Le contreventement est un élément essentiel de la structure d’un bâtiment. Il permet de reprendre les efforts du vent et de les descendre au sol, assurant ainsi la stabilité de l’ouvrage face aux forces horizontales. Cet article détaille la définition et les principes du contreventement par voile, en abordant les différents types de voiles, leurs applications et les considérations importantes pour leur mise en œuvre.
Définition générale du contreventement
Le contreventement est l’« ensemble des dispositions permettant à une structure de résister aux efforts horizontaux, de s’opposer aux déformations latérales provoquées par ces efforts ». Il s’agit d’un système statique destiné à assurer la stabilité globale d’un ouvrage vis-à-vis des effets horizontaux issus des éventuelles actions sur celui-ci (par exemple : vent, séisme, choc, freinage, etc.).
Efforts horizontaux et nécessité du contreventement
Parmi les efforts agissant sur un bâtiment, on retrouve les efforts climatiques et notamment le vent. Les forces résultantes en cas de vent sont colossales, tout simplement car il existe des effets de levier. Les points de fixations et les assemblages sont par définition ponctuels et sont donc considérés comme des rotules ou des pivots. Dans ces conditions, une force horizontale appliquée contre la structure la fait vaciller. Les forces verticales peuvent également faire basculer une structure non-contre-ventée, car les pièces supportant les charges ne sont jamais tout à fait bien verticales, induisant une composante horizontale.
Rôle du contreventement
Il faut donc mettre en place des dispositifs de contreventement capables de s’opposer aux forces du vent et de reprendre les efforts du vent dans la structure pour les descendre au sol. Le contreventement assure ainsi la stabilité dans les trois directions de l’espace.
Contreventement par voile : Définition et types
Le contreventement en voile, également appelé contreventement de remplissage, est un type de contreventement utilisé sur les bâtiments à plusieurs étages. Il existe différents types de voiles, adaptés à différentes sollicitations :
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- Voiles en maçonnerie : Conviennent pour les sollicitations modérées.
- Voiles en béton : Utilisés pour les fortes sollicitations.
Contreventement interne et externe
Le contreventement peut être interne, avec des voiles de refend et la cage d’escalier qui agit en tant que noyau rigide. Il peut aussi être externe grâce aux voiles de pignons. Les contreventements reprennent l’intégralité des efforts appliqués à son pignon.
Principes de mise en œuvre du contreventement par voile
Répartition des efforts
Une bonne répartition des efforts dans la structure est essentielle. La liaison entre éléments porteurs et éléments de stabilisation doit se faire correctement. Les dispositions constructives au niveau des planchers et de la toiture sont également très importantes pour assurer la stabilité d’ensemble. Le contreventement d’un bâtiment suit en grande partie les règles d’isostatisme.
Matériaux et dimensions
Les matériaux peu résistants doivent être contreventés dans leur plan. Le choix des matériaux et des dimensions des voiles dépend de l’importance des efforts à reprendre, de la nature de l’ouvrage et de la volumétrie du bâtiment. Les sections compactes sont donc à privilégier.
Liaison avec les fondations
Le contreventement doit être solidement ancré aux fondations, qu’il s’agisse de dalles, de murs ou de pilotis.
Cas particuliers
- Bâtiments à étages : Le contreventement par voile est particulièrement adapté pour ce type de construction.
- Matériaux peu résistants : Le contreventement est indispensable pour assurer la stabilité de ces structures.
- Pignons et long-pans : Le contreventement est appliqué tant sur les pignons que sur les long-pans.
Alternatives au contreventement par voile
Outre le contreventement par voile, il existe d’autres types de contreventement :
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- Contreventement en treillis : Aussi appelé contreventement triangulaire, il peut se poser de différentes manières (en N, en K ou en V) en fonction des efforts et des risques d’inversion. Des treillis en K ou V peuvent convenir).
- Contreventement des cadres-portique : Utilisé pour laisser un passage libre, il rigidifie les nœuds de la structure.
Importance de la prise en compte des ponts thermiques
La présence de rupteurs de ponts thermiques a directement un impact sur le contreventement des bâtiments. Traiter les ponts thermiques, c’est assurer la continuité de l’isolant thermique. En ITI (isolation thermique par l’intérieur), le rupteur thermique est situé à la liaison façade-plancher. Ainsi la dalle est désolidarisée de la façade.
