustique, thermique) Méthode de transformation (démontabilité du plancher, apport de sable, délais) Niveau de surcoûts engendrés et critères d’économie / validation en coût global Coût de transformation au m2 (pour Brazza vs. structure normale)

QUELQUES OUTILS DE MISE EN ŒUVRE

Guide technique d’utilisation du principe de procédé cahier des charges fabricants modèle économique

Souplesse fonctionnelle

Durabilité du bâtiment

Mixité des usages

Coûts de transformation

réduits

Structure capable – GUIDE DE CONCEPTION

Structure capable

GUIDE DE CONCEPTION

Règles à suivre pour une bonne conception, une bonne mise en œuvre et une utilisation optimale de la solution

technique « structure capable »

1version provisoire / document de travail : diffusion limitée aux utilisateurs ayant

accepté les conditions d’utilisation sur le site du Lab cdc


Table des matières

INTRODUCTION

1. CONSTRUIRE

2. CONCEVOIR

3. METTRE EN ŒUVRE

4. EXPLOITER / UTILISER




INTRODUCTION

• La « structure capable » est un plancherséparatif entre zones de différents usages,potentiellement interchangeables dansl’avenir : elle doit assurer un séparatif(mécanique, acoustique, thermique, feu)entre logements ou entre logement etbureaux ou entre bureaux ou entrebureaux et parking.

• La structure capable permet d’interchangerles fonctionnalités des usages: logement,bureaux, parking.

• La structure capable abrite la distributionde fluides




1. CONSTRUIRE

Principes généraux et atouts du système plancher capable




1. CONSTRUIRE

L’offre système plancher capable

• La « Structure capable » est formée de :

• une ossature bois en poutres treillis ;

• une dalle bois acoustique flottante sur plots élastomèrereposant soit sur les poutres treillis, soit sur le platelagebois entre poutres treillis ;

• une dalle de béton armé suspendue faisant officed’isolation au feu, isolement acoustique, diaphragmeau vent et inertie thermique ;

• du sable pour complément d’isolation acoustique ;

• Des réseaux fluides de ventilation, eau et électricité.

• Elle est composée de modules de 2400mm de largeur,préfabriqués formés de deux poutres treillis assemblées entreelles et avec l’ensemble des éléments ci-dessus cités (sauf lesable apporté en place).

• Elle porte jusqu’à 11m, et repose sur des sabots métalliquesancrés dans les murs en béton armé.




1. CONSTRUIRE

L’offre système plancher capable

• Les poutres treillis bois sont de type Warren, formées deplanchettes de bois massives courantes 140x40 mm rabotées.L’essence de bois est l’épicéa dans la version de base, avecclassement C30, et le hêtre avec classement D30 dans laversion bois feuillus.

• Les membrures supérieures et inférieures sont aboutées parentures multiples jusqu’à 11m.

• Les diagonales sont assemblées aux membrures sup et inf parcollage-vissage à la colle vinylique dans la version de base.Dans la version bois feuillus, un assemblage expérimental àpicots vissés est développé.

• La dalle de béton armé est suspendue aux poutres treillis parl’intermédiaire d’éléments de suspente métallique noyés dansla dalle et répartissant vers chaque membrure inférieure parl’intermédiaire de cornière métallique. La dalle n’a pas defonction structurelle pour la portée du plancher : elle n’est pascollaborante vis-à-vis des efforts de flexion (les connecteursautorisent le glissement de cisaillement).




1. CONSTRUIRE

Les avantages décisifs du système structurecapable

• Une solution de plancher complète jusqu’à la finition

• Coffrage

• Structure

• Innervation fluide

• Isolation acoustique, thermique, etc

• Finition

• Fabrication d’une structure performance à partir d’élémentcourants et de petites dimension

Utilisation de bois courant économique (planchettes 140x40 enqualité courante C30) ;

Grande portée (jusqu’à 11m) donc limitation des verticaux ;

• Rapidité de mise en œuvre

Le plancher est préfabriqué, l’ensemble du plancher est préassemblé, et amené sur site par tronçons transportables par gabaritroutier.

• Réversibilité

Les usages du plancher peuvent être interchangés sans qu’uneintervention lourde soit nécessaire sur la structure et les fluides.




1. CONSTRUIRE

Les avantages décisifs du système plancher capable :

• Un plancher démontable

• Permettant l’accessibilité à ses propres réseaux ;

• Permettant la modification des performances acoustiques(ajout de sable) ;

• Permettant la modification des performances feu (ajout deplaques de plâtre)

• Un plancher intégrant la solution innervation fluide

Cheminement des réseaux dans l’âme des poutres treillis ;

• Haute performance de confort thermique

Inertie thermique en sous-face (confort d’été);

• Hautes performances acoustiques

Isolement acoustique performant par la composition des couches, que cesoit entre logements; entre étages; entre bureaux.

