Liaisons structurelles, l’ossature invisible

Article paru dans Béton[s] le Magazine n° 122

Assurer la continuité mécanique, la transmission des charges et la durabilité des ouvrages béton constitue la vocation première des liaisons structurelles. Qu’il s’agisse de boîtes d’attente, de connecteurs ou de manchons d’armatures, de chevilles, de fixations pour bardage, de rupteurs de ponts thermiques…, ces dispositifs répondent tous au même objectif. Celui de former une chaîne complète de liaisons, conçues pour s’adapter aux contraintes du béton. Ceci, afin d’optimiser la performance structurelle, de simplifier les assemblages sur chantier et de renforcer la sécurité des ouvrages. Ces solutions peuvent être déclinées en quatre grandes familles de liaisons structurelles. Elles se distinguent selon les phases de construction concernées et les matériaux mis en œuvre, afin d’apporter une réponse adaptée à chaque configuration constructive.

La première famille concerne les liaisons entre “béton frais” et “béton frais” (c’est-à-dire coulé sur chantier). Dans ce cas, la continuité structurelle repose, de manière générale, sur l’adhérence. Les armatures, boîtes d’attente et rupteurs de ponts thermiques y jouent un rôle central. Ils assurent la reprise des efforts et garantissent une liaison homogène entre les différents coulages.

La seconde famille regroupe les connexions entre béton frais et béton durci (existant ou préfabriqué). Le béton neuf doit alors s’ancrer dans un élément existant. Les manchons ou connecteurs de barres garantissent ainsi la transmission des charges. Ils facilitent l’intégration des éléments préfabriqués lors du coulage, tout en maintenant un haut niveau de performances structurelles.

Viennent ensuite les liaisons entre les éléments en béton préfabriqué. Très courantes dans la construction industrialisée, elles reposent sur des fixations métalliques, des chevilles, des systèmes d’assemblages, des équerres… Ces dispositifs assurent la stabilité globale de l’ouvrage, tout en simplifiant et en sécurisant la mise en œuvre sur chantier.

Enfin, la mixité constructive ouvre la voie à des assemblages associant le béton, l’acier ou bois. La combinaison des matériaux et l’émergence de nouvelles techniques constructives soulèvent des défis majeurs, auxquels la filière est aujourd’hui apte à répondre. Cette évolution s’inscrit dans une démarche de co-développement étroite avec les principaux acteurs du BTP. Ces liaisons mixtes reposent sur des ancrages, des inserts, des goujons ou des fixations spécifiques. Elles permettent de tirer parti des performances complémentaires de chaque matériau. Ceci, afin de concevoir des structures hybrides performantes, durables et adaptées aux exigences contemporaines.

Continuité structurelle dès le béton frais

La première de cette série, la liaison entre les bétons frais s’inscrit dans une logique de continuité immédiate du matériau. Elle accompagne les phases successives de coulage, en assurant une reprise efficace des efforts dès la mise en œuvre. Tel est le cas des rupteurs de ponts thermiques. Lorsqu’ils sont structurels, ils combinent isolation et reprise des charges. Le rupteur thermique Isotec RT+ de Leviat France ne déroge pas à la règle. Disponible aussi en version sismique, il s’appuie sur un principe modulaire facilitant la conception des ouvrages.

« Ce rupteur répond aux exigences parasismiques, tout en garantissant performance et sécurité, souligne Diane Poteaux, directrice générale de Leviat. Sa résistance au feu REI120 assure une protection renforcée face aux risques d’incendie. Le produit offre une robustesse élevée, adaptée aux contraintes structurelles des bâtiments contemporains. Cette innovation se distingue aussi par son efficacité thermique accrue, contribuant à l’amélioration de la performance énergétique des édifices. Nous proposons ainsi des solutions globales, performantes et adaptées aux enjeux de la construction. » Pour renforcer la diffusion de cette solution, un partenariat stratégique avec Rector a vu le jour fin 2025. Isotec RT+ est désormais pré-intégré à la prédalle Rector pour simplifier la mise en œuvre et réduire les délais sur chantier.

