Les avantages d'une charpente en béton pour votre maison

La charpente en béton est loin d’être une nouveauté. Si elle est tant utilisée sur les chantiers du monde entier, c’est parce qu’en 150 ans, elle a fait preuve d’une incroyable durabilité, et d’une très grande robustesse. 

Si vous aussi, vous souhaitez vous offrir le type de charpente qui recouvre certains des plus beaux bâtiments historiques, voici ce que vous devez savoir avant de franchir le pas. 

Avantages et inconvénients de la charpente en béton

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Les charpentes en béton ont commencé à voir le jour dès la fin du XIXème siècle en Europe, pour connaître son essor avec la pénurie de bois et les ravages de la 1ère guerre mondiale. 

L’utilisation d’une charpente en béton pour les bâtiments historiques de l’Europe en ruine va finalement inspirer les toitures des bâtiments religieux du Québec dans l’entre-deux-guerres.  

La charpente en béton emprunte évidemment les avantages et les inconvénients qui sont propres au béton. 

Quels sont les 6 avantages du béton?

• De grandes dimensions (portées de 131 pi [40 m], pannes de 78 pi [24 m]);

• Résistance au feu;

• Durabilité;

• Résistance à la fissuration;

• Écologique;

• Insensible à l’humidité.  

1. De grandes dimensions

Les poutres en béton peuvent atteindre de très grandes dimensions. On parle de poutres allant jusqu’à 131 pieds (40 m), avec des pannes de 78 pi (24 m). 

Ces importantes dimensions font l’objet d’une codification, qui régit les règles de calcul des mélanges béton-acier. Elles permettent de déterminer le moment quadratique d’une poutre, également appelé moment d’inertie, et donc sa solidité.

C’est la raison pour laquelle vous pouvez utiliser des poutres de grande longueur dans votre projet de charpente en béton. 

2. Résistance au feu

Le béton est résistant au feu. Bien que cela constitue un avantage pour une charpente en béton, c’est également une faiblesse. Pourquoi? Parce que le béton, soumis à de très fortes températures, peut s’écailler et éclater.

Certes, ces phénomènes extrêmes se produisent avant tout dans les incendies de tunnels, dont les températures peuvent atteindre 2 372 °F (1 300°C). Toutefois, l’incendie d’une maison ou d’un immeuble d’habitation peut atteindre les 1 580 °F (860°C).

Par conséquent, en cas d'incendie, la résistance au feu de la charpente de béton dépendra de sa durée d’exposition aux chaleurs extrêmes.  

Une fois arrivée à son point de rupture, la charpente en béton peut alors s’effondrer extrêmement rapidement. 

3. La durabilité

Une construction en béton dure dans le temps. Pour des bâtiments tels que des maisons d’habitation, les éléments en béton sont donnés pour durer au moins pendant 50 ans. Pour le déterminer, les architectes et maîtres d'œuvre prennent en compte :

• La corrosion éventuelle des armatures; 

• L’effet des cycles gel-dégel; 

• Les éventuelles réactions alcalis-silices (RAS) et sulfatiques internes. 

Il nous faut encore ajouter à cela qu’une fois montée, la charpente en béton ne nécessite plus aucun entretien. 

4. Résistance à la fissuration

La solidité du béton dépend de la qualité de la liaison acier-béton. C’est elle qui va déterminer la capacité de résistance du béton aux contraintes qu’une charpente est amenée à supporter : 

• Force de compression; 

• Traction; 

• Flexion;

• Cisaillement; 

• Frottement (dans le cas des séismes).

Les caractéristiques des barres d’acier entrent ici en jeu, notamment leur épaisseur et leur forme (lisses, crénelées, avec un pas de torsadage, etc.). Lorsqu’elle est bien réalisée, une charpente en béton est extrêmement solide. 

Même en cas de frottement, l’adhérence et l’enrobage (traitement anti-corrosion) des liaisons acier-béton, permet de limiter les fissurations liées à des secousses sismiques.  

5. Écologique

Les connaisseurs du bâtiment vont dire d’emblée que le béton n’est pas écologique. Pour la simple et bonne raison que la production mondiale de ciment engendre 7% des émissions de gaz à effet de serre. Dans le seul secteur industriel, ce chiffre monte à 26%.

Toutefois, si l’on prend en compte la totalité de son cycle de vie, le regard que l’on porte sur le côté vert du béton change. En effet, la valorisation du béton de construction est déjà à hauteur de 80%. 

À cela s’ajoute la volonté du gouvernement canadien d’atteindre la carboneutralité pour toute la filière du ciment d’ici 2050. Ainsi, le béton, qui est la deuxième ressource la plus utilisée sur Terre après l’eau, reste un matériau d’avenir.  

6. Insensible à l’humidité

Le béton n’est pas insensible à l’humidité. C’est l’agencement de votre toit qui rend le béton insensible à l’humidité. Comment? En ne recouvrant pas votre charpente en béton d’un revêtement imperméable. 

Les tuiles et les matériaux d’isolation que vous allez ajouter sur votre charpente, ne vont pas enfermer votre charpente dans un environnement entièrement étanche. C’est exactement ce qu’il faut. 

Lorsque vous laissez respirer le béton, vous n’avez jamais de problèmes liés à l’humidité. 

