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Plancher en poutrelle et hourdis : propriétés et techniques de récupération

Plancher poutrelle et hourdis est réalisé avec des profilés métalliques en double T et des éléments en briques. Découvrez leurs caractéristiques et comment les consolider

Les planchers sont des éléments techniques ayant pour rôle de diviser horizontalement les étages du bâtiment et de supporter les charges qui y sont appliquées. Ils peuvent être réalisés avec différents matériaux et solutions constructives.

Dans cet article, nous nous concentrerons sur les planchers mixtes composés de poutrelles et de hourdis. Il s’agit d’une solution technologique qui a marqué une étape fondamentale dans l’évolution des dalles au fil du temps. Nous explorerons les caractéristiques principales de ces éléments et fournirons un aperçu clair des techniques de consolidation associées.

En ce qui concerne la conception et la vérification des planchers (comme de tout autre élément structurel), il est toujours recommandé de faire appel à des outils spécialisés capables de simplifier le processus d’analyse structurelle. À cet égard, je vous invite à essayer immédiatement un logiciel de calcul structurel basé sur la technologie BIM et avec un solveur FEM intégré. Grâce au support de cet outil, vous pourrez modéliser vos structures en utilisant des objets paramétriques intelligents et effectuer des analyses avancées, à la fois statiques et dynamiques, pour évaluer le comportement structurel de vos bâtiments de manière rapide et fiable.

Qu’est-ce que le plancher poutrelle et hourdis ?

Les planchers poutrelle et hourdis représentent une technique de construction particulière utilisée pour la réalisation des dalles d’un bâtiment. Cette technique peut être considérée comme l’évolution des planchers traditionnels en bois, qui s’est imposée après l’introduction de l’acier comme matériau de construction.

Cette structure se compose essentiellement de deux éléments : 

  • les poutrelles : ce sont des éléments structuraux en acier, généralement fabriqués avec des profilés en double T. Les poutrelles assurent la fonction principale de soutien de la dalle et sont placées parallèlement les unes aux autres à des distances régulières. Leur forme en double T fournit la résistance nécessaire pour supporter les charges appliquées sur la structure ;
  • les hourdis : ce sont des éléments de support placés entre les poutrelles. Généralement fabriqués en brique, les hourdis sont positionnés au niveau de l’aile inférieure du profilé en double T. Ces éléments sont disposés de manière à couvrir uniformément la distance entre les poutrelles, formant ainsi la surface effective du plancher.

L’ensemble est complété par un coulage de béton versé sur les hourdis. Ce coulage, souvent renforcé par une armature métallique, est appelé «chape» et sert à créer une liaison solide entre les poutrelles et les hourdis, formant ainsi une dalle monolithique. Cette structure est conçue pour répartir uniformément les charges sur la surface du sol, assurant ainsi la stabilité et la résistance structurelle non seulement du plancher, mais aussi de l’ensemble du bâtiment.

Types de planchers avec poutrelle et hourdis

Le plancher poutrelle et hourdis peut être réalisé dans différentes variantes, comme illustré ci-dessous : 

  • plancher avec hourdis reposant sur l’aile inférieure du profilé : il s’agit de la variante de base, dans laquelle les hourdis en brique sont posés directement sur l’aile inférieure des poutrelles en acier, couvrant la distance entre elles. La structure est complétée par un coulage en béton armé avec une armature métallique. Cette typologie est certainement la plus simple à réaliser, mais présente certains inconvénients liés au poids excessif de la structure et à l’inégale épaisseur de l’intrados causée par l’alternance entre le fer et la brique ;
  • plancher avec hourdis reposant sur une cornière : il est réalisé selon la même logique que la variante précédente. Cependant, il prévoit l’introduction d’un élément supplémentaire en brique, appelé cornière, dont le but est de recouvrir l’aile inférieure de la poutrelle, fournissant en même temps le support nécessaire pour l’hourdis. Cette configuration est conçue pour surmonter les problèmes découlant de l’inégale matière à l’intrados ;
  • plancher avec hourdis reposant sur l’aile supérieure du profilé : dans cette variante, les hourdis en brique sont placés sur l’aile supérieure des poutrelles en acier, créant une cavité d’air qui allège l’ensemble de la structure. La finition du plancher se fait avec un coulage en béton sur les hourdis et l’utilisation d’éléments fixés en dessous de l’aile inférieure des poutrelles, qui servent à combler l’espace vide entre elles et à créer une surface uniforme à l’intrados ;
  • plancher avec hourdis et claveaux : représente la variante la plus complète et complexe. Dans cette configuration, la cornière prend une forme plus articulée qui permet de recouvrir l’aile inférieure de la poutrelle et de soutenir deux éléments, à savoir un claveau en brique d’épaisseur réduite positionné au niveau de l’aile inférieure de la poutrelle et un hourdis collé au-dessus du claveau avec une cavité d’air entre les deux. Cette solution permet de surmonter à la fois les problèmes liés au poids propre de la structure et ceux liés à l’inégale épaisseur du matériau. Le plancher est complété par un coulage en béton versé au-dessus des hourdis jusqu’à atteindre l’aile supérieure des poutrelles.
Types de planchers poutrelle et hourdis

Types de planchers poutrelle et hourdis

Quelles sont les principales caractéristiques d’un plancher en poutrelle et hourdis ?

