Dalle Réticulée : Éléments de Conception

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Introduction

Dans le monde de la construction moderne, la dalle réticulée se présente comme une solution ingénieuse pour les défis architecturaux et structurels, offrant flexibilité et esthétique. Cette technique, alternativement appelée dalle gaufrée ou plancher réticulé, repose sur une conception de béton armé qui élimine le besoin de poutres intermédiaires en s’appuyant directement sur des colonnes. Son atout majeur réside dans son coeur allégé, à l’exception des zones de colonnes, par un maillage de nervures, réduisant ainsi le poids tout en conservant une robustesse structurelle. On distingue principalement deux types de dalles réticulées: celles à blocs perdus et celles à caissons récupérables, chacune répondant à des besoins spécifiques en termes d’acoustique, de thermique et de résistance au feu.

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Conçue pour surmonter les limitations des structures traditionnelles, notamment dans les espaces où les grandes portées et l’absence de poutres apparentes sont cruciales, la dalle réticulée est idéale pour des projets exigeants un haut degré d’esthétisme et de performance. Elle offre des avantages notables tels que des espaces sans colonnes intermédiaires, une hauteur sous plafond maximisée, et une excellente performance acoustique, le tout à un coût compétitif et avec une optimisation du temps de construction. Ce système trouve sa place tant dans les résidences et bureaux que dans les parkings ou les centres commerciaux, grâce à sa flexibilité et à sa capacité à s’adapter aux différents besoins du projet.

La mise en œuvre de la dalle réticulée requiert une conception détaillée et un dimensionnement précis, souvent réalisés à l’aide de logiciels spécialisés comme CYPECAD. Ce processus garantit non seulement la sécurité et la durabilité de la structure mais optimise également l’utilisation des matériaux et le processus de construction. La dalle réticulée incarne ainsi une avancée significative dans le domaine du génie civil, offrant une solution élégante et efficace pour les défis contemporains de la construction.

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Définition d’une dalle réticulée

La dalle réticulée, également connue sous les noms de dalle gaufrée ou plancher réticulé, désigne une structure en béton armé appartenant à la famille des planchers-dalles ou dalles plates. Cette dalle se distingue par sa capacité à reposer directement sur des poteaux, éliminant ainsi le besoin de poutres porteuses intermédiaires. Sa particularité réside dans l’allègement de sa zone centrale, à l’exception des emplacements des poteaux, grâce à un réseau de nervures disposées dans les deux directions. L’allègement est obtenu soit par l’introduction de cavités, soit par l’utilisation de matériaux légers, visant à réduire le poids global du plancher tout en préservant sa capacité portante.

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Différentes catégories

Il est important, tout d’abord, de souligner qu’en mettant de côté les marques, l’abondance de fournisseurs et la variété de coffrages disponibles sur le marché peuvent donner l’impression aux professionnels de l’existence de nombreux types de planchers réticulés. Cependant, en essence, il existe principalement deux catégories distinctes : des planchers réticulés à blocs perdus et d’autres à caissons récupérables. La seule différence entre les deux catégories réside au niveau de l’allègement, au niveau de la première l’allègement est matérialisé par des blocs perdus qui servent de coffrage et un remplissage, tandis qu’au niveau de la deuxième catégorie l’allègement est assuré par des cavités.

Les planchers réticulés à blocs perdus, sont des blocs qui peuvent être constitués de divers matériaux tels que les blocs en agglos, la terre cuite, du polystyrène expansé… Tandis que l’autre catégorie comprend des cavités.

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Pourquoi une dalle réticulée ?

La dalle réticulée est venu pour satisfaire à un besoin vital pour les projets de bâtiments dont le standing est élevé, notamment ceux où la structure traditionnelle à poutres constitue une contrainte esthétique et technique, en termes e retombées excessives suites à des grandes portées des poteaux. Les dalles réticulées permettent :

• d’avoir de grandes portées, ce qui permet d’avoir des aménagements de locaux dépourvus de poteaux,
• annulent les retombées de poutres, ce qui évite toute contrainte structurelle pour le passage des réseaux de gaines et permet de gagner en hauteur sous faux-plafond
• assurent un niveau acoustique au même niveau que les planchers hourdis et même parfois que les dalles pleines dans certaines circonstances.
• un coût optimisé du projet, contrairement à ce que plusieurs acteurs dans le BTP le pensent, les planchers réticulés sont très compétitifs au niveau des coûts par rapport aux solutions traditionnelles telles que les hourdis et les dalles pleines dans des circonstances bien précises.
• un gain de temps et de main d’œuvre considérables, pour les entreprises de constructions.
• une rotation de coffrage efficace et optimisée pour les entreprises de construction.

