Dans le domaine de la construction moderne, l'efficacité et la rapidité sur les chantiers sont devenues des priorités. Les éléments préfabriqués en béton jouent un rôle crucial dans l'atteinte de ces objectifs, offrant sécurité et facilité de mise en œuvre. Parmi ces composants essentiels, les poutrelles en béton occupent une place de choix. Destinées à remplacer les éléments coulés in-situ, les produits préfabriqués standards apportent sécurité et rapidité lors de la construction. Nos produits sont conçus pour faciliter les phases de mise en œuvre sur chantier. Cette article explore en détail la fabrication, les différents types de poutrelles préfabriquées en béton armé et précontraint, ainsi que les aspects liés à leur mise en œuvre, en s'appuyant sur les informations fournies et des connaissances générales du domaine.
La Fabrication Industrielle des Poutrelles en Béton
La fabrication industrielle des poutrelles en béton est une étape clé qui garantit leur qualité, leur résistance et leur fiabilité. Les éléments en béton d’une grande qualité, ces linteaux assurent productivité et sécurité sur les chantiers. Préfabriqués par Socramat, les prélinteaux en béton permettent de faciliter le coffrage des linteaux. Leur fabrication industrielle leur offre une grande résistance dans le temps et une fiabilité à toutes épreuves.
Les granulats entrant dans la fabrication des bétons sont soit des granulats de rivières soit des granulats de concassage, soigneusement lavés ou dépoussiérés si nécessaire, classés et dosés selon une granularité permettant d’obtenir des bétons de résistance et de compacité optimales. Ces granulats doivent satisfaire à la norme NM 10-01-F005.
Le processus de fabrication, réalisé en usine sous un contrôle strict et dans des conditions idéales, permet d'obtenir un béton de qualité supérieure. Grâce à la qualité supérieure du béton préparé en usine (dans des conditions contrôlées), le béton préfabriqué possède de meilleures qualités physiques et subit moins les influences agressives de l’environnement. Le contrôle de qualité est également plus aisé ; d’éventuelles difficultés sur ce plan risquent donc beaucoup moins de retarder les travaux.
Poutrelles en Béton Armé vs. Béton Précontraint
Sur le marché, il existe deux types de poutrelles en béton : les poutrelles en béton précontraint et en béton armé. La distinction fondamentale réside dans le traitement des armatures en acier.
Poutrelles en Béton Armé : Ces poutrelles contiennent des aciers sans tension préalable. L'armature est mise en place avant le coulage du béton, et c'est le béton lui-même qui, une fois durci, reprend les efforts de traction.
Poutrelles en Béton Précontraint : Dans ce cas, les torons d'acier sont tendus et maintenus sous tension juste avant le coulage du béton. Une fois le béton durci, il est libéré de ses contraintes, ce qui induit une compression dans le béton et une traction dans les aciers. Ce procédé confère aux poutrelles une résistance accrue et une meilleure performance mécanique. Résultat ? Toutes les poutrelles Rector, qu’elles soient avec ou sans étai, sont fabriquées en béton précontraint. Offrant une grande résistance et durabilité, elles sont conçues dans nos usines et livrées ensuite sur chantier. Les poutrelles en béton précontraint sont plus performantes et pertinentes dans un projet de construction de MI MIG, petit collectif et ERP.
La Fabrication des Poutrelles en Béton Précontraint
Le procédé de fabrication des poutrelles en béton précontraint implique une étape de pré-tension des armatures. Chez Rector, par exemple, les torons sont tendus et maintenus sous tension juste avant le coulage du béton. Ce processus est essentiel pour conférer aux poutrelles leurs propriétés mécaniques supérieures. Manuportables, elles se manipulent aisément, sans risque pour l’opérateur. Chez Rector, nous avons développé deux gammes de poutrelles répondant aux exigences de vos projets : les poutrelles RS sans étai (SE) et les poutrelles RS avec étais. Ainsi, grâce à notre large gamme de produits et notre expertise technique, nous vous accompagnons dans le choix de la poutrelle la plus adaptée à votre besoin.
Les Différents Types de Poutrelles et Leurs Applications
Les poutrelles sont des éléments porteurs du plancher. Elles jouent un rôle essentiel dans la stabilité et la solidité du bâti. Associées aux hourdis (entrevous), elles permettent la création d’un plancher lors de la construction d’un bâtiment neuf ou lors de sa rénovation. Polyvalentes, les poutrelles peuvent être posées à tous les niveaux de plancher : vide sanitaire, haut de sous-sol, étage et toit-terrasse.
Socramat fabrique des poutres 20×20 en béton armé, destinées à remplacer les poutres coulées et ainsi gagner en efficacité sur les chantiers des maisons individuelles. Ces poutres de plancher en béton précontraint sont de dimensions standards de manière à correspondre au plus grand nombre de projets. Les linteaux en béton sont préfabriqués afin d’éviter le coffrage sur chantier.
