RAPPORT D'EXPERTISE TECHNIQUE BAT. R+2 A PK 9 Rev.01 [PDF]

Zitiervorschau

SOMMAIRE

I.

INTRODUCTION ................................................................................................................... 2

II.

PRESENTATION DU BATIMENT ........................................................................................... 3 II.1 Description du bâtiment .................................................................................................. 3 II.2 Etat général du bâtiment ................................................................................................. 4

III.

CALCUL DU BATIMENT CONSTRUIT ................................................................................ 5

III.1 Reconstitution des plans de poutraison des différents niveaux ..................................... 5 III.2 Descente des charges ...................................................................................................... 7 IV.

VERIFICATION DE LA STABILITÉ DU BATIMENT ............................................................. 13

IV.1 Calcul des fondations .................................................................................................... 14 IV.2 Fouilles de reconnaissance sur le terrain...................................................................... 16 IV.3 Vérification de la stabilité des fondations .................................................................... 18 V.

VERIFICATION DE LA SOLIDITÉ DU BATIMENT .................................................................. 20 V.1 Campagne d’auscultation au scléromètre ..................................................................... 20 V.2 Détection des armatures en place ................................................................................. 22

VI.

CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS ........................................................................ 27

ANNEXES................................................................................................................................... 28

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I.

INTRODUCTION

À la demande du client Monsieur NKENGMOUE Emmanuel, le bureau d’études pluridisciplinaire CONTROLE TECHNIQUE ET COORDINATION DES CONSTRUCTIONS CIVILES (CONTEC SARL) a procédé à l’expertise technique d’un immeuble de type RDC et deux étages (éléments structurels en béton armé) à usage d’habitation, construit depuis douze ans, sis au quartier PK9, dans l’arrondissement de DOUALA 3ème, occupant une surface bâtie de 235 m2 environ. Le bâtiment construit ne dispose pas d’une documentation technique fiable justifiant le dimensionnement de ses éléments structurels (fondations, poutres, poteaux, nervures). L’expertise technique commandée vise d’une part à s’assurer que le bâtiment existant bénéficie d’une sécurité normée suffisante pour les occupants actuels et garantissant une pérennité à long terme de la structure, et d’autres part à effectuer des recommandations en cas d’une sécurité non satisfaisante. La méthode de l’expertise réalisée a été de : − Vérifier la stabilité du bâtiment : faire le calcul des fondations en semelles isolées et s’assurer que les dimensions obtenues correspondent aux dimensions réelles des fondations en place ; − Vérifier la solidité des éléments de structure : faire le calcul des éléments de structure (poutres et poteaux), et s’assurer pour chaque élément que sa section de béton armé, la résistance résiduelle de son béton constitutif ainsi que son ferraillage lui permettent de reprendre les charges. Une précédente étude géotechnique des sols de fondations du bâtiment datant de décembre 2018 a été effectuée par le laboratoire GEO WATER ENGINEERING Sarl, permettant d’obtenir entre autres, la contrainte de service du sol sous fondations. Les données obtenues de ce rapport ont été exploitées dans le cadre de notre mission.

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II.

PRESENTATION DU BATIMENT II.1 Description du bâtiment

Le bâtiment objet de notre expertise technique, est situé au quartier PK9 non loin du lieu-dit Carrefour Cité, dans l’Arrondissement de Douala 3ème. L’emprise au sol est de 235 m2 environ. Il s’agit d’un immeuble d’habitation de type RDC + 2 étages, ossature en béton armé type poteaux-poutres-dalle avec fondations superficielles constituées de semelles isolées. La figure 1 donne une image du bâtiment en date des investigations.

Figure 1 : Image du bâtiment en date des investigations

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II.2 Etat général du bâtiment Une auscultation visuelle du bâtiment donne des éléments structurels (poteaux, poutres, poutrelles) en bon état apparent de manière générale et le bâtiment ne semble pas présenter de désordres (fissure évolutive, inclinaison) apparents dans l’ensemble. Toutefois, il faut noter que par endroits les armatures sont apparentes et corrodés, conséquences d’un enrobage insuffisant ou de l’éclatement du béton durci. Ceci est noté sur quelques poteaux, poutres et quelques poutrelles. Les images de la figure 2 ci-dessous montrent quelques cas rencontrés.