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Quelle catégorie pour quel usage

Comme mentionné précédemment, la dalle réticulée à blocs perdus offre une performance acoustique et thermique variable, selon le matériau choisi. Cette caractéristique rend ce type de plancher essentiellement orienté pour les projets résidentiels et les bureaux qui requièrent des normes spécifiques en matière d’isolation acoustique et thermique.

D’autre part, les planchers réticulés à caissons réutilisables présentent des limitations au niveau des performances thermiques et acoustiques, en raison des cavités qu’ils comportent. Par conséquent, leur utilisation est recommandée pour des applications où ces aspects sont moins critiques, comme les parkings ou les centres commerciaux, où la priorité est donnée à d’autres caractéristiques structurelles ou de conception.

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Structure d’un plancher réticulé

Indépendamment du type de la dalle réticulée, sa structure porteuse demeure la même. La dalle comprend des nervures en zones courantes, des panneaux pleins au droit des poteaux et une table de compression qui participe en résistance avec les nervures. La nomenclature de l’épaisseur d’une dalle réticulée est similaire aux planchers à poutrelles. L’épaisseur défini la hauteur du bloc ou du caisson plus l’épaisseur de la dalle de compression.

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Comportement de la dalle réticulée

Certains professionnels assimilent les planchers réticulés à des planchers supportés par des poutres croisées, et les charges sont ainsi transmises vers les poteaux. Une telle réflexion est assez simpliste et ne reflète pas le vrai comportement d’une dalle réticulée et même qui constitue l’un de ses points forts.

En réalité, en raison de la dalle de compression qui relie l’ensemble des nervures dans les sens, le comportement d’un plancher réticulé est similaire à celui d’un plancher dalle.

Ainsi, le corps des nervures, en zone centrale, travaille en flexion et devra résister aux moments positifs, tandis que les panneaux centraux, autour des poteaux, devront à leur tour résister à des moments négatifs, cisaillements et des poinçonnements. Les planchers réticulés par conséquent se comportent généralement.

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Dalle Réticulée et Résistance au feu

Je me réfère à l’Eurocode 2 – Calcul des structures en béton — Partie 1-2 : Règles Générales — Calcul du comportement au feu et l’Annexe nationale à la NF EN 1992-1-2. Au sens de l’Eurocode, les planchers réticulés rentrent dans la catégorie des planchers nervurés à deux sens. Pour ces planchers l’exigence porte sur:

• une largeur minimale de la nervure
• une hauteur minimale de la table de compression. Il est à précisé que le bloc perdu ne rentre pas dans la résistance au feu du plancher au sens de l’Eurocode pour les planchers nervurés à deux sens
• une enrobage minimal inférieur au niveau de la nervure ou la table.

De ce fait, si la résistance au feu exigée est de 2h, alors l’épaisseur minimale de la table doit être 160 mm et l’enrobage inférieur sous table et nervure 45 cm

Un point important évoqué par l’Eurocode, est que l’épaisseur minimale résistante au feu, comprend l’épaisseur de la table de compression en plus d’un revêtement de sol et/ou isolation phonique à condition qu’ils soient non combustibles (voir image ci-dessous, extraite de l’Eurocode). Ainsi on aura optimiser la quantité du béton utilisé et gagner en épaisseur

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Éléments de Conception d’un plancher réticulé

Dans cette section, nous allons explorer en détail les critères de conception essentiels à considérer pour la conception et le dimensionnement efficaces d’une dalle réticulée. Mon objectif est d’assurer l’intégrité structurelle et la stabilité de l’ouvrage, en évitant les problématiques potentielles telles que les défaillances structurelles, les déséquilibres ou autres désordres qui pourraient compromettre la durabilité et la sécurité de la construction suite à une mauvaise perception du concept de ce types de dalles ou bien à une méconnaissance du logiciel de calcul.

Quel Logiciel de Calcul à utiliser

à ma connaissance il y a un seul logiciel qui permet la conception, le dimensionnement et la gestion des plans avec tous les détails nécessaires est le logiciel CYPECAD édité par la société espagnole CYPE INGENIEROS.