De son côté, l’industriel allemand Schöck propose l’emblématique rupteur de ponts thermiques Rutherma. Sous Avis technique depuis 1998, cette gamme assure la continuité de l’isolation thermique par l’intérieur (ITI) du bâtiment. « A l’origine, le système a été imaginé pour l’isolation thermique par l’extérieur, déclare Florian Brauer, chef de produits chez Schöck France. Ceci, afin de traiter la liaison dalle-balcon. Il a ensuite été développé pour le marché français, afin d’assurer l’isolation thermique par l’intérieur. Le rupteur Rutherma se présente sous la forme d’une bande isolante de 1 m de long, comprenant des barres d’armatures traversantes. Ce principe garantit la continuité de l’isolation thermique et celle de la structure. Mis en place lors du coulage du béton, le dispositif s’applique aussi à la liaison dalle-façade grâce à sa déclinaison DF. »

En 2024, Schöck a fait évoluer sa gamme, avec une nouvelle génération de rupteurs Rutherma intégrant la sismicité dans les reprises des efforts. « Des améliorations sont portées sur la résistance au feu et les diamètres des armatures. Mais surtout sur la possibilité de traiter les zones sismiques en isolation par l’intérieur. » Sur les dix dernières années, plus de 1,8 Mm de rupteurs de ponts thermiques Rutherma ont été posés en France. Schöck propose enfin des rupteurs destinés à l’isolation thermique par l’extérieur (ITE) avec l’Isokorb. Une gamme qui regroupe plusieurs solutions conçues pour traiter l’ensemble des configurations de liaisons structurelles. Parmi elles, le rupteur Isokorb XT/T est utilisé pour les connexions réalisées en béton coulé en place ou en éléments préfabriqués. « Dans le deuxième cas, le balcon est livré en une seule pièce intégrant le rupteur, puis assemblé sur site avec la dalle en béton armé. »

Sécuriser les reprises de bétonnage

Tout comme son homologue allemand, l’industriel français Cohb conçoit, produit et distribue des systèmes de connexions pour le béton armé. Le fer de lance de la marque reste la ligne de rupteurs thermiques Slabe, portée par l’un de ses produits phares : le modèle ZT. Pour répondre aux enjeux de sismicité, de dilatation thermique des façades et aux exigences croissantes de la RE 2020, Cohb mise sur l’innovation. « Ce produit est le fruit de neuf ans de R&D, déclare Valentin Druais, président de Cohb. Chaque année, nous investissons 4 % de notre chiffre d’affaires pour optimiser les performances de nos solutions. L’objectif est de réduire les déperditions thermiques, tout en conservant une mise en œuvre la plus simple du marché. Ceci, afin de faciliter le travail et la sécurité des compagnons. »

Dédiés aux liaisons structurelles, les systèmes Slabe sont composés des modèles Z et U en acier inoxydable et d’un bloc d’isolant. « Une conception pensée pour une mise en œuvre par empilement. La solution Slabe permet une continuité verticale du coulage sans reprise de bétonnage. »

Mais les liaisons béton frais sur béton frais ne se limitent pas aux rupteurs de ponts thermiques. Les boîtes d’attente aussi jouent un rôle central. Elles guident la reprise des efforts et garantissent une liaison homogène entre les deux coulages. Des industriels comme Snaam ou Pro Armature en proposent. Ce dernier distribue d’ailleurs des solutions qui intègrent des armatures pré-positionnées lors du premier bétonnage. Protégées par un boîtier, les armatures sont déployées au second coulage pour assurer la continuité structurelle entre les voiles ou entre voile et plancher.  « Ces boîtes d’attente sécurisent et standardisent les reprises de bétonnage, précise Eric Garcin, Pdg de Pro Armature. Elles remplacent les méthodes artisanales, tout en accélérant la mise en œuvre. En effet, leur couvercle en polypropylène assure un décoffrage rapide sans risque de coupure. Quant aux armatures HA B500 B, elles sont aptes au pliage et au redressage, garantissant une résistance mécanique durable. »

Les boîtes d’attente Probox de Pro Armature répondent à ces critères. « Elles disposent d’une profondeur de boîtier de 30 mm, afin de s’intégrer aux mieux dans le coffrage. De plus, leur mise en place est simplifiée grâce à la fixation magnétique et mécanique. Disponibles avec des longueurs de recouvrements de 40, 53 et 61 cm, les modèles Probox sont adaptés aux zones sismiques. » Au total, Pro Armature dispose de plus de 200 références standards de boîtes d’attente, qui vont de HA6 à HA12. Mais aussi des solutions sur mesure pour répondre à tous types de demandes.