Figure 2.b : Sur poutres

Figure 2.a : Sur poteaux

Figure 2.c : Sur poutrelles

Figure 2 : Armatures apparentes et corrodées sur quelques poteaux, poutres et poutrelles

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L’on peut regretter que par endroits dans le bâtiment, des tuyaux PVC d’évacuation des eaux usées trouvent leur passage à travers les sections de poutres. Nous rappelons que le calcul des éléments structurels poteaux-poutres-poutrelles, s’effectue avec des sections de béton pleines. Ainsi, le passage de canalisations à travers une poutre, diminue la section de travail de l’élément et en conséquent sa résistance. Les images de la figure 3 illustrent des cas de passage de tuyaux PVC à travers les sections de poutre.

Figure 3 : Passage des tuyaux PVC à travers des sections de poutres

III.

CALCUL DU BATIMENT CONSTRUIT III.1 Reconstitution des plans de poutraison des différents niveaux

Le Rez de Chaussée et l’étage 1 de l’immeuble sont entièrement achevés et occupés. La plupart des poteaux de ces deux niveaux sont intégrés dans les murs et impossible à identifier à l’œil nu ; Il en est de même pour les poutres qui sont toutes des poutres-chainage sans saillies à l’exception de quelques-unes. Aussi, l’établissement des plans de poutraison a été particulièrement fastidieux. Comment en effet identifier l’emplacement et la section des poteaux et poutres que l’on ne voit pas à l’œil nu ? Pour ce faire, nous nous sommes servis d’un détecteur d’armatures qui est un appareil de dernière génération permettant de déterminer dans les éléments en béton armé, la présence des armatures, la position, le diamètre, l’enrobage et l’espacement. Nous avons ainsi pu reconstituer des plans qui se rapprochent le mieux de la poutraison réelle à savoir : le plan de poutraison du plancher haut du Rez de Chaussée (PH-RDC), le plan de poutraison du plancher haut de l’étage 1 (PH-Etage 1) et le plan de poutraison de l’étage 2 (chainage haut). Ces plans sont donnés en annexe. La figure 4 présente une capture du plan de poutraison du plancher haut du Rez de Chaussée.

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Figure 4 : Capture du plan de poutraison du PH RDC

Durant la reconstitution des plans de poutraison il n’a pas été possible de repérer le sens de portée réel de tous les planchers. Aussi, le sens de portée des planchers tel qu’indiqué sur les plans de poutraison donnés en annexe correspond parfois d’avantages au bon sens (poutrelles parallèle au plus petit côté du panneau de plancher). De même, certains ajustements ont été effectués afin d’obtenir une poutraison cohérente. Du reste, les résultats de calculs obtenus sont probants. Le tableau 1 présente un résumé des données recueillies pour le cas du RDC à savoir le nombre de poteaux, les sections des poteaux, le nombre de poutres et les sections des poutres.

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Tableau 1 : Résumé des données recueillies pour le RDC

NIVEAU

NOMBRE

SECTIONS DES

NOMBRE DE

SECTIONS DES POUTRES

DE

POTEAUX (cm)

POUTRES

(cm)

POTEAUX RDC

34

R15×40, R15×30,

63

15×40, 20×40

R15×20, R15×25, R15×15

III.2 Descente des charges L’objectif de la descente des charges et du calcul du bâtiment était de déterminer les charges reprises par chaque élément de structure, afin de procéder à leur dimensionnement. Nous nous intéressons particulièrement aux poteaux et poutres les plus chargés à chaque niveau. Nous rappelons dans le tableau 2 nos hypothèses générales de calcul. Tableau 2 : Hypothèses générales de calcul

