Dalle en béton - Concrete slab

Dalle suspendue en construction, avec le coffrage toujours en place
Coffrage de dalles suspendues et barres d'armature en place, prêts pour le coulage du béton.

Une dalle de béton est un élément structurel commun des bâtiments modernes, constitué d'une surface plane et horizontale en béton coulé. Les dalles renforcées d' acier , généralement d'une épaisseur comprise entre 100 et 500 mm, sont le plus souvent utilisées pour la construction de sols et de plafonds, tandis que des dalles de boue plus minces peuvent être utilisées pour le pavage extérieur (voir ci - dessous ) .

Dans de nombreux bâtiments domestiques et industriels, une dalle de béton épaisse reposant sur des fondations ou directement sur le sous - sol , est utilisée pour construire le rez-de-chaussée. Ces dalles sont généralement classées comme portantes ou suspendues . Une dalle est porteuse si elle repose directement sur la fondation, sinon la dalle est suspendue. Pour les bâtiments à plusieurs étages, il existe plusieurs conceptions de dalles courantes (voir § Conception pour plus de types) :

  • La poutre et le bloc , également appelés nervures et blocs , sont principalement utilisés dans les applications résidentielles et industrielles. Ce type de dalle est composé de poutres précontraintes et de blocs creux et est temporairement étayé jusqu'à la prise, généralement après 21 jours.
  • Une dalle alvéolée préfabriquée et installée sur site avec une grue
  • Dans les immeubles de grande hauteur et les gratte - ciel , des dalles de béton préfabriquées plus minces sont suspendues entre les cadres en acier pour former les sols et les plafonds à chaque niveau. Les dalles coulées sur place sont utilisées dans les immeubles de grande hauteur et les grands complexes commerciaux ainsi que dans les maisons. Ces dalles in-situ sont coulées sur place à l'aide de volets et d'acier armé.

Sur les dessins techniques, les dalles en béton armé sont souvent abrégées en « dalle rcc » ou simplement « rc ». Les calculs et les dessins sont souvent effectués par des ingénieurs en structure dans un logiciel de CAO .

Performance thermique

L'efficacité énergétique est devenue une préoccupation majeure pour la construction de nouveaux bâtiments, et la prédominance des dalles de béton nécessite une considération attentive de ses propriétés thermiques afin de minimiser le gaspillage d'énergie. Le béton a des propriétés thermiques similaires aux produits de maçonnerie, en ce sens qu'il a une masse thermique relativement élevée et qu'il est un bon conducteur de chaleur.

Dans certains cas particuliers, les propriétés thermiques du béton ont été utilisées, par exemple comme dissipateur thermique dans les centrales nucléaires ou comme tampon thermique dans les congélateurs industriels.

Conductivité thermique

La conductivité thermique d'une dalle de béton indique le taux de transfert de chaleur à travers la masse solide par conduction , généralement en ce qui concerne le transfert de chaleur vers ou depuis le sol. Le coefficient de conductivité thermique, k , est proportionnel à la densité du béton, entre autres facteurs. Les principales influences sur la conductivité sont la teneur en humidité, le type d' agrégat , le type de ciment , les proportions des constituants et la température. Ces divers facteurs compliquent l'évaluation théorique d'une valeur k , car chaque composant a une conductivité différente lorsqu'il est isolé, et la position et la proportion de chaque composant affecte la conductivité globale. Pour simplifier, on peut considérer que les particules de granulat sont en suspension dans le ciment homogène. Campbell-Allen et Thorne (1963) ont dérivé une formule pour la conductivité thermique théorique du béton. En pratique, cette formule est rarement appliquée, mais reste pertinente pour un usage théorique. Par la suite, Valore (1980) a développé une autre formule en termes de densité globale. Cependant, cette étude concernait des blocs de béton creux et ses résultats ne sont pas vérifiés pour des dalles de béton.

La valeur réelle de k varie considérablement en pratique, et est généralement comprise entre 0,8 et 2,0 W m -1 K -1 . Ceci est relativement élevé par rapport à d'autres matériaux, par exemple la conductivité du bois peut être aussi faible que 0,04 W m -1 K -1 . Une façon d'atténuer les effets de la conduction thermique est d'introduire de l'isolant (voir § Isolation ) .

