Les Planchers en Construction

1. Introduction : Fonctions et Typologies

1.1 Rôles Multiples des Planchers

Un plancher dans un bâtiment remplit simultanément plusieurs fonctions essentielles :

• Fonction Portante : Reprendre et transmettre les charges verticales (permanentes et d'exploitation) aux éléments porteurs verticaux (murs, poteaux).
• Fonction de Diaphragme : Assurer la rigidité dans son plan horizontal pour distribuer les efforts horizontaux (vent, séisme) aux éléments de contreventement.
• Fonction de Séparation : Délimiter les différents niveaux ou étages du bâtiment.
• Fonction d'Isolation : Contribuer à l'isolation thermique et acoustique entre les niveaux.
• Fonction de Sécurité Incendie : Assurer un degré coupe-feu suffisant pour limiter la propagation du feu entre étages.
• Support de Revêtements : Recevoir les revêtements de sol (carrelage, parquet, moquette...) et éventuellement les faux-plafonds.
• Passage de Réseaux : Permettre l'incorporation ou le passage des gaines techniques (électricité, plomberie, ventilation).

1.2 Principales Familles de Planchers

On peut classer les planchers selon plusieurs critères, notamment le matériau principal constitutif ou le mode de fonctionnement structural. Les grandes familles sont :

• Planchers en Béton Armé ou Précontraint : Les plus courants dans la construction neuve (dalles pleines, planchers nervurés, prédalles, dalles alvéolées...).
• Planchers Métalliques : Souvent utilisés pour de grandes portées ou en combinaison avec une ossature métallique (poutrelles métalliques + bacs acier ou dalles béton).
• Planchers en Bois : Traditionnels ou modernes (solivage, panneaux dérivés du bois, bois lamellé-collé).
• Planchers Mixtes (Composites) : Combinant les propriétés de plusieurs matériaux (acier-béton, bois-béton) pour optimiser les performances.

Le choix dépendra des contraintes spécifiques du projet (portées, charges, hauteur disponible, rapidité de construction, coût, exigences thermiques/acoustiques/feu).

2. Planchers en Béton Armé

Le béton armé est le matériau le plus utilisé pour les planchers grâce à sa résistance, sa durabilité, sa bonne tenue au feu et sa capacité à être moulé dans diverses formes.

2.1 Dalles Pleines

Ce sont des plaques horizontales en béton armé d'épaisseur constante, coulées en place sur un coffrage. Elles portent généralement dans une ou deux directions (selon le rapport des portées et les conditions d'appui).

Schéma d'une dalle pleine en béton armé.

• Avantages : Simplicité de conception et de réalisation, bonne rigidité, bonne isolation acoustique aux bruits aériens, surface inférieure plane (facilité pour faux-plafonds).
• Inconvénients : Poids propre élevé, consommation importante de béton et d'acier, coffrage continu nécessaire, portées limitées (typiquement 5-7 m).
• Usages : Bâtiments d'habitation, bureaux, ouvrages où une bonne isolation acoustique ou une résistance au feu élevée est requise.

2.2 Planchers Nervurés (Poutrelles-Hourdis)

Constitués d'éléments porteurs linéaires (poutrelles préfabriquées en béton armé ou précontraint, ou poutrelles métalliques) espacés régulièrement, entre lesquels sont placés des éléments de remplissage légers (hourdis ou entrevous en béton, terre cuite, polystyrène...). Une dalle de compression en béton armé est coulée sur l'ensemble pour assurer la reprise des efforts et la rigidité du plancher.

Schéma d'un plancher nervuré (poutrelles-hourdis).

• Avantages : Plus léger qu'une dalle pleine, permet de plus grandes portées (jusqu'à 8-10 m), coffrage réduit (les hourdis servent de fond de coffrage), rapidité de mise en œuvre (éléments préfabriqués).
• Inconvénients : Moins bonne isolation acoustique aux bruits d'impact, surface inférieure non plane (nervures apparentes), nécessite une dalle de compression coulée en place.
• Usages : Très courant en maisons individuelles, logements collectifs, bâtiments tertiaires.

2.3 Dalles Alvéolées (Prédalles)

Ce sont des éléments préfabriqués en béton précontraint de grande longueur, comportant des évidements longitudinaux (alvéoles) pour alléger la structure. Elles sont posées sur les éléments porteurs et une dalle de compression est généralement coulée par-dessus (ou un simple clavetage entre dalles).

Schéma d'une dalle alvéolée précontrainte.

• Avantages : Très grandes portées possibles (10-18 m voire plus), légèreté relative, rapidité de pose (pas de coffrage ni d'étaiement importants), bonne qualité de finition de la sous-face.
• Inconvénients : Nécessite des moyens de levage importants, moins bonne isolation acoustique, difficulté pour réaliser des trémies ou des réservations après fabrication.
• Usages : Bâtiments industriels, commerciaux, parkings, bureaux, ouvrages d'art (tabliers de ponts).