Solutions pour la transmission des efforts horizontaux
La transmission d’efforts horizontaux via les rupteurs thermiques de dalle Slabe est compatible avec la désolidarisation des refends et l’utilisation du rupteur de ponts thermiques de refend RF. Slabe permet de conserver une transmission des efforts horizontaux à travers le plancher de façon linéaire et répartie. A la différence d’autres procédés ne reprenant pas d’efforts de vent, le Slabe « soulage » le reste de la structure béton. Le rupteur Slabe offre 2 niveaux de résistance vis-à-vis du vent : Vy,Rd,w =2,5kN/ml avec un Slabe Z ou 5kN/ml avec un Slabe ZN.
Contreventement et ossature bois : Le rôle des voiles travaillants
En construction bois, la notion de contreventement peut revêtir plusieurs formes. Les voiles travaillants sont des éléments des murs qui assurent le contreventement et qui sont constitués par des panneaux (contreplaqué, OSB, aggloméré) cloués ou vissés sur l’ossature de bois. Ces voiles conviennent pour des ossatures-bois du type plateforme.
Fonctionnement des voiles travaillants
Chaque voile travaillant est constitué d’une ou de deux plaques de bois, posées en pleine hauteur, conformes aux spécifications de la norme EN 13986 et clouées sur tous les montants et les traverses de l’ossature qu’elles recouvrent.
Le principe est simple : les écharpes solidarisent les parties verticales et horizontales de la structure. Ainsi, on supprime l’effet rotule au niveau des assemblages. Une autre manière de voir les choses : les écharpes dévient les forces horizontales vers des points capables de s’opposer à elles.
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Matériaux et mise en œuvre des voiles travaillants
Il existe évidemment des règles de base afin de garantir la pose parfaite d’un voile de contreventement en ossature bois. Comme je l’indiquais dans le premier paragraphe, il existe plusieurs types de panneaux permettant de réaliser un voile efficace.
Le choix du contreventement de type voile travaillant dispose de grands avantages car il est durable et solide, disponible en de grandes dimensions est permet d’avoir une bonne isolation thermique et phonique.
Panneaux OSB
Il faut bien faire attention car tous les panneaux OSB ne sont pas utilisables en tant que contreventement. Pour jouer ce rôle, il faut qu’ils aient une certaine résistance à l’humidité et au contact direct avec l’eau pendant une courte durée (qui pourrait se produire durant la durée des travaux sur le chantier).
Normes et calculs
La NF DTU 31.2 sur la construction des maisons et bâtiments à ossature bois détermine une méthode de calcul qui permet le choix du type de contreventement. Les trois paramètres à connaître à l’avance pour cela sont : l’effort maximal du vent de la région, la typologie du terrain, le type de bâtiment.
Calcul de la résistance d’un panneau OSB
Selon la NF DTU 31.2 concernant les constructions à ossature bois, la résistance d’un panneau OSB est donné par la formule :
R= 7,05 × (b²/h) × Cfix
Où :
- R : résistance du panneau
- b : base du panneau
- h : hauteur du panneau
- Cfix : coefficient de fixation selon le diamètre et l’espacement des fixations utilisées.
Il faut que la somme des résistances de tous les panneaux sur une face extérieure du bâtiment soit supérieure à l’effort de vent maximal de la région pour que le contreventement de l’ouvrage par voile travaillant soit assuré.
Types de panneaux utilisables
Le tableau ci-après liste les panneaux OSB utilisables en contreventement.
| Types de panneaux | Épaisseur minimale |
|---|---|
| Contreplaqués conformes à la norme NF EN 636, type 3S | 7 mm |
| Panneaux OSB 3 conformes à la norme NF EN 300 | 9 mm |
| Panneaux OSB 4 conformes à la norme NF EN 300 | 8 mm |
| Panneaux de particules conformes à la norme NF EN 312, type P5 | 10 mm |
| Panneaux LVL (lamibois) conformes à la norme NF EN 14374 ou NF EN 14279 avec au minimum 5 plis, dont deux croisés au minimum | 15 mm |