Masse thermique

La deuxième considération est la masse thermique élevée des dalles de béton, qui s'applique de la même manière aux murs et aux sols, ou partout où du béton est utilisé dans l' enveloppe thermique . Le béton a une masse thermique relativement élevée, ce qui signifie qu'il met beaucoup de temps à réagir aux changements de température ambiante. Ceci est un inconvénient lorsque les pièces sont chauffées par intermittence et nécessitent une réponse rapide, car il faut plus de temps pour chauffer l'ensemble du bâtiment, y compris la dalle. Cependant, la masse thermique élevée est un avantage dans les climats avec de grandes variations de température quotidiennes, où la dalle agit comme un régulateur, gardant le bâtiment frais le jour et chaud la nuit.

En règle générale, les dalles de béton fonctionnent mieux que ne le laisse supposer leur valeur R . La valeur R ne tient pas compte de la masse thermique, car elle est testée dans des conditions de température constante. Ainsi, lorsqu'une dalle de béton est soumise à des températures fluctuantes, elle réagira plus lentement à ces changements et, dans de nombreux cas, augmentera l'efficacité d'un bâtiment. En réalité, de nombreux facteurs contribuent à l'effet de la masse thermique, notamment la profondeur et la composition de la dalle, ainsi que d'autres propriétés du bâtiment telles que l'orientation et les fenêtres.

La masse thermique est également liée à la diffusivité thermique, à la capacité calorifique et à l'isolation. Le béton a une faible diffusivité thermique, une capacité calorifique élevée et sa masse thermique est affectée négativement par l'isolation (par exemple un tapis).

Isolation

Sans isolation, les dalles de béton coulées directement sur le sol peuvent entraîner une quantité importante de transfert d'énergie étrangère par conduction, entraînant soit une perte de chaleur, soit une chaleur indésirable. Dans la construction moderne, les dalles de béton sont généralement coulées au-dessus d'une couche d' isolant tel que le polystyrène expansé , et la dalle peut contenir des tuyaux de chauffage par le sol . Cependant, il existe encore des utilisations pour une dalle non isolée, par exemple dans des dépendances qui ne sont ni chauffées ni refroidies à température ambiante (voir § Dalles en terre ) . Dans ces cas, couler la dalle directement sur un substrat de granulats maintiendra la dalle près de la température du substrat tout au long de l'année et peut empêcher à la fois le gel et la surchauffe.

Un type courant de dalle isolée est le système de poutres et blocs (mentionné ci-dessus) qui est modifié en remplaçant les blocs de béton par des blocs de polystyrène expansé . Cela permet non seulement une meilleure isolation, mais diminue le poids de la dalle, ce qui a un effet positif sur les murs porteurs et les fondations.

Ensemble de coffrage pour le coulage du béton.
Béton coulé dans le coffrage. Cette dalle est porteuse au sol et renforcée par des barres d'armature en acier .

Concevoir

Dalles au sol

Voir aussi : Fondation peu profonde § Dalle au niveau du sol

Les dalles au sol, également appelées "sur sol" ou "dalle au sol", sont couramment utilisées pour les rez-de-chaussée dans les applications domestiques et certaines applications commerciales. C'est une méthode de construction économique et rapide pour les sites qui ont un sol non réactif et peu de pente.

Pour les dalles au sol, il est important de concevoir la dalle en fonction du type de sol, car certains sols tels que l'argile sont trop dynamiques pour supporter une dalle de manière cohérente sur toute sa surface. Cela entraîne des fissures et des déformations, pouvant entraîner une défaillance structurelle de tous les éléments fixés au sol, tels que les poteaux muraux.

Le nivellement du site avant de couler le béton est une étape importante, car un terrain en pente fera durcir le béton de manière inégale et entraînera une dilatation différentielle. Dans certains cas, un site en pente naturelle peut être nivelé simplement en enlevant la terre du site en amont. Si un site a une teneur plus importante, il peut être un candidat pour la méthode "déblai et remblayage", où le sol du sol plus élevé est enlevé et le sol inférieur est construit avec du remblai .

En plus de remplir le versant descendant, cette zone de la dalle peut être appuyée sur des piliers en béton qui s'enfoncent dans le sol. Dans ce cas, le matériau de remblai est structurellement moins important car le poids mort de la dalle est supporté par les piles. Cependant, le matériau de remplissage est toujours nécessaire pour soutenir le béton de cure et son armature.

Il existe deux méthodes courantes de remplissage contrôlé et de remplissage roulé .