Amortissement des vibrations (sable, masse de béton) ;




1. CONSTRUIRE

Le Développement durable

• Un plancher principalement en bois massif

• Préfabricabilité

• Reversibilité

• Démontabilité

• Plus performant que les solutions bois concurrentes :

La poutre treillis Warren optimise l’inertie mécanique : le bois est uniquement là où il est nécessaire.

� économie de 33% de bois par rapport à une solution en bois lamellé-collé ;

� Moins de matière = plus d’espace pour passer les fluides.

Passage fluides




2. CONCEVOIR

Description des caractéristiques et performances essentielles

Description des paramètres déterminant ces performances




2. CONCEVOIR

Conformité aux dispositions réglementaires

• Le plancher est dimensionné pour respecter les normesafférentes à chacune de ses fonctions.

Structurellement, il est dimensionné conformément à l’Eurocode 5(Conception et Calcul des Structures en Bois), suivant lesparamètres de résistance ultime, et de comportement en service.

Acoustiquement, il est dimensionné conformément auxréglementations applicables aux logements et aux projets tertiairesclassiques (hôtels, bureaux sous labels HQE cible 9 Base ouPerformants ou très performants par exemple).

Vis-à-vis de l’incendie, il répond aux exigences de la réglementationen vigueur ; la justification des degrés de résistance, d’isolationcoupe-feu et d’isolation pare-flamme étant fournie par essaistandardisé sous feu ISO, dans un laboratoire agréé.




2. CONCEVOIR

Comportement mécanique

• Condition de flèche à respecter

La flèche active est limitée au 1/500ème de la portée, soit 22mm pour 11m de portée, afin de permettre la mise en œuvre de cloisons mobiles.

• Conditions aux appuis

Le plancher repose sur des sabots métalliques ancrés dans les murs périphériques en béton armé.

• Confort vibratoire

Le plancher étant intermédiaire entre un plancher type lourd etplancher type léger, la fréquence propre de vibration est situéeautour de 4 à 5hz.

Dans cette situation intermédiaire, le confort vibratoire soussollicitations de pas ou de machine, est évalué à partir d’un test insitu réalisé sur une portée de 11m, dont les résultats sontextrapolés pour d’autres configurations à partir d’une simulationnumérique.




2. CONCEVOIR

Principe d’innervation de fluides

La ventilation et la plomberie sont disposés à travers le plancher de la structure capable.

Une trémie par logement est à prévoir contenant réseaux de ventilation et plomberie qui plombe sur tous les niveaux jusqu’aux locaux techniques

• Ventilation

Diamètre maximal de 160mm avec une extraction verticale par le haut.

• Plomberie

Innervation jusque 11m maximum pour les eaux usées avec calorifuge de 25mm règlementaires

Soit une pente de 2cm/m pour les eaux usées et les eaux vannes




2. CONCEVOIR

• Très faible risque d’ecaillage

Le béton est réalisé avec une formulation classique en C25, avectreillis soudé … et présente ainsi un très faible risque d’écaillagesous sollicitation thermique.

Continuité de la membrane coupe feu

Les joints entre dalles préfabriquées sont réalisés parrecouvrement des aciers et clavetage au mortier sans retrait,assurant ainsi une continuité de la membrane coupe-feu.

Le joint périphérique (20mm) avec les voiles en béton est réaliséavec un cordon coupe-feu type Litafeu ou équivalent, dediamètre 30mm.

Comportement au feu

• La « structure capable » est dimensionnée pour assurer le degré derésistance et d’isolation au feu enveloppe nécessaire pour assurerles différents usages projetés.

� Cas de séparatifs d’usages, avec CF associé: A compléter

� …

� …

• Stabilité au feu par isolation thermique en sous face

En situation d’incendie survenant dans les locaux sous la structurecapable, la stabilité au feu est assurée de la manière suivante : la dallesuspendue en béton armé limite par son inertie et son isolationthermique la température à sa surface non exposée, conduisant ainsi àlimiter la température dans le plenum à une température inférieure à :

• la température de transition vitreuse de la colle desassemblages ;

• la température d’inflammabilité du bois ;

• la température critique de fonctionnement des assemblagesmétalliques ;

• la température d’inflammabilité des réseaux ;

• Résistance des suspentes noyées

D’autre part, les suspentes métalliques noyées dans la dalle béton etsoudée aux armatures sont dimensionnées pour conserver une capacitérésistante en traction suffisante en situation d’échauffement, afin d’éviterla chute de la dalle béton armé coupe-feu.