La suite de cet article se réfèrera à des présentations sur CYPECAD.

Lien Vers le Logiciel CYPECAD pour plus d’informations : CYPECAD – CYPE Ingenieros SA

Définition de la section d’un plancher réticulé

La section d’une dalle réticulée est définie exactement de la manière que l’ont fait pour les planchers hourdis. En effet, il y a lieu de définir l’épaisseur du bloc utilisé qu’il soit perdu ou bien réalisé en caissons récupérables, et définir également l’épaisseur de la dalle de compression. La définition de ces deux composantes dépend de plusieurs critères :

• La nature d’utilisation du bâtiment : ceci permet d’opter pour l’une des deux types; blocs perdus ou bien caissons récupérables
• La portée entre les poteaux a un impact direct sur l’épaisseur du bloc. Pour certaines portées où le bloc doit avoir une épaisseur qui dépasse les 25 cm, la seule solution pratique est les caissons récupérables. Mais, si le critère acoustique est exigé pour le bâtiment, dans ce cas, la dalle réticulée n’est pas recommandée.
• Les charges et surcharges que le plancher devra supporter.
• L’aspect comportement au feu, a un impact direct sur l’épaisseur de la table de compression ainsi que sur la largeur de la nervure.

L’interface du logiciel permet de définir l’ensemble des paramètres géométriques nécessaires : épaisseur de la dalle de compression, épaisseur totale, types de blocs avec les nombres des pièces (1, 2, 3, 4 à 6 pièces possibles), l’entraxe ainsi que la largeur des nervures.

La validation de la section résistante de la dalle réticulée passe essentiellement par un dimensionnement exacte explicitant les déformations de la dalle, les efforts tranchant sollicitant les nervures, la densité de feraillage obtenue. De ce fait, dans cet article je me contente de citer les principes de conception à suivre.

Génération des Panneaux

La conception manuelle des planchers réticulés est très délicate et n’a aucun sens dans un monde où le développement des logiciels a fait de grands pas. La distribution des nervures et définition des panneaux nécessiteront des vérifications itératives que le calcul manuel ne pourra pas faire ou au moins prendre beaucoup de temps pour le faire.

CYPECAD permet de gérer effacement les planchers réticulés, notamment le volet conception.

La règle essentielle pour concevoir les dimensions des panneaux est de respecter les ratios de longueurs et largeurs présentés dans l’illustration suivante :

Ce principe de définition de la largeur des panneaux cadre la valeur minimale à préconiser lors de la génération des panneaux. Toutefois, il reste à l’ingénieur d’apprécier les largeurs nécessaires pour ces panneaux. Parmi les points orientant ceci, je cite l’effort tranchant au droit de la jonction des nervures et panneaux. En cas d’excès abusif d’armatures d’efforts tranchants, il y a lieu d’élargir les panneaux aux zones trop sollicitées.

Panneaux avec/sans Retombée

Les définitions précédentes de l’épaisseur d’une dalle réticulée imposent la même épaisseur au panneau. Cependant, dans certaines circonstances, on sera amené à augmenter l’épaisseur seule du panneau pour faire face au poinçonnement ou des efforts tangentiels assez excessifs qui induisent la rupture de la section du panneau. La littérature définie des ordres de grandeurs de ces épaississements, cependant seuls les calculs peuvent exactement définir l’épaisseur nécessaire pour ces panneaux.

Différents bords de la dalle réticulée

Le cas le plus courant pour une dalle réticulée est de prévoir des poutres plates dites également chainages, également des bandes noyées. Ces types de poutres devront être prévues au niveau de plusieurs situations comme il est défini dans l’illustration ci-après. Je cite, les porte-à-faux pour balcons, les trémies, les changements de direction des planchers…

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Éléments de Dimensionnement

Dans cette section, nous abordons l’ensemble des points critiques à considérer au niveau dimensionnement d’une dalle réticulée. Ces différents critères confirment ou infirment les différents hypothèses prises lors de l’étape de définition des éléments de conception de la dalle. En cas de non satisfaction des résultats obtenus on sera amené à revoir soit la portée des poteaux, soit l’épaisseur de la dalle ou même parfois le système de plancher.