  • Remplissage contrôlé : Le matériau de remplissage est compacté en plusieurs couches par une plaque vibrante ou un rouleau. Le sable remplit des zones jusqu'à environ 800 mm de profondeur, et l'argile peut être utilisée pour remplir des zones jusqu'à 400 mm de profondeur. Cependant, l'argile est beaucoup plus réactive que le sable, elle doit donc être utilisée avec parcimonie et précaution. L'argile doit être humide pendant le compactage pour l'homogénéiser.
  • Remblai roulé : Le remblai est compacté à plusieurs reprises par une excavatrice, mais cette méthode de compactage est moins efficace qu'un vibrateur ou un rouleau. Ainsi, les réglementations sur la profondeur maximale sont généralement plus strictes.

Une cure appropriée du béton porteur est nécessaire pour obtenir une résistance adéquate. Étant donné que ces dalles sont inévitablement coulées sur place (plutôt que préfabriquées comme certaines dalles suspendues), il peut être difficile de contrôler les conditions pour optimiser le processus de durcissement. Ceci est généralement aidé par une membrane, soit en plastique (temporaire) ou un composé liquide (permanent).

Les dalles portantes sont généralement complétées par une forme d'armature, souvent des barres d'armature en acier . Cependant, dans certains cas comme les routes en béton, il est acceptable d'utiliser une dalle non armée si elle est bien conçue (voir ci-dessous) .

Dalles suspendues

Pour une dalle suspendue, il existe un certain nombre de conceptions pour améliorer le rapport résistance/poids. Dans tous les cas la face supérieure reste plane, et la face inférieure est modulée :

  • Une dalle ondulée est conçue lorsque le béton est coulé dans un bac en acier ondulé, plus communément appelé platelage. Ce plateau en acier améliore la résistance de la dalle et empêche la dalle de se plier sous son propre poids. Les ondulations s'exécutent dans un seul sens.
  • Une dalle nervurée donne considérablement plus de résistance dans une direction. Ceci est réalisé avec des poutres en béton supportant une charge entre les piliers ou les colonnes, et des nervures intégrales plus minces dans la direction perpendiculaire. Une analogie en menuiserie serait un sous-plancher de porteurs et de solives. Les dalles nervurées ont des charges nominales plus élevées que les dalles ondulées ou plates, mais sont inférieures aux dalles gaufrées.
  • Une dalle gaufrée donne une résistance supplémentaire dans les deux sens en utilisant une matrice de segments en retrait sous la dalle. C'est le même principe utilisé dans la version portante, la fondation dalle gaufrée . Les dalles gaufrées sont généralement plus profondes que les dalles nervurées de résistance équivalente et sont plus lourdes, elles nécessitent donc des fondations plus solides. Cependant, ils offrent une résistance mécanique accrue dans deux dimensions, une caractéristique importante pour la résistance aux vibrations et au mouvement du sol.
La face inférieure exposée d'une dalle gaufrée utilisée dans un bâtiment à plusieurs étages

Dalles non renforcées

Les dalles non renforcées ou "unies" sont de plus en plus rares et ont des applications pratiques limitées, à l'exception de la dalle de boue (voir ci-dessous) . Ils étaient autrefois courants aux États-Unis, mais la valeur économique des dalles d'appui au sol renforcées est devenue plus attrayante pour de nombreux ingénieurs. Sans armature, toute la charge sur ces dalles est supportée par la résistance du béton, qui devient un facteur vital. En conséquence, toute contrainte induite par une charge, statique ou dynamique, doit être dans la limite de la résistance à la flexion du béton pour éviter la fissuration. Étant donné que le béton non armé est relativement très faible en tension, il est important de prendre en compte les effets de la contrainte de traction causée par le sol réactif, le soulèvement par le vent, la dilatation thermique et la fissuration. L'une des applications les plus courantes pour les dalles non renforcées est dans les routes en béton.

Dalles de boue

Les dalles de boue, également connues sous le nom de dalles de rat , sont plus minces que les dalles suspendues ou au sol plus courantes (généralement de 50 à 150 mm) et ne contiennent généralement aucun renforcement. Cela les rend économiques et faciles à installer à des fins temporaires ou à faible utilisation telles que les sous-planchers, les vides sanitaires, les sentiers, le pavage et les surfaces de nivellement. En général, ils peuvent être utilisés pour toute application nécessitant une surface plane et propre. Cela inclut l'utilisation comme base ou "sous-dalle" pour une dalle structurelle plus grande. Sur les surfaces inégales ou escarpées, cette mesure préparatoire est nécessaire pour fournir une surface plane sur laquelle installer les barres d'armature et les membranes d'étanchéité. Dans cette application, une dalle de boue empêche également les chaises de bar en plastique de s'enfoncer dans la couche arable molle, ce qui peut provoquer un écaillage en raison d'une couverture incomplète de l'acier. Parfois, une dalle de boue peut remplacer un agrégat grossier . Les dalles de boue ont généralement une surface modérément rugueuse, finie avec un flotteur .

