Les éléments de structure en béton se présentent sous diverses formes allant de la colonne à la poutre au voile ou à la dalle coulée sur place en passant par des hourdis préfabriqués. Les avantages de ces éléments sont nombreux : longue durée de vie, potentialité de recyclage, performance acoustique, grande portée possible, coût, etc. Leur énergie grise est par contre importante et la possibilité de démontage presque nulle.
Le premier tableau ci-dessous – « Le béton comme matériau de structure » - dispense des informations générales sur le béton, valables pour le matériau sous toutes ses formes en application structurelle. Les applications du béton coffré et coulé in situ étant quasi illimitées et très variées, elles ne peuvent être détaillées. Pour ce type d'application, se référer à ce premier tableau .
Ensuite, les tableaux comparatifs – « Eléments de structure en béton - horizontaux » et « Eléments de structure en béton - verticaux » listent les informations relatives aux éléments de structure en béton préfabriqué couramment disponibles sur le marché belge.
Au sein d'un même bâtiment, plusieurs types d'éléments de structure en béton peuvent bien entendu être combinés.
Le béton comme matériau de structure
Description
Le béton est un matériau de construction composite fabriqué à partir de granulats naturels (sable, gravillons) ou artificiels (granulats légers) agglomérés par un liant, le plus souvent du ciment. Lorsqu'il est assorti d'armatures métalliques, on parle de béton armé. Il peut également être précontraint.
Il peut aussi être traité à l'aide d'adjuvants pour être rendu hydrofuge (il devient alors étanche, empêchant les remontées capillaires).
L'ajout de différents matériaux (fibres textiles, copeaux de bois, matières plastiques...) permet de modifier ses propriétés physiques.
Moulé ou « coffré » (c'est-à-dire coulé dans un coffrage : un moule démontable mis en place sur le chantier et démonté après la prise), le béton peut prendre toutes les formes.
Prescription
La prescription d'un béton doit suivre les normes NBN EN 206-01 :2001 et NBN B 15-001 :2004.
Il convient de déterminer sa classe de résistance, le domaine d'utilisation, la classe d'environnement, la classe de consistance et la dimension nominale maximale.
Ces paramètres sont du ressort de l'ingénieur en stabilité.
Usage
voiles (murs)
poutres
dalles
planchers
poteaux / colonnes
voûtes
coques (béton projeté)
Il convient de distinguer le béton coulé sur place des éléments préfabriqués.
Résistance à la traction élevée en cas de béton armé
Très bonne résistance au feu
Très longue durée de vie
Recyclable (concassage)
Très bonne performance acoustique
Masse élevée : contribution importante à l'inertie du bâtiment
Grande précision dimensionnelle
Maîtrise des déchets sur chantier
Grandes portées possibles
Aucun impact sur la santé des occupants du bâtiment (ne dégage pas de COV)
Pour les éléments préfabriqués :
Rapidité de mise en œuvre
Coût
Maîtrise des déchets sur chantier
Inconvénients
Produits dont l'énergie grise est importante
Mise en œuvre en auto-construction fortement limitée
Pour le béton coulé sur place :
Temps de mise en œuvre (coffrage, coulage, vibrage, temps de séchage)
Non démontable : démolition nécessaire en fin de vie
Pour les éléments préfabriqués :
Leur mise en œuvre nécessite généralement l'utilisation d'engins de levage
Démontabilité tributaire d'une étude poussée, dès la conception, des détails et techniques d'assemblage et du choix des produits
Finition
Le béton peut être teinté dans la masse en y incorporant des pigments naturels ou des oxydes métalliques.
Son parement pouvant être lissé ou travaillé, le béton de ciment est parfois laissé apparent (« brut de décoffrage ») pour son aspect minimaliste, brut et moderne.
Durée de vie théorique
100 ans
Fin de vie
À privilégier : Réutilisation d'élément complet (attention : étude précise des détails et techniques d'assemblage nécessaire)
Elément préfabriqué mince en forme de plaque, composé d'une couche de béton, d'une armature et/ou de treillis raidisseurs et pourvue des réservations nécessaires.
La partie supérieure est rugueuse et la partie inférieure est lisse et uniforme.
L'épaisseur totale du plancher est obtenue sur chantier par coulage dune couche de béton.
Les éléments de plancher alvéolés sont réalisés en béton armé ou précontraint.
Des canaux longitudinaux réduisent le poids des planchers. Le pourcentage d'espace creux (le volume des canaux) varie entre 30 et 50%.
Ce type d'élément horizontal composite est réalisé à l'aide des composants suivants :
poutres de support en béton préfabriqué, entrevous préfabriqués, couche de compression coulée sur place (si nécessaire du point de vue de la stabilité).
