Plancher Collaborant & Dalle Mixte
Acier-Béton selon Eurocode 4

La phase provisoire correspond à la période où le béton n'a pas encore atteint sa résistance structurante : le bac acier nervuré reprend seul le poids propre du béton frais, des charges de chantier (coffrages, passage d'équipes) et parfois des surcharges d'installation. Les vérifications portent sur la résistance de la tôle en flexion entre appuis, sur le voilement local des semelles du bac et sur la flèche admissible pour ne pas rompre l'étanchéité ou dépasser les appuis provisoires. La phase définitive mobilise la section mixte acier-béton connectée par les goujons Nelson selon EN 1994-1-1 : la dalle de compression participe à la largeur efficace beff, l'axe neutre plastique se déplace et le moment résistant Mpl,Rd intègre la collaboration. Les coefficients d'équivalence n0 pour les vérifications élastiques et nL pour le fluage à long terme ne s'appliquent qu'après maturation du béton. STRUCTALIS documente séparément les ELU/ELS de chaque phase : un bac qui passe la phase définitive peut encore être insuffisant en phase provisoire si la portée sans étai est trop grande — d'où l'intérêt de l'étaiement ponctuel ou des étais sous poutres jusqu'à un âge minimal du béton.

Le choix du bac acier nervuré combine hauteur de nervure (40 à 80 mm couramment), portée maximale admissible sans étai d'après les abaques fabricant, épaisseur totale de plancher recherchée et intégration des réseaux dans la dalle de compression. Les gammes Cofrastra et Cofraplus ArcelorMittal proposent des profils optimisés pour béton coulé in situ avec réservations standard ; Hi-Bond et équivalents couvrent des hauteurs et rigidités différentes pour ajuster la fréquence des solives secondaires. Le critère technique dominant est souvent la portée du bac entre appuis secondaires : au-delà de la limite sans étai, un étai provisoire ou une réduction d'entraxe des poutres impose un coût de chantier. La masse du béton sur bac influence aussi la flèche provisoire. L'Eurocode 4 ne prescrit pas une marque : le bureau d'études retient la géométrie de nervure (aire d'acier par mètre linéaire, rigidité de la tôle) et les valeurs de résistance du matériau pour la vérification de la phase provisoire. STRUCTALIS confronte systématiquement plusieurs fiches techniques pour arbitrer hauteur de plancher, nombre de connecteurs et coût de mise en œuvre.

Les connecteurs à tête soudée type Nelson transmettent le cisaillement longitudinal à l'interface acier-béton. La résistance de calcul par connecteur PRd est donnée par EN 1994-1-1 en fonction du diamètre, de la résistance du béton et de l'acier du goujon. Le nombre total requis dérive de l'effort longitudinal à transmettre VLEd entre section d'encastrement et moment nul — en connexion complète, on développe la résistance plastique de la section mixte ; en connexion partielle, un degré de connexion η inférieur à 1,0 limite la part de moment repris par la dalle et impose de vérifier explicitement la répartition plastique selon l'Annexe nationale NF EN 1994-1-1/NA. L'espacement en quinconce respecte les distances minimales aux bords du bac et à l'âme pour éviter le poinçonnement local de la semelle. Si PRd cumulé est insuffisant, on augmente le diamètre (ex. Ø19 à Ø22), on densifie l'espacement ou on ajoute des rangées. Les calculs de fatigue pour ponts ou équipements cycliques complètent le dimensionnement courant bâtiment. STRUCTALIS trace le diagramme des efforts de connexion le long de la poutre pour optimiser la répartition.

Une connexion est dite complète lorsque la résistance à l'interface permet de mobiliser le moment plastique résistant de la section mixte entière — béton en compression sur la largeur efficace et acier en traction ou compression selon la position de l'axe neutre plastique. En connexion partielle, la somme des résistances des connecteurs sur la demi-portée est inférieure à celle nécessaire pour la plastification complète : le degré de connexion η = Nconnecteurs / Nrequis (définitions selon EN 1994-1-1 §6.2) est inférieur à 1. Le moment résistant est alors plafonné par la résistance des connecteurs et l'analyse peut rester élastique ou élasto-plastique selon les hypothèses. Les planchers de bâtiments courants visent souvent une connexion proche de la complète pour simplifier les vérifications et limiter les glissements. La connexion partielle peut être volontaire pour réduire le nombre de goujons sur des portées courtes où le moment est modéré, à condition de vérifier les contraintes de cisaillement à l'interface et la flèche. La distinction complète / partielle impacte aussi le calcul du feu si on évalue la capacité résiduelle avec collaboration partielle de la dalle.