1

2

Règlement de calcul Béton Armé

BAEL 91 modifié 99

Charges permanentes

NF P 06-004

Charges d’exploitation

NF P 06-001

Conditions de calculs Nombre de niveau

RDC + 2

Résistance caractéristique du béton

Fc281= 25 Mpa

Limite élastique des aciers

HA fe = 400 Mpa ; Rond lisse fe =235 Mpa

Contrainte de service du sol à 150 cm

= 100

de profondeur (donnée du rapport géotechnique) Etat de fissuration

Fissuration peu préjudiciable à l’exception des éléments extérieurs

Contrainte de calcul du béton à l’ELU Contrainte de calcul de l’acier à l’ELU

= 0.85

=

/1.15

/1.5

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3

4

Charges permanentes considérées En zone courante

2.5 kN/m2

Sur escalier

1.2 kN/m2

Sur balcon

2.5 kN/m2

Terrasse accessible

4.22 kN/m2

Terrasse inaccessible

1.02 kN/m2

Charges d’exploitation considérées En zone courante

1.5 kN/m2

Sur escalier

2.5 kN/m2

Sur balcon

3.5 kN/m2

Terrasse accessible

1.5 kN/m2

Terrasse inaccessible

1.0 kN/m2

1. fc28= 25MPa ; Lors de la campagne d’auscultation au scléromètre des bétons de la structure, nous obtenons une résistance résiduelle moyenne de 31,65 Mpa pour les poteaux et 34,17Mpa pour les poutres, avec un minimum atteint dépassant les 25Mpa. Ces résultats sont semblables à ceux obtenus par le laboratoire Geo Water Engineering au droit du même bâtiment en juillet 2019. Par sécurité, nous prenons la résistance de calcul à 25MPa. Après la descente des charges, nous obtenons les valeurs des sollicitations au niveau de chaque poteau (effort normal ultime en tête), chaque poutre (moment fléchissant en travée et aux appuis) et chaque semelle isolée (effort normal ultime). Nous pouvons ainsi aisément identifier les poteaux et poutres les plus sollicitées à chaque niveau. •

Etude des poteaux

Le poteau reprenant le plus grand effort normal est le plus sollicité. La figure 5 présente la localisation des quatre poteaux les plus chargés au RDC, localisation faite sur le plan de poutraison du Plancher Haut du RDC. Ces poteaux sont surlignés et numérotés de 1 (le plus chargé) à 4.

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Figure 5 : Localisation des poteaux les plus chargés au RDC

A ce niveau nous nous intéressons aux sections de béton armé des poteaux du RDC. Nous recherchons particulièrement les poteaux dont la section réelle en place est inférieure à 90% de la section calculée lors du pré-dimensionnement. Le tableau 3 donne pour chaque poteau du RDC le numéro correspondant au plan de poutraison, l’effort normal en tête à l’ELU, la section réelle de béton, la section calculée, le ratio, la quantité d’acier nécessaire, entre autres. Tableau 3 : Caractéristiques mécaniques des poteaux du RDC

CARACTERISTIQUES MECANIQUES DES POTEAUX DE FONDATION N° Plan de Poutraison

Nu (kN)

A1 A2 A5 A6 B1 B2 B4

128,77 330,5 367,02 110,91 204,19 439,32 449,53

Section réelle de béton Sr (cm2) 300 300 450 600 300 450 600

Section de béton calculée Sc (cm2) 225 400 400 225 225 400 400

Ratio Sr/Sc

Acier nécessaire Ac (cm2)

Ratio Ac/Sr

Acier (barre de 10)

Acier (barre de 14)

133% 75% 113% 267% 133% 113% 150%

3,14 3,14 4,71 4,71 3,14 4,71 4,71

1,05% 1,05% 1,05% 0,79% 1,05% 1,05% 0,79%

4 4 6 6 4 6 6

3 3 4 4 3 4 4

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N° Plan de Poutraison

Nu (kN)

B5 B6 C1 C2 C4 C5 C6 D1 E2 E4 F5 G6 H3 I6 J1 J2 J4 K1 K2 K3 K5 K6 L1 L2 L3 L5 L6

280,76 249,93 158,88 361,91 329,04 377,15 419,5 130,64 403,07 504,13 150,9 392,38 268,91 461,3 159,72 302,95 437,64 160,3 388,4 442,26 455,8 403,35 109,81 216,43 297,6 253,69 157,55

Section réelle de béton Sr (cm2) 450 600 300 450 450 225 450 300 450 450 225 450 450 450 300 450 450 375 450 450 450 450 375 225 450 450 450

Section de béton calculée Sc (cm2) 400 400 225 400 400 400 400 225 400 400 225 400 400 400 225 400 400 225 400 400 400 400 225 225 400 400 225

Ratio Sr/Sc

Acier nécessaire Ac (cm2)

Ratio Ac/Sr

Acier (barre de 10)

Acier (barre de 14)

113% 150% 133% 113% 113% 56% 113% 133% 113% 113% 100% 113% 113% 113% 133% 113% 113% 167% 113% 113% 113% 113% 167% 100% 113% 113% 200%

4,71 4,71 3,14 4,71 4,71 6,16 4,71 3,14 4,71 4,71 3,14 4,71 4,71 4,71 3,14 4,71 4,71 4,71 4,71 4,71 4,71 4,71 4,71 3,14 4,71 4,71 4,71

1,05% 0,79% 1,05% 1,05% 1,05% 2,74% 1,05% 1,05% 1,05% 1,05% 1,40% 1,05% 1,05% 1,05% 1,05% 1,05% 1,05% 1,26% 1,05% 1,05% 1,05% 1,05% 1,26% 1,40% 1,05% 1,05% 1,05%