Définition des Armatures de Bases

Je vous invite à consulter une vidéo d’un séminaire organisé par CYPE MAROC qui met en exergue le processus constructif et auquel j’ai assisté sur le volet élément de conception :

La notion d’armatures de base a été introduite dans les programmes de calcul des dalles pour faciliter le ferraillage et son exécution. Ce principe repose sur la définition d’une armature (diamètre et quantité) en fonction de la densité de ferraillage obtenue à partir des calculs. Le logiciel intègre cette armature dans ses calculs, identifiant ainsi les zones où cette armature s’avère insuffisante pour reprendre les efforts sollicitant la dalle. Il procède ensuite à l’ajout des renforcements nécessaires, garantissant ainsi que le plancher résiste à diverses sollicitations.

Vérification du poinçonnement

Parmi les critères de conception les plus critiques pour les planchers-dalles, et en particulier pour les planchers réticulés, figure la vérification du poinçonnement. Ce phénomène est associé à une concentration de contraintes autour des points où les charges sont transmises à la dalle, typiquement aux emplacements des poteaux. Une inattention à ce détail peut mener à une défaillance structurale sévère, compromettant non seulement l’intégrité de la dalle mais également la sécurité globale de la construction.

La vérification du poinçonnement est primordiale pour prévenir le risque de rupture localisée au droit des appuis. Ce type de défaillance est particulièrement dangereux, car il peut se produire soudainement et sans signes avant-coureurs évidents, laissant peu de chances pour des mesures correctives. Par conséquent, une conception minutieuse qui intègre des calculs précis du poinçonnement est essentielle pour toute dalle soumise à des charges concentrées.

CYPECAD permet de maitriser cet aspect en vérifiant la nécessité ou non d’armatures de poinçonnement pour permettre au plancher de résister à ce phénomène.

Contraintes tangentielles au niveau des nervures

Les nervures subissent au droit des jonctions avec les panneaux des contraintes assez importantes qui risquent d’épuiser leur section et induire des fissurations assez majeures au niveau de ces zones. CYPECAD considère ce phénomène et génère des armatures de coutures que l’on peut concevoir et réaliser suivant l’une des méthodes illustrées par les détails de principe suivants :

Vérification de la flèche

La flèche ou déformation constitue un critère assez indispensable au niveau de la vérification de tout de structure, notamment le plancher réticulé. L’évaluation de la flèche doit considérer trois paramètres, flèche instantanée, flèche active et flèche à long terme.

La flèche Instantanée (aussi appelée déformation immédiate ou déflexion instantanée) correspond à la déformation verticale immédiate d’un élément structurel sous l’effet d’une charge appliquée. Elle est appelée “instantanée” car elle est supposée se produire immédiatement après l’application de la charge, sans prendre en compte les déformations qui peuvent survenir sur une plus longue période sous l’effet de phénomènes tels que le fluage ou le retrait du matériau.

La flèche Active fait référence à la déformation additionnelle d’un élément structurel qui se produit après la flèche instantanée, généralement en raison de charges vivantes (mobiles) ou de variations temporaires dans les charges appliquées. Cela inclut les déformations dues à des facteurs tels que les variations de température, l’humidité, ou d’autres conditions environnementales qui peuvent affecter le matériau de l’élément structurel sur une période de temps relativement courte. La flèche active peut varier dans le temps en fonction des conditions d’exploitation de la structure.

La flèche Totale à Long Terme représente la somme de la flèche instantanée, de la flèche active, et de toute déformation supplémentaire qui se produit sur une longue période en raison de phénomènes tels que le fluage (augmentation progressive de la déformation sous charge constante) et le retrait (réduction de volume du matériau, typiquement dans le béton, en raison de la perte d’humidité). Elle prend en compte tous les effets cumulatifs sur la déformation de l’élément structurel depuis l’instant où la charge a été appliquée jusqu’à un point dans le futur où la déformation ne change plus de manière significative.

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Bonnes pratiques pour utiliser CYPECAD

Cette section regroupe l’ensemble des bonnes pratiques et recommandations à considérer lors de la modélisation et dimensionnement des planchers réticulés à l’aide du logiciel CYPECAD.