Quels sont les inconvénients du béton ? 

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• Infiltration si défauts d’installation; 

• Poids du béton; 

• Planification des ouvertures indispensables;

• Ne convient pas aux toits pentus. 

1. Risques d’infiltration

Bien qu’elle soit plus facile à installer qu’une charpente en bois, la charpente en béton ne demeure pas moins technique à mettre en place. Son étanchéité n’est assurée que lorsqu’elle est posée dans les règles de l’art. 

Autrement, votre maison va prendre l’eau assez rapidement. C’est pourquoi nous vous conseillons de faire appel à des charpentiers expérimentés dans ce type de travaux.  

2. Poids du béton

Le béton armé pèse environ 2 200 kg/m³ . À titre de comparaison, c’est 2.5 fois plus que le chêne, qui pèse 900 kg/m³. Toutefois, ramené au m², la masse d’une charpente en béton n’est pas beaucoup plus élevée que celle d’une charpente en bois. 

Il n’en demeure pas moins nécessaire d’apprécier le poids total de la charpente en béton et d’adapter les murs de la maison en fonction des contraintes à supporter. 

3. Planification des ouvertures

Le gros inconvénient des charpentes en béton, c’est qu’elles sont préfabriquées. Par conséquent, vous devez prévoir l’ensemble de vos ouvertures à l’avance, de la ventilation jusqu’aux fenêtres, en passant par les passages de câbles.

Si vous ne le faites pas, vous allez au-devant de gros travaux pour rendre votre maison fonctionnelle grâce à des modifications de la charpente. 

4. Ne convient pas aux toits pentus

Si vous rêvez d’avoir une maison aux pans à 45°, la charpente en béton n’est pas la solution. Le béton convient avant tout aux toits plats et aux toitures présentant des pans à faible pente. 

Quels sont les différents types de béton ?

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Le béton armé

Naturellement, le béton non armé résiste à la compression. Par contre, à la traction, il se fissure. Pour contrer cet effet, des armatures en acier sont ajoutées dans le béton.

Comme nous l’avons déjà dit précédemment, ce qui fait la force du béton armé repose sur la liaison acier-béton. Lorsque l’adhérence est assurée, que l’enrobage est réalisé, et que l’armature choisie correspond aux contraintes liées au projet, ce béton est sans faille. 

Si vous voulez en savoir plus sur les armatures d’un béton armé, sachez qu’il existe des armatures : 

• Lisses; 

• À haute adhérence; 

• Longitudinales; 

• Transversales. 

Le béton léger

Les granulats qui composent le béton léger peuvent être produits à partir d’un grand nombre de matériaux :  

• Polystyrène; 

• Graviers allégés; 

• Granulats de schiste expansé; 

• Argile; 

• Ardoise; 

• Sous-produits industriels; 

• Déchets; 

• Etc.  

Son utilité première repose sur sa légèreté. En effet, il permet de limiter le poids des structures, et évite donc d’avoir à repenser une maison d’habitation ou un immeuble dans son ensemble. 

À cela s’ajoute un effet typique au béton léger : la réduction du retrait endogène. Aussi appelé retrait d'autodessiccation, il s’agit d’un phénomène de traction interne au béton, qui apparaît avec le temps. 

Des régions vides se forment alors dans le béton par rétractation, créant une plus grande porosité, et donc un plus grand risque de pénétration de l’humidité dans la structure. 

Le béton léger a même, dans certains cas, une plus grande résistance aux cycles de gel-dégel. 

Enfin, le béton léger est très adaptable. En fonction des granulats utilisés, les propriétés physiques du béton évoluent, s’adaptant d’autant plus au projet prévu. 

Le béton précontraint

Le béton précontraint a le même objectif que le béton armé : résister à la traction. Le béton précontraint y parvient grâce à une compression axiale qui lui est appliquée. Cette compression a pour but d’annuler ou de limiter les contraintes de traction. 

La précontrainte est soit réalisée en pré-tension, via des câbles mis sous tension avant coulage du béton, soit en post-tension, avec des câbles tendus une fois le béton durci. 

Le béton précontraint présente de nombreux avantages, puisqu’il est : 

• Peu soumis au risque de corrosion; 

• Économique en matériaux; 

• Adapté à des chantiers de grande envergure (ponts, enceintes de réacteurs nucléaires, bâtiments historiques, réservoirs, etc.).

Comment construire cette charpente pour la maison? 

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La construction d’une charpente en béton se fait à partir d’une structure préfabriquée. Cette dernière est livrée sous forme d’éléments à assembler qui sont : 

• Les poutres; 

• Les poteaux; 

• Les pannes en « T ».

La première partie du travail consiste à poser les poteaux en béton sur les fondations de la maison. Ces poteaux, qui mesurent entre 6 et 49 pi (2 et 15 m) peuvent se placer : 

• Dans des tubes prévus à cet effet; 

• Dans des réservations forées;

• Par encuvement, c’est-à-dire sur des semelles coulées ou préfabriquées. 

Les poutres, dites IC et IV, sont ensuite fixées sur les poteaux à l’aide de broches, puis sont scellées avec du mortier. Viennent enfin les pannes qui sont assemblées sur la structure.