6 6 4 6 6 8 6 4 6 6 4 6 6 6 4 6 6 6 6 6 6 6 6 4 6 6 6

4 4 3 4 4 5 4 3 4 4 3 4 4 4 3 4 4 4 4 4 4 4 4 3 4 4 4

D’après les données du tableau 3, chaque poteau du RDC a une section de béton supérieure à 90% de la section obtenue lors du pré-dimensionnement, exception faite du poteau A2 (75%) et du poteau C5 (56%). Pour chacun de ces deux poteaux il est primordial de s’assurer que les ferraillages en place sont suffisants, c’est-à-dire au moins égaux aux ferraillages nécessaires calculés (3,14 cm2 pour le poteau A2 et 6,16 cm2 pour le poteau C5). On remarque que les quatre poteaux les plus chargés au Rez de Chaussée ont tous des sections de béton convenables.

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A titre indicatif, la figure 6 marque en surbrillance les poteaux du RDC de section pleine de béton insuffisante.

Figure 6 : Poteaux du RDC de section de béton insuffisante

A ce niveau, nous disons que les poteaux du RDC ont des sections pleines convenables, donnant un indice* de solidité partielle des poteaux ISpot=94,11%. * Pour apprécier quantitativement la solidité partielle d’un bâtiment, on se propose de définir les indices de solidité partielle suivants : : Indice de solidité partielle des poteaux = ,

: Indice de solidité partielle des poutres =

! " # $

" "#( !

"

" "#(

On admet que la solidité partielle du bâtiment est garantie pour

"% &

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"

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#"%

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&' &# ( # )*+

#"%

≥ ./% et

&" # )*+ ,

≥

./% . La solidité du bâtiment tient compte de la section des éléments, de la résistance du béton et du ferraillage. La solidité du bâtiment est étudiée dans le paragraphe V de ce rapport.

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•

Etudes des poutres

La plupart des poutres du bâtiment et en particulier les poutres du plancher haut du Rez de Chaussée sont de section 15×40 cm, avec une portée n’excédant pas en général 5m. Nous considérons de façon sommaire que la section d’une poutre est convenable si sa quantité d’acier nécessaire est telle que la densité de ferraillage associée n’excède pas 235 kg/m3 (audelà, le béton doit être précontraint). La figure 7 indique sur le plan de poutraison du PH-RDC, les densités de ferraillage nécessaires aux sections de poutre en place.

Figure 7: Densités de ferraillages nécessaires aux sections de poutre en place du PH-RDC

D’après la figure 7 ci-dessus, les densités de ferraillage nécessaires aux sections de poutre en place varient dans l’ensemble de 41.04 kg/m3 à 223.59 kg/m3, bien inférieures au maximum autorisé (235Kg/m3), preuve que les sections de béton sont acceptables pour des ferraillages appropriés. Toutefois, une exception est faite pour la troisième poutre la plus chargée du RDC (désignée 3 sur la figure 7) dont la densité de ferraillage nécessaire à la section de poutre en place est de 311.63Kg/m3 ; cette section de poutre est donc insuffisante . La plupart des

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poutres caractéristiques du PH-RDC étant des poutres-chainage, il n’a pas été possible de vérifier les ferraillages en place à l’aide du détecteur d’armatures. Aussi, nous nous limitons à l’appréciation quantitative de la solidité partielle des poutres du bâtiment à travers l’indice de solidité partielle des poutres ISPpout. Le tableau 4 rappelle les éléments de détermination de l’indice de solidité partielle du bâtiment. Tableau 4 : Indice de solidité partielle du bâtiment

Nombre total au RDC Nombre d’éléments de section de béton convenable Indice de solidité (%)

Poteaux 34 32

Poutres 63 62

94,11 > 90

98,41 > 90

Sur la base des résultats de l’étude faite sur les poteaux et poutres du RDC, nous disons que la solidité du bâtiment est garantie, sous réserve de la validation des ferraillages en place et de résistances résiduelles de béton suffisantes. La partie V de ce rapport consacrée à la solidité du bâtiment complète l’étude présentement faite, par le renseignement des ferraillages réels existants dans les poteaux caractéristiques du RDC ainsi que l’exploitation des résultats des tests de résistance des bétons obtenus au scléromètre.

IV.