Chez Rector, deux gammes principales de poutrelles sont proposées :
Poutrelles RS avec étais : Elles sont principalement utilisées lors de la réalisation de planchers en haut de sous-sol, étage et toit-terrasse. Ces poutrelles requièrent un support temporaire, appelé étai, pendant la phase de construction. La mise en place des étais doit être effectuée avant la pose des hourdis, sauf cas exceptionnel. Nos poutrelles RS avec étais se déclinent en deux gammes, chacune avec ses propres références : RS 110 (RS 111, RS 112, RS 113, RS 114, RS 115) et RS 130 (RS 136 et RS 138). Grâce à notre procédé de fabrication par moulage, nos poutrelles avec étais bénéficient d’une qualité de finition unique. En optant pour nos poutrelles RS avec étais, vous êtes assurés de réaliser des planchers robustes et sécurisés.
Poutrelles RS sans étai (SE) : Nous sommes conscients que l’opération d’étaiement en vide sanitaire est délicate, ainsi nous avons développé des poutrelles pour la réalisation de planchers sans étai (SE). Nos poutrelles RS sans étai 170, développées pour atteindre de grandes portées et supporter de fortes charges. Avec une portée maximale de 5,14 m (RS-SE 130) et jusqu’à 6,16 m (RS-SE 170), nos poutrelles sans étais permettent d’optimiser les systèmes constructifs en réduisant les longueurs de refend. Les aciers passifs mis en tête des poutrelles permettent de reprendre leurs efforts tout en allégeant leur poids.
Les poutrelles manuportables se manipulent aisément, sans risque pour l’opérateur.
Caractéristiques Techniques et Performances
Le poids que peut supporter une poutrelle en béton est variable. Notre plan de pose, fourni avec les poutrelles sur chantier, détaille toutes les étapes de mises en œuvre. Une poutrelle n’est pas fixée, mais posée sur les murs porteurs.
Les portées standards des poutrelles se situent entre 4 et 6 mètres. Cependant, il est possible d’atteindre des portées allant jusqu’à 9 mètres en utilisant des étais et plus de 6 mètres sans étai (dans les cas de charges favorables). Notre gamme de poutrelles pour maisons individuelles propose des modèles avec des poids au mètre linéaire allant de 17 kg (avec étai) jusqu’à 20,9 kg en sans étai.
La hauteur (h) d’une poutre treillis est la distance entre la fibre inférieure des fils inférieurs et la fibre supérieure du fil supérieur. Le fabricant est toutefois libre de mesurer une hauteur conventionnelle suivant une méthode qui lui est propre. 120 mm ≤ h ≤ 250 mm. L’écart maximum admissible sur la hauteur est égal à 2 mm en plus ou en moins. Le pas (s), c’est-à-dire la distance entre deux points les plus bas (plus hauts) successifs des fils diagonaux, s’élève à 200 mm au maximum.
Le Système Poutrelles-Hourdis : Composition et Mise en Œuvre
Le plancher poutrelle hourdis est un système constructif largement utilisé, notamment pour sa performance mécanique et thermique. Il est défini comme un plancher préfabriqué composé de poutrelles, d’entrevous ainsi que de béton coulé additionné par un ferraillage approprié. Ce système est l’une des meilleures solutions si vous souhaitez réaliser un plancher en dur, répondant aux enjeux de la réglementation thermique en vigueur.
Les Éléments Constitutifs d'un Plancher Poutrelles-Hourdis :
Les Poutrelles : Réalisées en béton armé ou précontraint, elles sont partiellement ou entièrement préfabriquées. Elles permettent de tenir les entrevous et de répartir les charges sur les appuis extrêmes. Elles sont dotées de ferrailles appelées "cheveux" qui vont être connectées au chaînage de la maison et/ou au mur. L’entraxe entre des poutrelles voisines ne doit pas dépasser plus de 75 cm sauf dans des cas particuliers. La portée maximale est de 7 m avec une épaisseur de 12 à 20 cm. Dans certains cas, il peut être nécessaire d’assurer leur stabilité avec des étais provisoirement avant le coulage du béton.
Les Entrevous (Hourdis) : Ce sont les éléments intercalés entre les poutrelles. Ils transmettent les charges aux poutrelles et s’appuient sur ces dernières sans aucun dispositif extérieur. Ils servent de support à la chape, de remplissage horizontal et de coffrage perdu une fois la dalle coulée. Il en existe principalement 3 types :
- Entrevous maçonnés : En béton ou en terre cuite, c'est le type le plus courant, permettant de concevoir tout type de plancher.
- Entrevous légers : En particules de bois moulé ou en matière plastique. Extrêmement légers, facilitant leur mise en place. Leur prix est cependant plus élevé.
- Entrevous en polystyrène expansé : Offrent une isolation thermique et allègent le plancher. Fragiles, ils ne sont pas conseillés pour des charges d'exploitation conséquentes, mais utiles au-dessus de pièces non chauffées ou d'un vide sanitaire.
