Fiche de Révision : Structures - Dalles, Planchers et Toits Plats

Introduction

Les dalles, planchers et toits plats sont des éléments structurels essentiels dans la construction moderne. Ils assurent la répartition des charges, la rigidité de l’ouvrage, et la protection contre les intempéries. Cette fiche couvre les aspects fondamentaux de ces structures intermédiaires, notamment leurs types, caractéristiques, dimensionnement et mises en œuvre.

1. Dalles

1.1 Définition et rôle

Une dalle est une surface plane mince, rigide, généralement horizontale, servant de plancher ou de toiture. Elle transmet les charges verticales aux éléments porteurs (poutres, murs, poteaux).

1.2 Types de dalles

• Dalle pleine (ou pleine masse) : épaisseur uniforme, en béton armé.
• Dalle nervurée : avec des nervures sous la surface pour réduire le poids et augmenter la portée.
• Dalle alvéolaire : préfabriquée, avec des alvéoles creuses pour alléger.
• Dalle sur poutres : dalle portée par un réseau de poutres.
• Dalle sur terre-plein : en contact direct avec le sol, souvent pour planchers bas.

1.3 Comportement structural

• Dalle à flexion simple : portée dans une direction principale, se comporte comme une poutre large.
• Dalle bidirectionnelle : porte et transmet les charges dans deux directions, typique des dalles carrées ou rectangulaires encastrées sur tous les côtés.

1.4 Hypothèses de dimensionnement

• Matériaux : béton armé, béton précontraint.
• Résistance à la flexion et au cisaillement.
• Épaisseur minimale selon la portée et les charges.

1.5 Calculs typiques

• Moment fléchissant maximal approximatif pour une dalle encastrée sur quatre côtés :

[Formule mathématique]

où :

• [Formule] = charge uniformément répartie (kN/m²)
• [Formule] = portée (m)
• [Formule] = coefficient dépendant du type d’appui (environ 0,05 à 0,1)

2. Planchers

2.1 Définition

Les planchers constituent les surfaces horizontales qui séparent les étages d’un bâtiment. Ils transmettent les charges d’exploitation et permanentes aux structures porteuses.

2.2 Types de planchers

• Plancher dalles pleines : en béton armé, rigide, souvent utilisé dans le résidentiel et tertiaire.
• Plancher à poutrelles et entrevous : système mixte béton/prefa, léger et économique.
• Plancher bois : poutres et solives en bois, traditionnel ou moderne.
• Plancher métallique : souvent avec des dalles collaborantes en béton.

2.3 Charges sur planchers

• Charges permanentes (poids propre du plancher, cloisons, finitions).
• Charges d'exploitation (personnes, mobilier).
• Charges climatiques éventuelles (neige pour toits plats).

2.4 Dimensionnement

• Résistance aux flexions et aux cisaillements.
• Flèche maximale admissible : généralement [Formule] à [Formule] (L = portée).
• Vérification de la rigidité pour éviter vibrations excessives.

3. Toits Plats

3.1 Caractéristiques

• Toiture horizontale ou faiblement inclinée (pente < 5%).
• Permet l’utilisation de la toiture comme terrasse ou espace technique.
• Nécessite une étanchéité renforcée.

3.2 Structure du toit plat

• Support structurel : dalle béton ou plancher supportant la toiture.
• Isolation thermique : indispensable pour limiter les pertes de chaleur.
• Étanchéité : membrane bitumineuse, PVC, EPDM.
• Système d’évacuation des eaux pluviales : pentes faibles mais suffisantes vers les drains.

3.3 Types de toits plats

• Toit-terrasse accessible : aménagé pour la circulation.
• Toit-terrasse non accessible : uniquement technique.
• Toit-plat inversé : l’isolant est placé au-dessus de l’étanchéité.

3.4 Contraintes spécifiques

• Résistance aux charges climatiques (neige, vent).
• Gestion de la dilatation thermique.
• Protection contre la stagnation d’eau (éviter les infiltrations).

4. Concepts clés et critères de choix

4.1 Portée et épaisseur

• L’épaisseur de dalle dépend de la portée [Formule] et des charges [Formule].
• Règle empirique pour dalle pleine :

[Formule mathématique]

avec [Formule] en cm, [Formule] en cm.

4.2 Armatures

• Armature longitudinale pour la résistance à la flexion.
• Armature transversale pour contrôler les fissures et assurer la cohésion.
• Armatures de cisaillement (étriers) si nécessaire.

4.3 Flèche et déformation

• La flèche maximale admissible est souvent imposée par le règlement pour garantir le confort et la durabilité.
• Flèche maximale [Formule] recommandée :

[Formule mathématique]

4.4 Charges à considérer

5. Exemples concrets

5.1 Exemple de calcul de moment pour dalle encastrée

Dalle carrée de portée [Formule], charge uniformément répartie [Formule].

Coefficient [Formule] (dalle encastrée sur 4 côtés).

Moment maximal :

[Formule mathématique]

5.2 Choix d’épaisseur pour plancher

Pour une portée de 5 m, avec règle [Formule] :

[Formule mathématique]

On choisira une dalle de 20 cm d’épaisseur pour assurer rigidité et résistance.

6. Résumé des étapes de conception

[Diagramme]

7. Conclusion

Les dalles, planchers et toits plats sont des éléments essentiels pour assurer la stabilité, le confort et la durabilité des ouvrages. Leur conception nécessite une bonne maîtrise des principes de résistance des matériaux, des charges appliquées et des contraintes environnementales. Une approche rigoureuse et méthodique garantit des structures sûres, économiques et adaptées à leurs fonctions.

Citation importante :
"La réussite d’un ouvrage repose sur l’équilibre entre la résistance structurelle et la fonctionnalité architecturale."

8. Références utiles

• Eurocode 2 - Calcul des structures en béton.
• DTU 23.1 et 23.3 - Planchers béton et dalles.
• Guide pratique sur les toits plats - CSTB.
• Ouvrages spécialisés en génie civil et construction.

Fin de la fiche de révision