VERIFICATION DE LA STABILITÉ DU BATIMENT

Nous le rappelons, la stabilité d’un bâtiment est étroitement liée à la stabilité des fondations dont le problème majeur est la différence de tassement de sol qui peut être générée par la contrainte transmise au sol par les fondations dépendant de la charge associée. Dans le cas du bâtiment objet de notre expertise technique, les fondations sont constituées de semelles isolées. La surface de chaque semelle doit être suffisamment grande pour mobiliser au niveau du sol une contrainte inférieure à la contrainte admissible (donnée du rapport géotechnique). En plus, la hauteur de la semelle doit être suffisante pour satisfaire la condition de rigidité de la semelle et la condition de non poinçonnement de la semelle par le poteau, garantissant

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ainsi une bonne transmission des contraintes du poteau au sol de fondation et une réaction constante du sol de fondation sous la semelle. Afin de vérifier la stabilité des fondations du bâtiment, nous avons dimensionné les semelles des fondations et avons par la suite procéder au sondage d’une semelle caractéristique à fin de comparer la géométrie (section en plan, hauteur) réelle de la semelle avec la géométrie nécessaire obtenue lors du dimensionnement.

IV.1 Calcul des fondations Pour le calcul des fondations, nous avons exploité les données du rapport d’études de sol du bâtiment, produit par le laboratoire GEO WATER ENGINEERING. Ce rapport donne une contrainte admissible du sol de 1bar à 1,5 m de profondeur. La synthèse partielle des valeurs de capacités portantes admissibles tirée du rapport d’études de sol est donnée dans le tableau 5. Tableau 5 (tiré du rapport d’études des sols)

SYNTHESE PARTIELLE DES VALEURS DE CAPACITES PORTANTES ADMISSIBLES EN BARS EN FONCTION DE LA PROFONDEUR D'ANCRAGE SUR LES 10 PREMIERS METRES :

PROFONDEURS D'ANCRAGE

0.5m 1m 1.5m 2m 2.5m 3m 3.5m 4m 4.5m 5m 5.5m

SONDAGE SPD1(Qadm en bars)

SONDAGE SPD2(Qadm en bars)

SONDAGE SPD3(Qadm en bars)

0,7 1 1 0,9 1,55 5,25 11,65 4,9 6,85 7,75 5,15

0,35 0,3 1 1,55 1,55 9,6 3,2 3,55 4,35 6,2 7,25

0,7 1,3 1,65 1,85 1,85 2,3 2 3,25 2,45 2,05 2,55

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6m 6.5m 7m 8m 9m 10m

4,65 6,9 6,75 5,85 8 5,55

3,45 4,15 4,65 8,4 4,45 6,4

3,45 6,4 3,95 4,65 3,35 2,3

Après la descente des charges et le calcul des fondations du bâtiment en semelle isolées, nous obtenons les géométries de semelles données par la figure 8 et reprises dans le tableau 6.

Figure 8 : Sections en plan calculées des semelles de fondation

D’après la figure 8, les sections calculées des semelles du bâtiment varient de 105×105cm à 235×235cm. Il s’agit des sections obtenues lors du pré-dimensionnement et qui sont susceptibles de varier de +/- 5% au cours du dimensionnement complet. Elles sont donc exactes à 95%. La semelle du poteau le plus chargée nécessite une section en plan de 235×235cm, tandis que les trois autres poteaux les plus chargés (2, 3, 4 sur la figure 5)

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nécessitent tous des semelles de section de 220×220cm. Le tableau 6 reprend les valeurs des sections en plan des semelles obtenues lors du pré-dimensionnement. Tableau 6 : Sections en plan calculées des semelles de fondations

Semelle

Géométrie en plan

Semelle

Géométrie en plan

N°

(cm x cm)

N°

(cm x cm)

A1

110 X 110

F5

120 x 120

A2

185 X 185

G6

200 X 200

A5

195 X 195

H3

165 x 165

A6

105 X 105

I6

220 x 220

B1

140 X 140

J1

125 X 125

B2

215 X 215

J2

175 X 175

B4

220 X 220

J4

215 X 215

B5

170 X 170

K1

125 X 125

B6

160 X 160

K2

200 X 200

C1

125 X 125

K3

215 X 215

C2

195 X 195

K5

220 X 220

C4

220 X 220

K6

205 X 205

C5

195 X 195

L1

105 X 105

C6

210 x 210

L2

145 X 145

D1

115 x 115

L3

175 X 175

E2

205 x 205

L5

160 X 160

E4

235 x 235

L6

125 X 125

Il s’agit par la suite de vérifier à travers des fouilles de reconnaissance que les semelles en place ont des dimensions correspondant aux dimensions calculées.