2.4 Planchers Champignons et Dalles-Poutres

• Planchers Champignons (ou Dalles Nervurées Bidirectionnelles) : Dalles pleines épaissies localement au droit des poteaux (chapiteaux) pour résister au poinçonnement, permettant de supprimer les poutres retombantes.
• Planchers Dalles-Poutres : Dalles pleines ou nervurées portant sur un réseau de poutres principales et secondaires en béton armé.

2.5 Planchers Précontraints

La précontrainte (par post-tension ou pré-tension) peut être appliquée aux dalles pleines, nervurées ou alvéolées pour augmenter leur portée, réduire leur épaisseur, limiter la fissuration et maîtriser les flèches.

3. Planchers Métalliques et Mixtes

3.1 Planchers à Poutrelles Métalliques

Constitués d'un solivage de poutrelles métalliques (profilés IPE, HEA...) sur lequel repose un platelage (en bois, panneaux dérivés, bacs acier non collaborants, ou dalles béton préfabriquées).

• Avantages : Grandes portées, légèreté, rapidité de montage.
• Inconvénients : Protection au feu nécessaire pour les poutrelles, isolation acoustique et thermique à traiter spécifiquement, coût potentiellement élevé.
• Usages : Bâtiments industriels, commerciaux, rénovation.

3.2 Planchers Mixtes Acier-Béton (Collaborants)

Combinaison d'une ossature métallique (poutrelles) et d'une dalle en béton armé coulée sur un platelage (souvent un bac acier nervuré), les deux éléments étant rendus solidaires par des connecteurs (goujons soudés sur l'aile supérieure des poutrelles). Le béton travaille en compression et l'acier en traction, optimisant l'utilisation des matériaux.

Schéma d'un plancher mixte acier-béton.

• Avantages : Optimisation structurelle (gain de poids et de hauteur), grandes portées, bonne rigidité, rapidité de construction (le bac acier sert de coffrage perdu).
• Inconvénients : Nécessité de protection au feu de l'acier, coût.
• Usages : Immeubles de bureaux, parkings, bâtiments industriels, ponts.

3.3 Bacs Acier Collaborants

Le platelage est constitué de tôles nervurées en acier (bacs) qui servent à la fois de coffrage perdu pour la dalle béton et d'armatures inférieures (ou participent à la résistance). Des bossages ou indentations sur les bacs assurent la connexion mécanique avec le béton.

4. Planchers en Bois

4.1 Planchers à Solives Traditionnelles

Structure porteuse constituée de pièces de bois équarries (solives) espacées régulièrement, sur lesquelles est cloué ou vissé un plancher (lames de parquet, panneaux).

Schéma d'un plancher bois à solives.

• Avantages : Matériau renouvelable, légèreté, facilité de mise en œuvre, esthétique.
• Inconvénients : Portées limitées (bois massif), sensibilité à l'humidité et aux insectes (traitement nécessaire), performances acoustiques et thermiques souvent à améliorer, comportement au feu à maîtriser.
• Usages : Maisons individuelles, rénovation, extensions.

4.2 Planchers en Bois Lamellé-Collé (BLC)

Utilisation de poutres en BLC (lamelles de bois collées) permettant d'atteindre de plus grandes portées et d'optimiser la section.

4.3 Planchers en Panneaux Dérivés du Bois

Utilisation de panneaux structuraux (OSB, CTBH, contreplaqué) comme platelage ou comme éléments porteurs (caissons).

4.4 Planchers Mixtes Bois-Béton

Association d'une structure bois (solives) et d'une dalle mince en béton connectée, pour améliorer la rigidité, la capacité portante et l'isolation acoustique.

5. Principes de Conception et de Dimensionnement

5.1 Charges et Actions à Considérer

Les planchers doivent être dimensionnés pour reprendre :

• Charges permanentes (G) : Poids propre du plancher lui-même, poids des revêtements de sol, des faux-plafonds, des cloisons non porteuses (souvent prises en compte par une charge surfacique équivalente).
• Charges d'exploitation (Q) : Dépendent de l'usage du local (habitation, bureaux, commerce, stockage, parking...). Définies par les normes (ex: Eurocode 1).
• Charges localisées ou linéaires : Équipements lourds, cloisons lourdes spécifiques.

5.2 Vérifications aux États Limites (ELU, ELS)

Comme pour les autres éléments structuraux, le dimensionnement se fait en vérifiant :

• ELU (Résistance) : La structure doit résister aux combinaisons de charges majorées sans rupture (flexion, cisaillement, poinçonnement).
• ELS (Service) : Le comportement sous charges de service doit rester acceptable (limitation des flèches, des vibrations, de la fissuration pour le béton).