Béton frais sur préfabrication, l’interface chantier-usine

Pour ce qui est des liaisons bétons frais sur béton durci, elles assurent l’interface entre production industrielle et mise en œuvre in situ. Ces connexions jouent un rôle clef dans la rapidité d’exécution des assemblages sur chantier. Tel est le cas de l’insert Neel. Via cette solution, l’industriel français cible les éléments préfabriqués en Bfup de faible épaisseur. De par sa conception en acier inoxydable, l’insert Neel est pensé pour assurer une fixation définitive.

« Utilisée depuis plus de dix ans sur des chantiers d’envergure, cette solution démontre toutes ses capacités dans la préfabrication de pièces en Bfup, stipuleTony Mérillon, gérant de Neel. Mise en place dans le béton frais lors du coulage, elle garantit un positionnement idéal suivant le calepinage choisi. En phase de démoulage, elle peut être utilisé comme point de manutention. Cette fonction facilite les manipulations à jeune âge du béton. L’insert s’intègre dans des pièces de très fines épaisseurs, jusqu’à 16 mm. Et cela, sans laisser de spectre visible après séchage. »

Sa mise en place dans le béton à l’état frais préserve l’intégrité structurelle de l’élément. De plus, elle évite la reprise des pièces une fois la matière solidifiée. « Notre solution offre de grandes résistances à la traction, à la compression et au cisaillement. » L’insert pour béton Neel est décliné en plusieurs dimensions et propose une fixation mâle ou femelle. Les diamètres varient de 6 à 16 mm et peuvent même dépasser ces valeurs. La faible épaisseur de l’insert autorise un positionnement libre au dos des éléments. Ce qui permet de multiples possibilités géométriques de pièces. « L’insert Neel se place comme une solution innovante et sûre. Il permet de proposer une réponse efficace aux défis et enjeux du monde de la préfabrication. »

Pour ce qui est de Pro Armature, l’industriel français développe, depuis 2019, des liaisons par manchon pour le marché du coulé en place et de la préfabrication. Tel est le cas du coupleur d’armatures Bartec, un manchon mécanique reliant deux barres d’acier par serrage. Il transmet les efforts de traction et de compression comme une barre continue. « Cette solution remplace les recouvrements traditionnels, stipule Eric Garcin (Pro Armature). Elle réduit l’encombrement et facilite les jonctions dans les zones très armées ou lors des reprises de bétonnage. Les barres sont filetées après le sciage et le refoulement, puis assemblées avec des coupleurs Bartec. »

Certifiés Afcab, ces coupleurs couvrent des diamètres d’armature de HA12 à HA40, avec plusieurs types de liaisons. Mais aussi des accessoires de réservation et des têtes d’ancrage. « Le montage rapide par vissage, sans outillage lourd, facilite les reprises de bétonnage et les assemblages en préfabrication. Les coupleurs Bartec s’adaptent aussi aux chantiers de rénovation et aux structures soumises aux exigences sismiques. »

Des liaisons béton-préfabrication atypiques

Dans cette famille peuvent aussi figurer quelques exceptions. A l’image du rupteur de ponts thermiques en isolation par l’extérieur de Schöck : l’Isokorb IQ. Présenté au salon Artibat 2025, ce nouveau système est dédié à l’ancrage modulaire de balcons préfabriqués. « Il s’inscrit dans la montée en puissance de la construction modulaire et sérielle. L’isokorb IQ permet de finaliser la structure principale d’un bâtiment, avant l’ancrage des éléments en béton, explique Florian Brauer (Schöck France). Il améliore l’efficacité du chantier et rend la planification plus flexible. De plus, ce système réduit le besoin d’étaiements, permettant une mise en charge immédiate des balcons après leur pose. Le produit est, d’ores et déjà, disponible sur demande auprès de nos services. » En dehors de l’iskorb IQ, certaines boîtes d’attente comme celles de Cohb peuvent aussi garantir ce type de connexions.

