Dilatation des façades et rupteurs, comment ça marche ?

Au cours de son existence, un bâtiment en béton armé sera soumis à des variations de températures plus ou moins fortes. Ces variations ont lieu au quotidien, par exemple entre le jour et la nuit, ou sur un laps de temps plus long, d’une saison à l’autre. Le béton se dilate et se rétracte selon la température à laquelle il est soumis. Dans ce contexte de déplacement, quelles sont les incidences sur la structure d’une construction ?

Détail sur la dilatation thermique des façades et des conséquences structurelles

Les variations de températures qui agissent sur un bâtiment sont plus ou moins grandes selon les saisons, la météo ou encore son emplacement géographique. L’enveloppe du bâtiment en béton armé, à savoir les façades, est directement concernée par ces variations.

Le béton, comme de nombreux autres matériaux, réagit aux températures auxquelles il est soumis. Sous l’effet de la chaleur, il se dilate et inversement lorsque le thermomètre baisse.

Les façades gonflent et se rétractent par rapport à l’intérieur. Elles subissent donc un déplacement latéral sous l’effet de la dilatation. Les planchers intérieurs quant à eux sont soumis à une température relativement constante, qui n’implique en conséquence aucun mouvement. Ainsi, au niveau de la liaison dalle-façade, un déplacement horizontal différentiel a lieu, il en résulte un effort de cisaillement horizontal.

La solution réglementaire ? Le joint de dilatation, ou JD : il s’agit d’une coupure verticale entre deux parties d’un bâtiment. Pour faire simple, la longueur en plan d’une construction ne doit pas dépasser un maximum, qui dépend de la situation géographique de l’ouvrage. Si le bâtiment doit dépasser ce seuil, il faut alors le séparer en plusieurs blocs, chacun de longueur inférieure à ce seuil que constitue la longueur réglementaire maximale entre JD. En limitant les longueurs de blocs, on limite les effets thermiques.

Cependant, dans le cadre des réglementations environnementales et thermiques appliquées aux bâtiments, la liaison dalle-façade est à traiter thermiquement. Comment le traitement des ponts thermiques est-il compatible avec l’effort de cisaillement horizontal ? Et quelles sont les solutions ?

L’effort de cisaillement horizontal : quelle incidence sur les rupteurs ?

Comme vu précédemment, la dilatation thermique est un processus cyclique qui influe sur les performances du bâtiment en béton armé dans la durée.

L’effort horizontal de cisaillement lié à la dilatation thermique, appelé Vy, Ed, Δt et exprimé en kilo Newton par mètre linéaire, est limité par l’implantation des joints de dilatation. Le bâtiment ne dépassant pas une longueur donnée, le déplacement latéral est limité.

Pour les bâtiments en béton, les longueurs entre joints de dilatation en France métropolitaine sont précisées par l’Eurocode 2 et son annexe nationale. On distingue selon les régions les longueurs suivantes :

25 mètres dans les départements voisins de la Méditerranée (régions sèches à forte opposition de température)
30 à 35 mètres dans les régions de l’Est, les Alpes et le Massif Central
40 mètres dans la région parisienne et les régions du Nord
50 mètres dans les régions de l’ouest de la France (régions humides et tempérées)

En présence de rupteurs de ponts thermiques, il est important de vérifier que ceux-ci peuvent reprendre ces efforts de cisaillement. En effet, la dilatation thermique, tenant compte de l’exigence de non-plasticité cyclique des aciers des rupteurs thermiques, nécessite de maîtriser ces déplacements relatifs et les fissurations de façade engendrées par son blocage ponctuel. Parfois, pour limiter la dilatation excessive, il peut être nécessaire d’introduire des bandes noyées dans certaines zones précises, ce qui ne permet pas de garantir la continuité d’isolant.

La solution COHB : le rupteur de ponts thermiques Slabe

Le rupteur de ponts thermiques Slabe est le seul élément isolant structurel fabriqué en France doté d’un profilé en trois dimensions : le Z. Ce Z permet au rupteur de reprendre des efforts dans toutes les directions.

Slabe est donc apte à reprendre les efforts suivants :

L’effort tranchant,
Le moment sur appui,
Le cisaillement.

Lors de sa conception, le rupteur a été étudié pour répondre aux exigences réglementaires et calculatoires du secteur de la construction, dont l’Eurocode 2. Le profilé Z du rupteur se comporte comme un ressort. Cela lui permet d’accompagner les mouvements horizontaux du béton de façade puis de revenir à sa place. Cette élasticité rend le procédé Slabe autonome vis-à-vis du cisaillement horizontal de Delta T. Il n’est donc pas nécessaire d’introduire des bandes noyées. L’isolation des liaisons dalle-façade est ainsi optimisée.

L’avis technique du CSTB dont est titulaire la gamme de rupteurs thermiques Slabe spécifie qu’il est justifié vis-à-vis des effets thermiques, pour l’ensemble du domaine d’emploi visé. Il n’y a ainsi aucune vérification spécifique à mener pour les bâtiments présentant une longueur inférieure à la distance réglementaire entre JD. Pour des projets de grande longueur, il est possible d’effectuer une étude particulière de dilatation thermique.

Afin d’optimiser davantage l’isolation thermique du bâtiment, si les distances réglementaires entre joints de dilatation sont respectées, les murs de refend peuvent être désolidarisés. Cette désolidarisation permet de les traiter thermiquement et donc d’optimiser l’atteinte des garde-fous de la réglementation thermique en vigueur.