La flèche admissible du plancher mixte en phase définitive combine la flexion de la poutre acier seule (retrait, éventuellement) et la flexion de la section composée avec module d'équivalence réduit pour le fluage du béton. L'Annexe nationale et les recommandations professionnelles fixent souvent des ratios L/250 à L/400 pour les planchers courants supportant cloisons et faux-plafonds, et des critères plus sévères lorsque des finitions sensibles (pierre, verre) sont présentes. La flèche différentielle entre travées adjacentes doit être limitée pour éviter la fissuration des cloisons. En phase provisoire, on contrôle en plus la flèche du bac pour limiter l'infusion de béton frais et respecter l'épaisseur nominale de dalle. Les ERP peuvent imposer des critères additionnels de déformation sous charge de foule. STRUCTALIS décompose les contributions instantanées, retrait, fluage et charge permanente de longue durée pour comparer à la limite contractuelle. Le coefficient ψ2 pour les charges variables fréquentes intervient dans les combinaisons ELS caractéristiques et fréquentes.

Chaque percement local réduit la largeur efficace beff disponible pour la résistance à la flexion et crée des concentrations de contraintes au voisinage de l'ouverture. Il faut repérer si la trémie coupe des nervures du bac — auquel cas un raidisseur périphérique ou un cadre métallique reprend les efforts déviés — et vérifier le cheminement des treillis soudés ST25 ou armatures de chapeau qui ne doivent pas être sectionnés sans compensation. Les réservations grandes par rapport à la largeur de dalle imposent souvent un renfort local par barres d'about ou un élément secondaire pour reporter les charges. La coordination BIM entre architecte, fluides et structure évite les trémies en zone de moment maximal ou au droit d'une file de goujons critique. Pour les planchers techniques avec nombreuses réservations, on peut augmenter localement l'épaisseur de dalle de compression ou doubler les connecteurs sur les longueurs de reprise. STRUCTALIS fournit des plans de principe avec zones interdites et renforts types.

La dalle béton protège la semelle supérieure de la poutre et le bac collaborant par masse thermique et écran ; l'âme et la semelle inférieure restent exposées selon la géométrie du coffrage et des protections passives (peinture intumescente, projections) ou actives (arrosage). Les courbes de température-temps ISO 834 ou hydrocarbure permettent d'évaluer la résistance résiduelle des profils en fonction de l'exposition des faces. La collaboration béton-acier peut être dégradée si les goujons perdent leur soudure ou si le béton éclate — les règles EN 1994-1-2 traitent des sections mixtes au feu avec coefficients de réduction sur les matériaux. Un plancher collaborant bénéficie souvent d'un R.E.I. supérieur à une poutre acier nue de même portée grâce à l'enrobage d'acier par le béton en semelle supérieure. Les exigences REI dépendent de la réglementation incendie du type d'établissement. STRUCTALIS coordonne avec le thermicien et le spécialiste feu pour dimensionner les épaisseurs de protection et justifier la stabilité au feu des âmes et semelles inférieures.

Le plancher collaborant excelle lorsque l'on veut limiter la hauteur totale portée / hauteur utile grâce à la rigidité de la section mixte et la largeur efficace de dalle, et lorsque la répétitivité des travées permet d'amortir le coût des bacs et connecteurs. Un plancher béton armé plein ou alvéolé peut être préférable pour des portées modérées sans contrainte de hauteur, ou lorsque l'enveloppe acoustique et thermique impose déjà une dalle épaisse indépendante du métal. Le précontraint permet de grands vides sans appuis intermédiaires mais avec un coût de mise en œuvre et de contrôle différent. Le collaborant reste pertinent pour les bâtiments à ossature métallique rapide à monter, les extensions et les planchers techniques avec réseaux intégrés dans le vide des nervures. STRUCTALIS compare variantes sur critères de coût global, délai, poids et performance vibratoire.