5.3 Analyse Structurale (Flexion, Cisaillement, Poinçonnement)

• Flexion : Calcul des moments fléchissants maximaux (en travée, sur appuis) et dimensionnement des armatures (béton armé, planchers mixtes) ou de la section (bois, métal) pour y résister. Pour les dalles portant dans deux directions, des méthodes spécifiques (lignes de rupture, abaques, éléments finis) sont utilisées.
• Effort Tranchant : Vérification de la résistance à l'effort tranchant, notamment près des appuis. Peut nécessiter des armatures spécifiques (cadres, étriers) dans les poutres ou les zones de dalle épaisse.
• Poinçonnement : Vérification de la résistance de la dalle au droit des appuis ponctuels (poteaux) pour éviter une rupture locale par cisaillement. Particulièrement critique pour les dalles pleines et les planchers champignons.

5.4 Critères de Service (Flèche, Vibration)

• Flèche : La déformation verticale du plancher sous charges de service doit être limitée pour des raisons esthétiques (visuel), fonctionnelles (ouverture des portes, pente pour écoulement) et pour éviter les dommages aux éléments non structuraux (cloisons, carrelages). Les limites typiques sont de l'ordre de L/250 à L/500 (où L est la portée). Le calcul doit tenir compte des effets différés (fluage du béton).
• Vibrations : Pour certains planchers (grandes portées, structures légères, locaux sensibles comme les salles de sport ou laboratoires), il faut vérifier que les vibrations induites par la marche ou les équipements restent dans des limites de confort acceptables (analyse dynamique, vérification de la fréquence propre).

5.5 Exigences Spécifiques

• Résistance au Feu : Le plancher doit garantir une stabilité au feu (SF) et/ou un degré coupe-feu (CF) pendant une durée spécifiée par la réglementation (ex: 1/2h, 1h, 2h...). Cela peut imposer des épaisseurs minimales, des enrobages d'armatures spécifiques, ou des protections rapportées (faux-plafonds, flocage).
• Isolation Acoustique : Limitation de la transmission des bruits aériens (paroles, musique) et des bruits d'impact (pas, chocs) entre niveaux. Dépend de la masse du plancher, de sa composition (loi masse-ressort-masse), et des revêtements.
• Isolation Thermique : Participe à l'isolation globale du bâtiment, notamment pour les planchers bas sur sous-sol ou vide sanitaire, et les planchers hauts sous combles ou toiture-terrasse.

6. Aspects Constructifs

6.1 Coffrage et Étaiement

Pour les planchers coulés en place (dalles pleines, dalles de compression), un coffrage horizontal est nécessaire pour soutenir le béton frais. Il est supporté par un étaiement vertical (étais métalliques, tours d'étaiement) qui transmet les charges aux niveaux inférieurs ou au sol. Le dimensionnement et la réalisation du coffrage et de l'étaiement sont cruciaux pour la sécurité pendant la construction. Les éléments préfabriqués (poutrelles, prédalles, dalles alvéolées) réduisent ou suppriment le besoin de coffrage et limitent l'étaiement.

6.2 Ferraillage et Mise en Place des Armatures

Pour les planchers en béton armé, les armatures (barres ou treillis soudés) doivent être positionnées précisément selon les plans de ferraillage, en respectant les enrobages minimaux (distance entre l'acier et le parement de béton) pour assurer la protection contre la corrosion et la bonne transmission des efforts. Des cales d'armatures sont utilisées à cet effet.

6.3 Bétonnage, Cure et Décoffrage

Le béton doit être coulé et vibré correctement pour assurer un bon remplissage du coffrage et l'enrobage des aciers. Après le coulage, une cure (protection contre le séchage rapide) est indispensable pour permettre au béton d'atteindre ses résistances et limiter la fissuration de retrait. Le décoffrage et le désétaiement ne peuvent intervenir qu'après que le béton a atteint une résistance suffisante, vérifiée par des essais ou des estimations basées sur la maturité du béton. Des délais minimaux sont souvent imposés par les normes.

6.4 Assemblages et Liaisons

Les liaisons entre le plancher et les éléments porteurs (poutres, murs, poteaux) ainsi que les continuités sur appuis (pour les planchers hyperstatiques) doivent être correctement conçues et réalisées (armatures en attente, connecteurs, clavetages...) pour assurer la transmission des efforts et la stabilité globale.

7. Conclusion

Les planchers sont des composants majeurs des structures de bâtiment, assurant des fonctions multiples allant du support des charges à l'isolation et au contreventement. Le choix du type de plancher (béton, acier, bois, mixte) et de sa technologie (dalle pleine, nervurée, alvéolée, collaborante...) est une décision clé qui doit intégrer les contraintes structurales, architecturales, réglementaires et économiques du projet.

Un dimensionnement rigoureux, vérifiant à la fois la résistance ultime (ELU) et l'aptitude au service (ELS - flèches, vibrations, fissuration), ainsi qu'une mise en œuvre soignée respectant les règles de l'art, sont indispensables pour garantir la performance et la durabilité de ces éléments essentiels. La diversité des solutions disponibles permet aujourd'hui de répondre de manière optimisée aux exigences variées de la construction moderne.