Substrat et barres d'armature préparés pour couler une dalle de boue

Axes de soutien

Dalles à sens unique

Une dalle unidirectionnelle a un ferraillage résistant au moment uniquement dans son axe court et est utilisée lorsque le moment dans l'axe long est négligeable. Ces conceptions comprennent des dalles ondulées et des dalles nervurées. Les dalles non renforcées peuvent également être considérées comme unidirectionnelles si elles ne sont soutenues que sur deux côtés opposés (c'est-à-dire qu'elles sont soutenues dans un axe). Une dalle renforcée unidirectionnelle peut être plus résistante qu'une dalle non renforcée bidirectionnelle, selon le type de charge.

Le calcul des exigences de renforcement pour une dalle à sens unique peut être extrêmement fastidieux et chronophage, et on ne peut jamais être complètement certain de la meilleure conception. Même des modifications mineures du projet peuvent nécessiter un recalcul des besoins de renforcement. De nombreux facteurs doivent être pris en compte lors de la conception de la structure structurelle des dalles unidirectionnelles, notamment :

  • Calculs de charge
  • Calcul du moment fléchissant
  • Profondeur acceptable de flexion et de déviation
  • Type et répartition de l'acier d'armature

Dalles bidirectionnelles

Une dalle bidirectionnelle a un ferraillage résistant au moment dans les deux sens. Cela peut être mis en œuvre en raison d'exigences d'application telles qu'une charge élevée, une résistance aux vibrations, un dégagement sous la dalle ou d'autres facteurs. Cependant, une caractéristique importante régissant l'exigence d'une dalle à double sens est le rapport des deux longueurs horizontales. Si où est la dimension courte et la dimension longue, alors le moment dans les deux sens doit être pris en compte dans la conception. En d'autres termes, si le rapport axial est supérieur à deux, une dalle bidirectionnelle est nécessaire.

Une dalle non armée est bidirectionnelle si elle est supportée dans les deux axes horizontaux.

Construction

Une dalle de béton peut être préfabriquée ( préfabriquée ), ou construite sur place.

Préfabriqué

Les dalles de béton préfabriquées sont construites en usine et transportées sur le site, prêtes à être descendues en place entre des poutres en acier ou en béton. Ils peuvent être précontraints (en usine), post-contraints (sur site) ou non contraints. Il est essentiel que la structure de support du mur soit construite aux dimensions correctes, sinon les dalles pourraient ne pas s'adapter.

Sur site

Les dalles de béton sur site sont construites sur le chantier à l'aide d'un coffrage - un type de caisson dans lequel le béton humide est coulé. Si la dalle doit être renforcée , les barres d'armature , ou barres métalliques, sont positionnées dans le coffrage avant que le béton ne soit coulé. coffrage, de sorte que lorsque le béton prend, il enveloppe complètement le ferraillage. Ce concept est connu sous le nom de couverture en béton . Pour une dalle portante, le coffrage peut être constitué uniquement de parois latérales enfoncées dans le sol. Pour une dalle suspendue, le coffrage a la forme d'un plateau, souvent soutenu par un échafaudage provisoire jusqu'à la prise du béton.

Le coffrage est généralement construit à partir de planches et de planches de bois, de plastique ou d'acier. Sur les chantiers de construction commerciale, le plastique et l'acier gagnent en popularité car ils économisent de la main-d'œuvre. Sur les travaux à petit budget ou à petite échelle, par exemple lors de la pose d'une allée de jardin en béton, les planches de bois sont très courantes. Une fois le béton durci, le bois peut être retiré ou laissé là de façon permanente.

Dans certains cas, le coffrage n'est pas nécessaire - par exemple, une dalle de sol entourée de murs de fondation en briques ou en blocs, où les murs agissent comme les côtés du plateau et le dur (gravats) sert de base.

Voir également

Les références

Liens externes