Rapport de Stage Etude Batiment R+3 [PDF]

Zitiervorschau

Stage ingénieur Spécialité : génie civil Option : Bâtiments et travaux publics

Dimensionnement béton armé d’un immeuble R+3

Fait par:

………….

Encadré par :

…………….. Juillet et Août 2015

Dimensionnement béton armé d’un bâtiment R+3

Remerciements

Toute ma gratitude, grâce et remerciement vont à dieu le tout puissant qui m’a donné la force, la patience, le courage et la volonté pour élaborer ce travail.

Je tiens à adresser mes vifs remerciements et ma sincère gratitude à toutes les personnes qui ont participé de près ou de loin à la réussite et au bon déroulement de ce stage. Je tiens tout d’abord à remercier Monsieur ………..… pour avoir eu l’amabilité de m’accueillir, et de me permettre de mener à bien mon travail. Mes remerciements également à Monsieur ………….. de m’avoir encadrée, fournie de précieux conseils et recommandations et pour la sollicitude avec laquelle il a suivi et guidé ce travail. Mes sincères remerciements à tous le personnel du bureau d’étude ……….. pour leurs soutiens et leurs aides.

Toute ma gratitude va à tous les enseignants qui ont contribué à ma formation.

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Dimensionnement béton armé d’un bâtiment R+3

Sommaire Ce présent rapport traite un projet de stage d’été. L’objet visé par ce projet est de concevoir et dimensionner, en béton armé, un immeuble R+3 avec une Mezzanine pour usage d’habitation. L’immeuble est composé de deux parties séparées par un joint permanant pour éviter d’avoir des poutres de grandes portées, la présente étude va traiter l’un des deux blocs seulement. La surface du terrain construite est 307.4 m², sur une hauteur de 17.4 m, le bâtiment a une forme simple d’un rectangle d’une largeur

et une longueur de

.

Les règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé aux états limites (B.A.E.L 91 modifié 99) sont utilisées dans ce projet. Les calculs sont effectués en intégrons les règles de construction basées sur les états limites : les états limites ultimes dont le dépassement entraine à l ruine de la structure, et les états limites de service dont le non respect menace la durabilité de l’ouvrage ou contrarie les conditions d’exploitation habituelles. La descente des charges sur les semelles isolées a donné des surfaces raisonnables mais en certain cas, le choix d’un radier au lieu de deux semelles juxtaposées est jugé plus économique et pratique, et pour ne pas dépasser le contour de la propriété, la mise en place de semelles excentrées sur tout le périphérique du bâtiment est la seule solution, ces dernières sont stabilisées par des longrines de redressement. Une étude sismique est menée également tout en respectant le règlement parasismique marocain (RPS2011), afin de vérifier la stabilité de l’ouvrage et sa résistance. La présente étude est finalisée par des tableaux récapitulatifs qui résument les calculs sur tous les éléments de cet ouvrage.

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Dimensionnement béton armé d’un bâtiment R+3

Table de matière Remerciements................................................................................................................................................................................. 2 Sommaire.......................................................................................................................................................................................... 3 Table de matière............................................................................................................................................................................... 4 Liste des tableaux ............................................................................................................................................................................. 9 CHAPITRE I : PRESENTATION GENERALE DU PROJET ..................................................................................................................... 10 I.

Présentation du bureau d’études ........................................................................................................................................... 11

1.

Fiche technique ...................................................................................................................................................................... 11

2.

Présentation du Département Génie Civil.............................................................................................................................. 11

3.

Organigramme de l’entreprise ............................................................................................................................................... 12

II.

Présentation du projet ........................................................................................................................................................... 13

1.

Introduction ............................................................................................................................................................................ 13

2.

Caractéristique géométrique.................................................................................................................................................. 14

3.

Fiche technique : bloc I ........................................................................................................................................................... 14

Conclusion ...................................................................................................................................................................................... 14 CHAPITRE II : HYPOTHESES DE CALCUL, CONCEPTION ET MATERIAUX ......................................................................................... 15 I.

Hypothèses de calcul .............................................................................................................................................................. 16

II.

Conception.............................................................................................................................................................................. 16

1.

Définition ................................................................................................................................................................................ 16

III.

Caractéristiques des matériaux .......................................................................................................................................... 17

1.

Le Béton .................................................................................................................................................................................. 17

1.1

Consistance ......................................................................................................................................................................... 17

1.2

Résistances ......................................................................................................................................................................... 17

1.3

Déformations longitudinales du béton .............................................................................................................................. 18

1.4

Coefficient de Poisson ........................................................................................................................................................ 18

1.5

Modèle de calcul ................................................................................................................................................................ 18

2.

Les aciers ................................................................................................................................................................................ 19

2.1.