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2. CONCEVOIR

• Chape acoustique

L’isolation acoustique est renforcée par la disposition d’une chape acoustique sèche constituée de deux couches croisées de CTBH 22mm, avec interposition d’une couche viscoélastique 5mm à 10kg/m2, et reposant sur des plots élastomère 40mm d’épaisseur dimensionnés pour une fréquence propre de 20Hz. Une couche de laine minérale est intercalée entre les plots élastomères.

Comportement acoustique

• Isolation horizontale

Le confort acoustique horizontal, d’un local à un autre, est traitépar la constitution et la disposition de cloisons acoustiques.

Les cloisons sont de type double peau désolidarisée avec une peauà double BA13 et une peau à triple BA13.

En situation d’usage de type bureau :

Les cloisons sont simplement posées vissées sur la chapeacoustique.

En situation d’usage de type logement :

La couche de sable (environ 14cm de sable entre les membruresinférieures des poutres treillis) disposée dans le plancher permetd’augmenter l’isolation acoustique en plafond.

Pour augmenter l’isolation acoustique horizontale en facesupérieure du plancher , la chape acoustique sèche est sciée audroit des cloisons, afin de descendre les cloisons jusqu’au niveau dela structure en bois sous-jacente.

• Isolation verticale

En situation d’usage de type bureau :

• L’isolation acoustique verticale est assurée par les couchessuccessives de béton, air, bois, et chape acoustique sèche.

En situation d’usage de type logement :

• Les exigences étant plus élevées, un complément de sable estapporté pour augmenter l’isolation acoustique verticale ;l’isolation acoustique horizontale en sous-face.

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2. CONCEVOIR

Comportement thermique

• Un plancher inerte

Grâce à son inertie thermique, la dalle en béton armé assure un confort d’été en diffusant au cours de la journée le froid accumulé pendant la nuit.

• A compléter




2. CONCEVOIR

Comportement sismique

• Utilisation en zone sismique

Dans les zones sismiques, les éléments suivants doivent être renforcés conformément à la règlementation :

• le diaphragme en béton armé (épaisseur de la dalle ou section d’acier) ;

• les fixations de la dalle à la périphérie.




3. METTRE EN OEUVRE

Le procédé « structure capable » est un procédéentièrement préfabricable en modules de 2,40m.Suivant le contexte de chaque opération, tout oupartie des étapes de réalisation peut être réaliséen atelier.




3. METTRE EN OEUVRE

Séquences de mise en œuvre

Dans la situation entièrement préfabricable, voici les étapes de réalisation :

1. Préfabrication de dalle en béton armé :

• Béton armé courant C25 ;

• Treillis soudé ;

• Eléments de suspente noyés dans la dalle ;

• Modules de 2,40m x 11m (ou portée différente) ;

• Séchage ;

2. Préfabrication de poutres treillis en bois :

• Bois courant C30 en résineux /ou D30 en hêtre ;

• Assemblages collés vissés avec colle vinylique /ou assemblage par picots vissés.

3. Fixation des poutres sur les dalles en béton armé :

• Deux poutres par module ;

• Fixations par suspente à des cornières métalliques de répartition ;

• Mise en place des sabots métalliques aux extrémités des poutres, avec jeu de 20mm.

4. Mise en place des réseaux * ;

5. Réalisation des platelages bois vissés sur tasseaux latéraux des poutres treillis ;

6. Mise place de la chape acoustique sèche sur plots élastomères *;

1. Transport des modules jusqu’au chantier par camion (3 ou 4 modules par camion) ;

2. Grutage des modules entre les murs en béton armé ;

3. Ancrage des sabots métalliques dans les murs par chevilles mécaniques ;

4. Clavetage des joints de mortier entre modules ;

5. Bourrage périphérique par cordon coupe-feu ;

En situation de logement, il convient :

• d’intégrer une étape de chargement de sable :

• Soit en atelier, en plaçant le sable dans des modules de cartons alvéolé ou autre contenant ;

• Soit in situ en démontant le plancher et par projection de sable sec ;

• De découper la chape au droit des cloisons :

• Soit in situ ;

• Soit en prévoyant une trame de chape acoustique correspondant à la trame des cloisons ;




3. METTRE EN OEUVRE

Les recommandations

• Manutention et stockage

…. A compléter

• Techniques de fixation

…A compléter

• Pose

…A compléter





Principes et règles pour utilisation des capacitésspécifiques du système.

Contraintes particulières de gestion)





Entretien et maintenance

…A compléter





Conditions de mise en œuvre des modifications

• Changements de destination des locaux : Bureaux ��

logements

….A compléter

• Modifications internes logements :

• basculement de pièces entre logements

• autres modifications spatiales



Documents

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