Les Éléments en About du Plancher :
- Planelles : En béton cellulaire, terre cuite ou béton, elles sont situées à l'extrémité du plancher. Elles servent de coffrage lors du coulage de la table de compression pour éviter le contact direct avec l'enduit extérieur. Il existe plusieurs hauteurs de planelles pour s'adapter à toutes les hauteurs de planchers.
- Rupteurs de ponts thermiques : De type "entrevous" ou "rehausse", ils traitent les déperditions aux ponts thermiques. Ils sont employés dans le cadre d'une isolation par l'intérieur.
Les Armatures Complémentaires : Elles peuvent inclure :
- Treillis soudés pour le ferraillage de la dalle de répartition.
- Armatures de chaînage périphérique à chaque niveau de plancher.
- Armatures de continuité (chapeaux) au-dessus des poutrelles.
- Armatures de rive (chapeaux ancrés dans le chaînage).
- Armatures de renfort pour poutrelles treillis.
- Armatures de renfort d’ancrage.
- Armatures de chevêtre.
La Dalle de Répartition (ou Table de Compression) : C'est une dalle en béton armé coulée en place sur la totalité de la surface du plancher. Son rôle est de répartir les charges concentrées sur les nervures et d'assurer la résistance à la flexion. Son épaisseur nominale doit être :
- 4 cm minimum sur les entrevous de coffrage résistant.
- 5 cm minimum sur les entrevous de coffrage simple.La dalle est parfois complétée par une dalle flottante désolidarisée pour une meilleure isolation acoustique. Au-dessus de la dalle de compression est ensuite placée une membrane de pare-vapeur, d'étanchéité et d'isolation.
Comment réaliser un plancher hourdis ?
Mise en Œuvre d'un Plancher Poutrelles-Hourdis :
La mise en œuvre commence par la pose des deux premières poutrelles en veillant à respecter un appui minimum :
- Sur un mur en béton ou une poutre béton : Appui minimum de 2 cm. Si cette valeur ne peut pas être obtenue, il est obligatoire de mettre en place une lisse de rive le long de l'appui.
- Sur un mur en maçonnerie : Appui minimum de 5 cm.
Le type de plancher poutrelle hourdis se détermine en fonction du projet à réaliser et du niveau de plancher.
La pose des poutrelles peut nécessiter un système d’étayage provisoire avant le coulage du béton pour assurer la stabilité de la structure. Les poutrelles peuvent être posées avec une file centrale d'étais ou deux files situées au 2/5ème et 3/5ème de la portée, selon les calculs. Avant la pose des poutrelles, la mise en œuvre des étais est effectuée.
Le coulage de la dalle de répartition doit être effectué impérativement en une seule opération.
Les éléments de plancher préfabriqués sont réalisés en grande partie à partir de matériaux primaires, tirés de réserves naturelles inépuisables.
Avantages et Inconvénients des Planchers Poutrelles-Hourdis
Avantages :
- Procure une structure à la fois légère et solide.
- Supprime les opérations de coffrage et décoffrage, évite les balèvres.
- Permet des portées assez importantes (supérieur à 4 m).
- La mise en œuvre de ce type de plancher est particulièrement simple.
- Les matériaux employés sont faciles à manipuler et ne nécessitent aucun moyen de levage particulier.
Inconvénients :
- La mise en œuvre peut nécessiter un système d’étayage massif pour permettre une bonne stabilité de la structure.
- Nécessite une main d’œuvre importante.
Résistance au Feu et Durabilité
Le fait que les constructions en béton présentent une très bonne résistance au feu est bien connu. Les planchers en béton préfabriqués y contribuent aussi dans une large mesure. La fabrication industrielle et le contrôle qualité strict assurent une grande résistance dans le temps et une fiabilité à toutes épreuves pour les poutrelles préfabriquées.
L'association des poutrelles préfabriquées en béton armé ou précontraint avec les hourdis et la dalle de répartition crée un système de plancher robuste, performant et adapté à une large gamme de projets de construction, qu'il s'agisse de maisons individuelles, de petits collectifs ou d'établissements recevant du public (ERP).
Comparaison avec d'Autres Profilés : IPN et HEB
Il est important de noter que les poutrelles en béton préfabriqué ne doivent pas être confondues avec les profilés métalliques comme l'IPN ou le HEB. La différence entre un IPN et un HEB réside principalement dans leur forme. L'IPN présente un profil en forme de "I", tandis que le HEB adopte une forme en "H". Ces derniers sont utilisés dans des contextes structurels différents, généralement pour des charges plus importantes ou des portées spécifiques nécessitant la résistance intrinsèque de l'acier. Le choix entre une poutrelle en béton et un profilé métallique dépendra des exigences spécifiques du projet de construction, des contraintes techniques et des préférences de l'ingénieur structure.
La conception et la fabrication des poutrelles préfabriquées en béton sont des processus industriels rigoureux qui garantissent des produits fiables et performants. La compréhension des différents types de poutrelles, de leur composition et des méthodes de mise en œuvre est essentielle pour assurer la réussite de tout projet de construction.
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