En effet, les modèles Batt assemblent les éléments en béton, lorsqu’une armature continue est nécessaire. « Faciles à positionner sur le coffrage, ils permettent de déplier les barres après bétonnage, précise Valentin Druais (Cohb). De quoi assurer une liaison solide et rapide. Leur fabrication est 100 % française, comme l’ensemble de nos produits. »

Si les boîtes Batt bénéficient d’une certification Afcab valide, Cohb déplore toutefois l’absence de caractérisation technique plus poussée. « Ce système de continuité d’armatures n’a fait l’objet d’aucune révision ou évaluation depuis près de 40 ans ! Seule, la certification Afcab, qui valide que le produit répond à certaines exigences minimales de sécurité et de qualité, existe. Le marché ignore souvent ses avantages réels. Pourtant, près de 42 km de boîtes d’attente sont posés chaque jour en France. En Suisse, en Allemagne ou au Benelux, des démarches de caractérisation sont appliquées. Il est surprenant qu’un produit ayant un impact aussi crucial sur la liaison structurelle ne bénéficie pas des mêmes niveaux d’exigences que les goujons ou les solutions de ruptures thermiques… »

Des solutions innovantes émergent ainsi dans les connexions entre béton frais sur béton durci. La nouveauté proposée par Würth France s’inscrit pleinement dans cette catégorie. Il s’agit de l’intégration du TR 069, une méthode de dimensionnement qui redéfinit le scellement d’armatures sans recouvrement.

Publiée par l’EOTA¹, cette expertise du pôle Ingénierie de Würth permet de proposer des solutions fiables, conformes et économiques. « Lorsque le béton est soumis à des efforts de traction, les armatures ajoutées sont-elles aussi sollicitées ? Le recouvrement d’armatures d’après l’Eurocodes est ainsi primordial pour garantir le transfert des efforts, indique Delphine Marques, ingénieure d’études génie civil chez Würth France. Or, dans l’existant, la position, le diamètre ou l’état des armatures sont souvent inconnus, rendant la justification réglementaire complexe. La connexion par scellement, qui repose sur des données précises du béton en place, devient alors difficile à démontrer. Le dimensionnement avec le TR 069 ne nécessite pas de recouvrement d’armatures et repose sur la résistance en traction du béton. Il s’adresse au dimensionnement des connexions rigides entre éléments structurels, soit les liaisons avec un moment d’encastrement. »

Toutefois, le TR 069 impose la vérification systématique de tous les modes de rupture, afin de garantir un ancrage fiable. « Les essais ont montré que la rupture par cône de béton peut survenir lorsque les entraxes sont réduits. De ce fait, la méthode prend en compte la rupture de l’acier et par cône du béton. Mais aussi le fendage et l’extraction-glissement. »

Les connexions comme piliers de la préfabrication

Au cœur de la construction industrialisée, les liaisons entre éléments en béton préfabriqué assurent un assemblage précis et rapide sur chantier. Tel est le cas des solutions d’ancrages pour les structures en béton préfabriquées et en Bfup de Fixinox. A l’image de Fixi 3D 2.0, une nouvelle génération d’ancrages lancée en 2024 par l’industriel belge. « Elle représente une avancée majeure. Elle offre un réglage tridimensionnel complet, déclare Mickael Moos, administrateur délégué chez Fixinox.  Ce qui facilite l’alignement des façades même en cas de tolérances cumulées importantes. Le système optimise la répartition des efforts et, pour la première fois, garantit la fixation des panneaux en situation sismique. Il accepte des distances au bord réduites pour les éléments minces. Plus compactes, les liaisons simplifient les assemblages et réduisent les épaisseurs des panneaux. »

Fixi 3D 2.0 assure une compatibilité avec large gamme de bétons, du préfabriqué courant aux solutions ultra-haute performance. Il bénéficie d’un Avis technique, ainsi que d’une Evaluation technique européenne délivrée en novembre 2024.