Les poutrelles sont placées en parallèle. Les entrevous (en béton, terre cuite, bois, polystyrène…) sont placés entre les poutrelles. Ce système de poutrelles et entrevous est finalement recouvert d'une couche de béton servant à solidariser l'ensemble.
Dimensions courantes
Epaisseur : de 40 à 150 mm, avec 50 mm comme épaisseur standard. Elle est entre autres déterminée par l'enrobage en béton requis, la quantité d'armatures, l'épaisseur totale du plancher et les exigences constructives.
Largeur : de 1200 à 2400 mm. Elle dépend notamment de l'équipement du fabricant et des possibilités de grutage sur chantier.
Longueur : sur mesure (limitée uniquement par les contraintes du transport)
Epaisseur : de 50 à 800 mm
Largeur : de 62,5 à 480 cm
Longueur : jusqu'à 24 m
Epaisseur de 12 à 25 cm
Longueur de 4,3 à 7,7m
L'entraxe entre les poutres est de 60cm.
Avantages
Très grandes portées possibles.
Sous-face lisse : possibilité de ne pas mettre en œuvre une couche de finition
Possibilité de dimensions sur mesure
Montage rapide.
Très grandes portées possibles.
Possibilité de grandes portées
Gamme étendue de dimensions standards
Possibilité de dimensions sur mesure
Seul le remplissage des joints ou une couche de compres-sion minimale doit encore être réalisé(e) sur chantier
Montage rapide.
Très grandes portées possibles (fonction de la longueur des poutres)
Dimensions réduites et faible des entrevous : mise en place manuelle aisée possible.
Montage rapide.
Inconvénients
Nécessité un engin de levage et de pose
Nécessité un engin de levage et de pose
La sous-face nécessite une finition (excepté fonctions de stockage, industrie, locaux techniques…)
Nécessite un engin de levage et de pose (pour les poutres)
Elements de structure en béton préfabriqué - horizontaux (suite)
ELEMENTS DE STRUCTURE EN BETON PREFABRIQUE – HORIZONTAUX (suite)
Eléments en béton précontraint, existent en deux variantes : éléments TT et éléments en U renversé.
Les dalles minces nécessitent une couche de compression coulée sur place pour absorber les forces transversales verticales et assurer l'effet de diaphragme horizontal du plancher.
Disponibles en béton armé et en béton précontraint, en section de type I, T, rectangulaire ou sous forme de pannes.
Dimensions courantes
Epaisseur ; de 40/50 à 80/120 mm.
Largeur : éléments TT 2401, 2600 ou 3000 mm ; éléments en U 600 ou 1200 mm.
Longueur : jusqu'à 28 m
Gamme de produits très étendue. Voir sites web des fabricants.
La hauteur minimale est de 300 mm, le maximum dépend du type de profil.
Les longueurs varient également selon le produit, de 6m à 45m en dimension standard, avec possibilité de fabrication de plus grandes longueurs sur commande.
Avantages
Très grandes portées possibles.
Sous-face lisse : possibilité de ne pas mettre en œuvre une couche de finition
Les rainures des éléments peuvent être découpées sur un tiers de la hauteur aux appuis.
Possibilité de dimensions sur mesure
Montage rapide
Très grandes portées possibles.
Faces lisses: possibilité de ne pas mettre en œuvre une couche de finition
Montage rapide.
Inconvénients
Nécessité un engin de levage et de pose
Nécessité un engin de levage et de pose
Pose
voir sous « Mise en œuvre spécifique »
Elements de structure en béton préfabriqué - verticaux
Les prémurs se composent de deux panneaux en béton armé industriel lisse (79% de sable et granulats, 7% d'eau et 14% de ciment) reliés l'un à l'autre par des poutres à treillis. Les panneaux fabriquésen usine constituent ainsi les faces extérieures du mur et jouent le rôle d'un coffrage permanent et structurel.
Ensuite, l'espace creux entre les deux parois du prémur est bétonné. Le résultat est un mur monolithique avec des surfaces lisses.
Disponibles en béton armé et en béton précontraint, en section circulaire ou rectangulaire.
Dimensions courantes
Les prémurs sont produits sur mesure.
Les hauteurs de mur peuvent aller jusqu'à 8 mètres.
Les autres limites sont celles liées au transport.
Colonnes de section circulaire : diamètre de 400 à 900 mm, longueur de 4m (pour les plus gros diamètres) à 8m (pour les plus petits diamètres)
Colonnes de section rectangulaire : de 290x290 mm à 490x690 mm
Avantages
Surface très lisse sur la face intérieure et extérieure : possibilité de ne pas mettre en œuvre une couche de finition
Possibilité de dimensions sur mesure
Montage rapide
Peuvent couvrir la hauteur de plusieurs étages
Faces lisses: possibilité de ne pas mettre en œuvre une couche de finition