IV.2 Fouilles de reconnaissance sur le terrain L’idéal aurait été de procéder à la vérification des dimensions de la semelle la plus sollicitée du bâtiment ; cela n’a pas été possible car la semelle concernée se trouve dans le salon du propriétaire. Il a donc été question de choisir une semelle caractéristique dont la fouille cause

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le moins de désagrément possible pour les occupants. Aussi, notre choix s’est porté sur la quatrième semelle la plus sollicité (semelle B4) dont la charge est de 89% celle de la semelle la plus chargée. Les images de la figure 9 montrent l’exécution des fouilles jusqu’à la semelle.

Figure 9.a : Démolition du dallage au marteau-piqueur

Figure 9.b : fouilles en puits

Figure 9.c : Repérage de la semelle

Figure 9.d : Profondeur d’ancrage

Figure 9 : Exécution des travaux de sondage de la quatrième semelle la plus chargée

La semelle est repérée à une profondeur d’ancrage de 180cm. Elle a une section en plan 150×240cm, avec une épaisseur de 30cm.

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IV.3 Vérification de la stabilité des fondations Le tableau 7 présente une comparaison des dimensions réelles de la semelle auscultée avec les dimensions calculées lors du dimensionnement complet de la semelle. Tableau 7 : Caractéristiques de la semelle auscultée

N°

Semelle B4

1

Section réelle (cm×cm)

150×240

2

Section calculée (cm×cm)

210×210

3

Hauteur réelle (cm)

30

4

Hauteur Calculée (cm×cm)

50

D’après les résultats du tableau 7, la semelle B4 a une section en plan inférieure à la section nécessaire (81.63%) ; de plus, la hauteur réelle de la semelle est inférieure à la hauteur nécessaire pour satisfaire à la condition de rigidité et il y a de fait risque de poinçonnement de la semelle par le poteau. Sans nuire à la généralité, nous rappelons ci-dessous les équations traduisant la condition de rigidité et la condition de non-poinçonnement de la semelle par le poteau. Condition de rigidité : Condition de non poinçonnement :

78#

ℎ > min 6 C=

D

E

9

minM0,39; 0,55Q = 0,39 semelle non rigide (0,62 ; 0,68) =0,75 pour fc28=25MPa

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Condition de non poinçonnement de la

C < C(%

semelle Vérification du non poinçonnement de la semelle

Condition satisfaite en considérant un béton de 25MPa

D’après les informations recueillies du propriétaire de l’immeuble, l’on n’a pas différencié les poteaux lors de la construction du bâtiment. Cela est davantage vrai que pratiquement tous les poteaux du bâtiment initial (la partie de la construction située entre les axes 1 et 2 des plans de poutraison a été exécutée bien après le reste de la construction ; le terme bâtiment initial s’applique donc à la première partie de la construction, située entre les axes 2 et 7 des plans de poutraison) ont des sections de 15×30cm, même les poteaux les moins chargés. Aussi, il serait logique de supposer qu’il en va de même pour toutes les semelles du bâtiment initial. Nous supposons ainsi que toutes les semelles de la première construction ont la même géométrie que celle de la semelle B4, soit des semelles de 150×240×30 (cm). La hauteur insuffisante des semelles rend toutefois faible la rigidité de la fondation qui se comporterait d’avantage comme une fondation souple. A ce niveau nous disons que le bâtiment objet de notre expertise technique est construit et occupé depuis douze ans et ne présente aucun désordre structurel (fissure évolutive, inclinaison), qui indiquerait un tassement différentiel important; de plus, la semelle investiguée (quatrième semelle la plus chargée et proche à 89% de la semelle la plus chargée) a une section en plan proche de la section calculée. Cette section serait généralisée à l’ensemble des semelles du bâtiment. De fait, la stabilité de la construction est assurée à long terme.

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V.

VERIFICATION DE LA SOLIDITÉ DU BATIMENT

La solidité d’ensemble du bâtiment ou de ses éléments structurels (poteau, poutre, poutrelle, fondation) peut tenir compte de trois éléments : la section de béton nécessaire à chaque élément obtenue après prédimensionnement, la section d’acier nécessaire déterminée lors du dimensionnement complet, et la résistance du béton à 28 jours qui est une hypothèse de calcul. Dans la partie de ce rapport consacrée à la descente des charges, nous nous sommes intéressés aux sections de béton des éléments structurels poteaux-poutres, et nous avons notamment à ce niveau défini les indices de solidité partielle du bâtiment. Par la suite il était question de vérifier les deux autres éléments qui déterminent la solidité : la section d’acier et la résistance résiduelle du béton. A cet effet, nous avons procédé sur le terrain à une campagne d’auscultation au scléromètre et au détecteur d’armatures afin de déterminer respectivement les résistances résiduelles des bétons et les ferraillages en place. Les mesures sur le terrain se sont effectuées sur les poteaux et poutres du bâtiment qui étaient accessibles (poteaux et poutres non enduits pour les essais au scléromètre, poteaux caractéristiques d’au moins deux faces accessibles pour le détecteur d’armatures)