Du côté de Snaam, les solutions de réservations participent aussi à la qualité des liaisons structurelles. Sa boîte de réservation Resabox en est un parfait exemple. Ce procédé de coffrages en métal déployé renforcé est idéal pour l’encuvement des poteaux préfabriqués en béton des charpentes industrielles. « Modulable, ce procédé facilite le montage sur chantier, souligne Luc Rozier, directeur commercial produits chez Snaam. Et cela, tout en garantissant la précision et la sécurité du coffrage pour chaque fondation. Robuste, Resabox permet de limiter les risques de déformation liés au coulage du béton et d’assurer une fondation parfaitement alignée. »

Son design sur mesure s’ajuste à différentes sections de poteaux, optimisant les temps de travail et la qualité structurelle des installations. Et pour réaliser des clavetages dans les structures en béton, Snaam propose aussi les Resatub, des tubes de réservation nervurés. « Installés en réservation de poutre ou en pied de poteaux, ils facilitent le scellement précis des barres d’ancrage. Cette solution s’adapte aux ouvrages neufs comme aux reprises structurelles, tout en sécurisant les assemblages béton. »

Un engouement naissant pour les liaisons mixtes

Dernière de la série, les liaisons structurelles mixtes ont le vent en poupe ces dernières années. Un engouement qui s’explique par leur capacité à répondre aux exigences environnementales croissantes. Des connexions qui combinent les performances du béton, de l’acier ou du bois, tout en offrant une grande flexibilité architecturale. Deltabeam de Peikko illustre cette tendance, en s’imposant comme une solution de référence pour la réalisation de planchers minces dans les bâtiments à plusieurs étages. Ce système de structures mixtes associe acier et béton dans le but d’optimiser les performances mécaniques, tout en réduisant l’épaisseur des planchers.

Utilisé comme élément structurel avec tous types de dalles et de poteaux, il répond aux exigences des projets tertiaires, résidentiels, industriels… Et au cœur de ce système se trouve la poutre mixte Deltabeam. « Intégrée dans l’épaisseur du plancher, elle permet d’obtenir des dalles plates sans retombées, précise Sabri Alptuna, directeur général de Peikko. Cette configuration libère les hauteurs sous plafond et facilite le passage des réseaux techniques. De plus, elle contribue aussi à une grande liberté architecturale. » Le Deltabeam favorise des portées importantes et une trame structurelle flexible. La préfabrication des éléments accélère les délais de chantier et améliore la sécurité lors de la mise en œuvre. La combinaison acier-béton apporte, quant à elle, une durabilité maximale. « Avec Deltabeam, nous proposons un système adapté aux constructions verticales modernes. Et cela, tout en conciliant performances structurelles, rapidité d’exécution et optimisation des espaces. »

De son côté, Simpson Strong-Tie dispose d’une solution rapide pour réhabiliter les planchers bois-béton : le connecteur FM-CT. Un système qui associe structure bois existante à une dalle mince en béton pour créer un plancher composite robuste, rigide et durable. « Il améliore les performances mécaniques, acoustiques et thermiques », déclare Audrey Soudan, cheffe de produit chez Simpson Strong-Tie France. Et ceci, tout en conservant la légèreté et la flexibilité du bois. »

Conçu pour simplifier le travail sur chantier, le FM-CT se distingue par une installation rapide sans pré-perçage. « Sa pointe type 17 pénètre le bois de manière efficace. Et sa tête hexagonale avec rondelle soudée garantit une mise en œuvre fiable et un maintien optimal dans le temps. »

Autre atout, lors de l’installation, il est possible de vérifier la qualité du bois à l’aide d’une clef dynamométrique. Le matériau répond au minimum à la classe de résistance structurelle C24. Un contrôle qui assure la conformité du support et la sécurité du plancher final. « Grâce à sa conception robuste et son système d’ancrages optimisé, le FM-CT offre une solution performante, économique. Et cela, que ce soit pour la réhabilitation de bâtiments anciens ou pour des constructions neuves. De quoi réhabiliter les planchers traditionnels en toute simplicité, tout en gagnant en fiabilité et en confort ».