Section d’une dalle réticulée:

• Vérifier le poids propre du plancher après affectation des dimensions des caissons, qu’ils soient récupérables ou perdus
• Veuillez à ce que les dimensions réelles des caissons récupérables soient utilisés au niveau des calculs. le problème est très récurents surtout où l’en utilise des blocs perdus en agglos. À vrai dire, les dimensions théoriques sont 20x20x50 cm, mais les dimensions en usines sont généralement 19x20x49 cm; ceci risque d’avoir des discordances énormes entre l’implantation des blocs d’agglos et les plans et induire des décalages énormes.

Alignement des nervures

• Veillez à ce que les planchers soient insérés suivant un même point d’insertion, une option assurée par CYPECAD.

Réservations et trémies

• Prévoir des réservations et des gaines au niveau des plans d’exécution est le meilleur moyen pour éviter des actes d’ouvertures mécaniques risquant de causer des instabilités non souhaitables au plancher

Géométrie des panneaux

Outre la règle de définition des dimensions des panneaux définie dans ce qui précède, il y a lieu de revoir la géométrie en fonction de la densité des armatures d’efforts tranchants calculées pour les nervures à leur jonction avec les panneaux.

Armatures de base des panneaux

CYPECAD fournit des détails bien définit de réalisation du ferraillage des panneaux, toutefois, il faudra être vigilant quant aux armatures de base présentées dans le détail. En effet, les armatures par défaut données sont 1HA8 en inférieur et 2HA10 en supéreur et ce pour chque bloc. Or parfois, le dimensionnement impose des armatures de base supérieure à 8 et 10. D’où la nécessité de dessiner les armatures de calcul dans le détail.

Armatures de base des nervures

Il est obligatoire de prévoir une armature de base au niveau des lits inférieurs afin d’assurer une continuité des armatures inférieures. Le logiciel effectuera, en fonction de l’armature de base affectée, en renforts nécessaires en diamètres, nombre et emplacements.

Au niveau des lits inférieurs, personnellement, je n’utilise pas d’armatures de base, je laisse les armatures telles que sont définies en fonction des contraintes obtenues et ceci pour la simple raison que les armatures supérieures ne sont réparties, essentiellement, qu’au niveau des panneaux là où les moments négatifs prédominent.

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Formations sur les planchers réticulés

Je vous laisse avec une formation d’initiation à la modélisation et au dimensionnement des planchers réticulés.

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Vidéos Instructifs et Documents Utiles

Afin de mieux comprendre l’ensemble des points discutés au niveau de cet article, j’invite le lecteur vivement à suivre deux vidéos explicatifs du processus constructif ainsi que des éléments de conceptions à considérer pour le cas des planchers réticulés.

Un document utile établi par CYPE sur les planchers réticulés et CYPECAD est téléchargeable à travers ce lien : Cours avancé Plancher Réticulé sur CYPECAD

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Conclusion

La dalle réticulée se révèle être une solution structurelle innovante, répondant efficacement aux exigences esthétiques et fonctionnelles des projets de construction modernes. Grâce à sa conception ingénieuse, qui permet de grandes portées sans poutres intermédiaires, elle offre une liberté architecturale remarquable, favorisant des espaces ouverts et lumineux. Les variétés de dalles réticulées, qu’elles soient à blocs perdus ou à caissons récupérables, s’adaptent à diverses applications, allant des résidences et bureaux à des usages plus industriels comme les parkings et centres commerciaux, chacune apportant ses propres avantages en termes d’isolation acoustique, thermique, et de résistance au feu.

L’importance d’une planification rigoureuse et d’une conception détaillée ne peut être sous-estimée dans la réussite de l’implémentation de la dalle réticulée. L’utilisation de logiciels spécialisés tels que CYPECAD joue un rôle crucial dans le dimensionnement précis et l’optimisation du processus de construction, assurant ainsi l’intégrité structurelle, la durabilité, et la conformité aux normes de sécurité. Ces outils permettent aux ingénieurs et architectes de naviguer à travers les défis complexes de la conception, offrant des solutions sur mesure qui répondent aux critères spécifiques de chaque projet.

En conclusion, la dalle réticulée symbolise un pas en avant significatif dans le domaine du génie civil, offrant une solution à la fois esthétique et pratique pour les défis contemporains de la construction. Elle incarne l’innovation dans la recherche de l’efficacité structurelle, économique, et esthétique, tout en mettant en avant la flexibilité et la performance. L’avenir de la construction pourrait bien s’appuyer davantage sur cette technique, à mesure que les professionnels continuent d’explorer et de valoriser ses nombreux avantages.