V.1 Campagne d’auscultation au scléromètre Le scléromètre est un appareil de contrôle non-destructif de la qualité des ouvrages en béton. Il permet d’évaluer la résistance à la compression des structures étudiées. Son fonctionnement repose sur la mesure de la hauteur de rebond d’une masse après son impact sur la surface à tester. La valeur de rebond mesurée est liée, de façon empirique, à la résistance à la compression de la structure : plus la dureté superficielle est forte, plus l’énergie élastique retransmise à la masse en mouvement sera importante et plus la valeur de rebond sera élevée. Les essais obéissent à la norme NF P 18-417 et EN 12504-2. La figure 10 montre le déroulement des tests de résistance au scléromètre.

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Figure 10-a : Test au scléromètre sur un poteau

Figure 10-b : Lecture de l’indice sclérométrique Figure 10 : Test de la résistance du béton des poteaux et poutres du bâtiment au scléromètre

Les résultats détaillés des tests au scléromètre sont donnés en annexe à ce document. Le tableau 8 synthétise les résultats obtenus. Tableau9 : Résistance des bétons des poteaux et poutres du bâtiment

Résistance résiduelle (MPa)

Poteaux

Poutres

RDC

31,31

35,70

Etage 1

32,19

37,98

Etage 2

31,45

28,85

Moyenne

31,65

34,17

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Contre toute attente, les résistances résiduelles obtenues des bétons de l’immeuble sont très élevées pour une telle construction (bâtiment courant du quartier), allant de 31,65 MPa pour les poteaux à 34,17 MPa pour les poutres. Ces résultats sont semblables à ceux obtenus par le laboratoire GEO WATER ENGINEERING sur le même bâtiment. Aussi à ce niveau, les valeurs de résistances étant toutes supérieures à l’hypothèse de calcul d’un béton B25, la solidité des poteaux et poutres du bâtiment est assurée à long terme.

V.2 Détection des armatures en place Le test de détection s’effectue par un moyen non destructif à travers l’utilisation d’un détecteur d’armatures sophistiqué de dernière technologie. Le détecteur d’armature est principalement utilisé pour tester la structure en béton armé et est capable de mesurer avec précision la position des barres, l'épaisseur de la couverture et le diamètre des barres sur la surface en béton armé. La position des armatures, l'espacement et l'épaisseur de la couverture sont affichés en temps réel sur un écran couleur de 3.2 pouces. Après divers réglages, le test s’effectue simplement en déplaçant l’appareil sur la surface de l’élément d’ouvrage perpendiculairement à la direction des barres à détecter. Le détecteur d’armatures de CONTEC Sarl a fait l’objet d’une communication technique lors de l’assemblée générale de l’Ordre National des Ingénieurs de Génie Civil (ONIGC) session de février 2020. Il a par ailleurs été sollicité sur plusieurs projets d’envergure dont la construction d’un ponton au Duc d’ Albe sis au Port Autonome de Douala.

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Figure 11 : Utilisation du détecteur d’armature pour l’expertise d’un ponton au PAD

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Nous rappelons l’utilisation faite du détecteur d’armature dans le cadre de notre expertise technique : − Le détecteur d’armature nous a servis à l’identification de l’emplacement des poteaux intégrés du bâtiment, ainsi que celui des poutres-chainage, ce qui nous a permis de reconstituer les plans de poutraison du bâtiment. − Le détecteur d’armatures nous a servis à la détermination des ferraillages réels existants dans les poteaux et poutres de l’immeuble. Nous nous sommes intéressés particulièrement aux poteaux caractéristiques du RDC. Les images qui suivent présentent le déroulement des mesures à l’aide du détecteur d’armatures.