Les planchers mixtes réalisés avec des poutrelles et des hourdis présentent plusieurs avantages et une facilité d’exécution qui en ont fait un choix largement répandu dans les cas où il a été nécessaire de remplacer un plancher existant en bois, surtout dans les bâtiments en maçonnerie anciens.

Voici les principales caractéristiques qui ont contribué à la large diffusion de ces structures : 

  • capacité de charge élevée : l’utilisation des poutrelles en acier comme poutres porteuses confère au système structurel une capacité de charge considérable. Les poutrelles sont conçues pour supporter des charges significativement plus élevées que les planchers en bois. Cette caractéristique permet la réalisation de structures robustes et fiables, grâce à la résistance intrinsèque de l’acier qui permet de supporter des sollicitations élevées ;
  • légèreté : dans certaines variantes, l’utilisation de clavettes ou de solutions légères contribue à réduire le poids total de la structure, sans compromettre sa résistance ;
  • durabilité dans le temps : l’acier et la brique, en tant que matériaux résistants et durables, ne sont pas sujets à la décomposition, à la pourriture ou aux attaques d’insectes comme le bois. Par conséquent, le plancher avec poutrelles et hourdis offre une durabilité accrue et nécessite moins d’entretien et de réparations que les planchers en bois ;
  • incombustibilité : les éléments constitutifs du plancher poutrelle et hourdis sont des matériaux ininflammables. Cela signifie que le plancher offre une meilleure protection contre les incendies et la propagation des flammes, contribuant significativement à la sécurité des bâtiments ;
  • flexibilité de conception : la nature polyvalente des planchers mixtes permet une large gamme de configurations de conception. Cette flexibilité permet aux architectes et aux concepteurs d’adapter la structure aux besoins spécifiques du projet et contribue à obtenir des solutions esthétiques et fonctionnelles hautement efficaces ;
  • facilité d’installation : l’utilisation des poutrelles en acier et des hourdis en brique simplifie le processus d’installation de la dalle. Ces éléments sont fabriqués en usine et transportés sur le chantier, réduisant ainsi les délais et les coûts de construction. De plus, leur mise en œuvre est très simple, permettant une installation rapide et efficace ;
  • économie : la combinaison de matériaux tels que l’acier et la brique peut être un choix plus économique par rapport à d’autres solutions et favorise la maîtrise des coûts de construction.

Techniques de consolidation des planchers en poutrelle et hourdis et analyse des charges

Malgré les nombreux avantages, les planchers avec poutrelles et hourdis présentent également quelques défauts liés à la déformation excessive des profils en acier et à la vulnérabilité des éléments en brique, en particulier lorsque le coulage final en béton armé avec armature métallique était omis. De plus, ces planchers étaient souvent conçus dans le passé pour des charges modestes. C’est pourquoi il est souvent nécessaire d’entreprendre des interventions de consolidation structurelle.

Les actions les plus efficaces pour restaurer ou renforcer la résistance d’un plancher en poutrelle et hourdis comprennent:

  • la superposition d’une dalle de béton : cette technique implique la réalisation d’une dalle de béton sur la surface existante du plancher. La dalle devrait avoir une épaisseur d’au moins 5 cm et doit être armée avec une armature métallique. La dalle est reliée aux poutres porteuses en acier à l’aide de connecteurs. Cette méthode permet d’adapter le plancher aux besoins constructifs actuels et crée une structure mixte qui exploite les caractéristiques positives de l’acier et du béton, augmentant ainsi la résistance et la rigidité globale de la dalle ;
  • ajout de poutres de support : en cas de planchers faibles ou sous-dimensionnés, il peut être nécessaire d’ajouter des poutres de support pour augmenter la capacité de charge du plancher. Ces poutres sont positionnées parallèlement ou perpendiculairement aux poutres existantes et répartissent la charge de manière plus uniforme, réduisant la déformation du plancher ;
  • réparation ou remplacement d’éléments endommagés : si des parties spécifiques du plancher, comme les poutrelles ou les hourdis, sont endommagées, il est nécessaire de procéder à la réparation ou au remplacement de ces éléments. Cela assure l’intégrité structurelle du plancher et prévient toute détérioration ultérieure ;
  • application de matériaux composites renforcés de fibres : l’utilisation de matériaux composites renforcés de fibres, tels que des treillis en fibres de verre ou de carbone, est une option efficace et innovante pour renforcer le plancher. Ces matériaux sont appliqués sur la surface de la dalle à l’aide de résines ou de mortiers spéciaux, fournissant une résistance supplémentaire et améliorant les performances structurelles.

Avant d’entreprendre toute intervention, il est important de vérifier le comportement du plancher sous l’action des charges par le biais d’une analyse structurelle.

Vous pouvez simplifier et rendre plus fiable tout le processus en utilisant un logiciel calcul de structure.

Pour en savoir plus sur la définition des analyses des charges pour des éléments tels que le plancher poutrelle et hourdis, je vous recommande de regarder la vidéo suivante.

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Edilus
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