Une recherche vise à favoriser l’intégration de dalles structurales en composites bois-béton dans les bâtiments multiétagés.
Le recours à des structures alliant le bois et le béton ne date pas d’hier dans les ouvrages de génie civil, loin de là même. Seulement aux États-Unis, plus 1 400 ponts bois-béton sont toujours en service longtemps après avoir été construits, le plus ancien cumulant plus de 85 années au compteur. Cette longévité est attribuable au fait que la dalle de béton protège les poutres en bois, tout en améliorant la durabilité structurale des ouvrages.
Signe des temps, on assiste de nos jours à l’émergence de structures composites bois-béton non seulement du côté des ponts, mais aussi des bâtiments multiétagés. Pourquoi? Tout simplement parce qu’elles permettent d’optimiser plusieurs performances structurales : rigidité et capacité portante, comportement vibratoire, isolation acoustique, durabilité, impact environnemental… Mais de l’émergence d’une solution jusqu’à son utilisation à grande échelle, il y a un fossé à combler.
Certes, le milieu canadien de la construction utilise déjà une chape en béton sur les planchers en bois pour améliorer l’isolation acoustique et minimiser les vibrations dans les bâtiments étagés. Reste qu’une telle chape n’en demeure pas moins considérée comme un poids, puisqu’elle n’est pas connectée au plancher en bois.
Mais comment en arriver à favoriser l’intégration de dalles structurales composites bois-béton dans le design des immeubles multiétagés? C’est la question à laquelle se sont attaqués quatre étudiants à la maîtrise et au doctorat de la Chaire industrielle de recherche sur la construction écoresponsable en bois (CIRCERB), soit Samuel Cuerrier-Auclair, Nicolas Naud, Serge Lamothe et Truong-Thanh Nguyen.
Placée sous la supervision de l’ingénieur Luca Sorelli, professeur au Département de génie civil de l’Université Laval, cette recherche avait pour prémisse la pertinence d’utiliser l’avantage de l’action composite entre le bois et le béton, qui consiste en un couple de forces axiales contribuant significativement à la rigidité flexionnelle et au moment résistant de la structure. Et l’optimisation des structures composites bois-béton dépend de cette action engendrée par le système de connexion.
C’est ainsi que le groupe de recherche de la CIRCERB a développé deux systèmes de plancher composite : l’un en BLC-béton – dalle de béton connectée aux poutres en lamellé-collé; l’autre en CLT-béton – dalle connectée à un panneau de bois lamellé-croisé. Poursuivant ses travaux, il a aussi notamment créé de nouveaux connecteurs permettant d’assurer la ductilité de la structure composite en bois-béton.
Dans une première phase, les recherches de la CIRCERB ont permis de développer un plancher en BLC-béton très élancé, léger et offrant une portée de 9 m. Et un plancher de bureau composé de poutres en BLC et d’une dalle de béton fibre-renforcé à ultra-haute performance (BFUP) de 40 mm a été conçu selon le Code national du bâtiment canadien et validé en laboratoire.
Un plancher avec un élancement élevé, soulignons-le, s’accompagne de nombreux avantages. Par exemple la réduction du nombre de poteaux, la possibilité de concevoir de plus grands espaces ouverts ou encore un gain de quelques étages de hauteur utile dans un bâtiment d’une dizaine d’étages.
Comme les planchers en bois constituent environ 20 % du marché des bâtiments de 5 à 12 étages en Amérique du Nord, le potentiel économique pour des dalles composites en bois-béton est considérable. D’un point de vue écologique, en considérant le grand volume de planchers construits chaque année au Canada et aux États-Unis, il ressort de la recherche de la CIRCERB que le développement de planchers en bois-béton pourra en outre contribuer à la réduction des gaz à effet de serre comparativement au plancher traditionnel en béton armé.
Les travaux menés par la CIRCERB démontrent donc le potentiel offert par les dalles composites bois-béton sur le plan structural. Et leur optimisation représente une avenue industrielle très prometteuse vers des constructions plus économiques et plus écoresponsables.
Ndlr : Un article technique sur les dalles structurales en composites béton-bois peut être consulté dans la section Du labo au chantier sur le site Web de Cecobois.