Figure 12 : Calibration de l’appareil

Figure13 : Détection d’une barre

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Figure 14 : Calcul et indication du diamètre de la barre

Les ferraillages en place ont été déterminés sur quelques poteaux du RDC. L’utilisation du détecteur d’armature sur un élément de structure nécessite en principe un libre accès à toutes les faces de l’élément. Aussi, la configuration architecturale du RDC, notamment la présence de murs sur les faces des poteaux n’a pas rendu possible l’investigation de tous les poteaux caractéristiques visés. Notre investigation a donc été limitée aux quelques poteaux caractéristiques ci-après : − Poteau E4 (1er poteau le plus chargé) ; − Poteau B4 (4ème poteau le plus chargé) ; − Poteau C5 (unique poteau de section de béton insuffisante de 15×15 cm) ; − Poteau C4. Le tableau 10 présente une comparaison des sections d’aciers nécessaires aux sections en place déterminées à l’aide du détecteur d’armature.

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Tableau 10 : Vérification du ferraillage dans quelques poteaux caractéristiques du RDC

Poteau E4

Poteau B4

Poteau C5

Poteau C4

Section d’acier calculée Sc (cm2)

4,71

4,71

6,16

4,71

Section d’acier en place Sp (cm2)

12,44

12,44

6,16

12,44

WXYZ[ \

264%

264%

100%

264%

^

]

D’après les résultats du tableau 10 les sections d’acier en place dans les poteaux caractéristiques investigués sont surabondantes (ratio allant jusqu’à 264%) par rapport aux sections d’aciers nécessaires. Aussi, le ferraillage en place dans le poteau C5 permet de palier à l’insuffisance de la section de béton mentionnée dans le tableau 6.

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VI.

CONCLUSION ET RECOMMANDATIONS

Dans le cadre de l’expertise technique de l’immeuble R+2 situé à PK9, dont le promoteur est Monsieur NKENGMOUE Emmanuel, notre approche a été de vérifier parallèlement la stabilité des fondations en place et la solidité des éléments structurels, les poteaux et les poutres notamment. Après avoir reconstitué par relevés sur le terrain les plans de poutraison des différents planchers du bâtiment, nous avons dimensionné les poteaux et poutres. Nous avons ainsi pu comparer les sections de béton obtenues, avec les sections réelles en place. Ensuite, nous avons calculé les fondations en semelles isolées du bâtiment et avons mené des fouilles au droit d’une semelle caractéristique afin de vérifier la géométrie obtenue lors du calcul. En fin, au cours d’une campagne d’auscultation in situ , nous avons investigué quelques poteaux et poutres du bâtiment et nous avons déterminé leurs résistances résiduelles ainsi que les ferraillages en place, par des méthodes non destructives : le scléromètre a servi à déterminer les résistances résiduelles des bétons et un détecteur d’armature de dernière génération a permis de déterminer les ferraillages en place. Concernant la solidité du bâtiment : de manière générale, les poteaux et poutres présentent des sections de béton et d’acier supérieures aux sections nécessaires. Les bétons quant à eux ont des résistances résiduelles moyennes très élevées (31,65 MPa pour les poteaux et 34,17 MPa pour les poutres) ; ces résultats sont semblables à ceux obtenus par le laboratoire GEO WATER ENGINEERING au droit du même bâtiment. A ce niveau, la solidité du bâtiment est assurée à long terme. Concernant la stabilité du bâtiment : il est construit et occupé depuis douze ans et ne présente aucun désordre structurel (fissure évolutive, inclinaison), qui indiquerait un tassement différentiel pendant; de plus, la semelle investiguée (4ème semelle la plus chargée et proche à 89% de la 1ère semelle la plus chargée) a une section en plan proche de la section calculée. Cette section serait générale à l’ensemble des semelles moins chargées du bâtiment. De fait, la stabilité de la construction est assurée à long terme. Le présent rapport est rédigé par l’ingénieur de génie civil POUASSI DANIEL GABIN (Mle ONIGC 19-2386) pour le compte de CONTEC SARL. Fait à Douala le 19 mai 2020

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ANNEXES Liste des annexes •

Annexe 1 : plan de poutraison du PH RDC

•

Annexe 2 : plan de poutraison du PH Etage 1

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Annexe 3 : plan de poutraison (chainage haut) Etage 2

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Annexe 4 : Résultats des tests au scléromètre des poteaux du RDC

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Annexe 5 : Résultats des tests au scléromètre des poteaux de l’étage 1

•

Annexe 6 : Résultats des tests au scléromètre des poteaux de l’étage 2

•

Annexe 7 : Résultats des tests au scléromètre des poutres du RDC

•

Annexe 8 : Résultats des tests au scléromètre des poutres de l’étage 1

•

Annexe 9 : Résultats des tests au scléromètre des poutres de l’étage 2

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