Des ancrages bois-béton

Toujours dans les liaisons mixtes figurent les systèmes d’ancrages dédiés aux structures bois et hybrides (bois/béton) de Fixinox. Développés depuis près d’une décennie par l’industriel, ils permettent de combiner des panneaux Bfup de faibles épaisseurs, des structures primaires en bois lamellé-croisé (CLT). Mais aussi des interfaces métalliques réglables et testées pour des durabilités de 50 ans ou plus. Le projet Albizzia Tower, à Lyon, illustre ce savoir-faire. Le bâtiment comprend une façade en panneaux courbes en Bfup Ductal, fixés sur une structure primaire en CLT. « Tout cela a nécessité le développement d’ancrages ajustables dans les trois directions, capables de reprendre des charges localisées. Et ceci, tout en tenant compte des contraintes sismiques. » Le dispositif a obtenu une Atex de cas B, validée avec le CSTB et l’Apave. Un projet qui démontre la capacité de Fixinox à répondre aux architectures les plus ambitieuses.

Déclinée en plusieurs versions, la gamme Isokorb de Schöck comprend aussi des rupteurs de ponts thermiques en ITE pour les liaisons mixtes béton-acier ou béton-bois. « Il s’agit d’un balcon en métal ou en bois connecté à la structure principale du bâtiment en béton. Afin d’assurer la continuité de la liaison structurelle, deux modèles sont proposés pour l’assemblage béton-métal, précise Florian Brauer (Schöck France). L’un est dédié aux éléments en porte-à-faux, tandis que l’autre concerne les structures sur appui. Pour les liaisons béton-bois, le principe est similaire. La seule différence réside dans la présence d’un gabarit métallique, ancré dans la poutre en bois. La gamme Isokob se décline aussi en un système permettant de traiter le pont thermique dans une structure 100 % métallique. »

De la mise en œuvre au dimensionnement

Autre solution qui répond aux exigences des liaisons bois-béton dans les ouvrages structurels : la résine BCR 400 V Plus de Snaam. Ce scellement chimique vinylester permet l’ancrage de tiges filetées destinées à fixer poutres, platines ou poteaux bois sur un support en béton. « Sa formulation assure une excellente adhérence et une mise en œuvre fiable, même en présence d’humidité. Adaptée aux chantiers neufs comme à la rénovation, la BCR 4000 V Plus sécurise les assemblages et contribue à la performance des structures mixtes. »

Würth France propose, quant à lui, une méthode de calcul du chevillage d’élément bois sur béton. Pour dimensionner l’assemblage, l’industriel s’appuie sur son logiciel Würth Profix Design. « Cet outil propose plusieurs configurations de fixations, précise Olivier Kieffer, responsable pôle Ingénierie chez Würth France.Et cela, que ce soit pour des assemblages de platines métalliques sur structure béton ou maçonnée. La difficulté ne réside pas dans la mise en œuvre, mais dans la justification technique de la liaison. »

La méthode proposée repose sur deux vérifications distinctes, réalisées à l’aide de 2 outils complémentaires. La première concerne le comportement de la cheville dans le béton via le logiciel Profix Design. « Les paramètres incluent la classe de béton, l’épaisseur du support et l’effort de flexion appliqué à une cheville. » La seconde vérification porte sur la résistance de la cheville dans le bois à l’aide d’une feuille de calcul au format MS Excel. « Cette étape évalue la résistance maximale au cisaillement selon la nature et la densité du bois. »  Basée sur les travaux du bureau d’études BE2S, la méthode détaille l’ensemble des formules utilisées.

Quelle que soit la nature de la connexion, les liaisons structurelles restent un maillon clef de la performance et de la durabilité des ouvrages béton. Du coulé en place à la préfabrication, en passant par les systèmes mixtes, elles accompagnent toutes les évolutions constructives. Et au-delà des solutions présentées dans ce dossier, de nombreux industriels proposent aujourd’hui des dispositifs complémentaires pour répondre à la diversité des configurations de chantier.

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Article paru dans Béton[s] le Magazine n° 122

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