Caractéristiques mécaniques ............................................................................................................................................. 19

2.2.

Contrainte limite de calcul.................................................................................................................................................. 20

2.3.

Classification des aciers pour le béton armé ...................................................................................................................... 21

IV.

Renseignements géotechniques......................................................................................................................................... 21

Conclusion ...................................................................................................................................................................................... 21

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Dimensionnement béton armé d’un bâtiment R+3 CHAPITRE III : EVALUATION DES CHARGES ET PRE DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS STRUCTURAUX.................................... 22 I.

Pré dimensionnement des éléments structuraux .................................................................................................................. 23

1.

Dalle en corps-creux ............................................................................................................................................................... 23

2.

Dalle pleine ............................................................................................................................................................................. 23

3.

Poutres.................................................................................................................................................................................... 23

II.

Evaluation des charges ........................................................................................................................................................... 24

1.

Charges permanentes............................................................................................................................................................. 24

1.1

L’acrotère............................................................................................................................................................................ 24

1.2

La terrasse .......................................................................................................................................................................... 24

1.3

étage courant ..................................................................................................................................................................... 25

1.4

Murs.................................................................................................................................................................................... 25

1.5

Escaliers .............................................................................................................................................................................. 25

2.

Charges d’exploitation : .......................................................................................................................................................... 27

CHAPITRE III : DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS EN BETON ARME ......................................................................................... 28 I.

Poteau..................................................................................................................................................................................... 29

1.

introduction ............................................................................................................................................................................ 29

2.

Sollicitation à considérer ........................................................................................................................................................ 29

3.

Longueur de flambement

4.

Elancement ............................................................................................................................................................................. 30

5.

Armatures longitudinales ....................................................................................................................................................... 30

6.

Sections extrêmes .................................................................................................................................................................. 31

7.

Espacement maximum ........................................................................................................................................................... 31

8.

Armatures transversales......................................................................................................................................................... 31

.................................................................................................................................................. 30

8.1.

Diamètre minimal ............................................................................................................................................................... 31

8.2.

Espacement ........................................................................................................................................................................ 31

9.

Longueur de recouvrement .................................................................................................................................................... 31

10.

Disposition parasismique ................................................................................................................................................... 32

11.

Ferraillage du poteau A4 .................................................................................................................................................... 33

11.1.

emplacement .................................................................................................................................................................. 33

11.2.

descente de charge......................................................................................................................................................... 33

11.3.

Calcul des armatures ...................................................................................................................................................... 33

11.4.

Vérification à L’ELS ......................................................................................................................................................... 35

11.5.

Plan d’exécution ............................................................................................................................................................. 35

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Dimensionnement béton armé d’un bâtiment R+3 11.6.

Plan d’exécution du poteau A4 ...................................................................................................................................... 36

II.

Calcul des poutres .................................................................................................................................................................. 36

1.

Méthode du calcul .................................................................................................................................................................. 36

2.

Principe de la méthode........................................................................................................................................................... 36

3.

Application de la méthode ..................................................................................................................................................... 37

3.1

Charges appliquées............................................................................................................................................................. 37

3.2

Moments sur appuis ........................................................................................................................................................... 37

3.3

Effort tranchant .................................................................................................................................................................. 38

3.4

Le moment de flexion maximal en travée .......................................................................................................................... 38

4.

Etude d’une poutre continue ................................................................................................................................................. 38

4.1

Emplacement de la poutre ................................................................................................................................................. 38

4.2

représentation de la poutre étudiée .................................................................................................................................. 39

4.3

évaluation des charges et pré dimensionnement .............................................................................................................. 39

Conclusion ...................................................................................................................................................................................... 48 Chapitre V : Dimensionnement des fondations ............................................................................................................................. 49 I.

Introduction ............................................................................................................................................................................ 50

II.

Choix des fondations .............................................................................................................................................................. 50

III.

Semelle isolée ..................................................................................................................................................................... 50

1.

Données de calcul ................................................................................................................................................................... 51

2.

Coffrage de la semelle ............................................................................................................................................................ 51

3.

Calcul du ferraillage ................................................................................................................................................................ 52

3.1

Armatures principales ........................................................................................................................................................ 52

3.2

Encrage des armatures ....................................................................................................................................................... 52

3.3

la hauteur en rive ............................................................................................................................................................... 53

3.4

plan d'exécution ................................................................................................................................................................. 53

IV.

Semelle excentrée .............................................................................................................................................................. 53

1.

Introduction ............................................................................................................................................................................ 53

2.

Données de calcul ................................................................................................................................................................... 54

3.

Modélisation du problème ..................................................................................................................................................... 54

le cas étudiée peut être représenté comme suit : ............................................................................................................................ 54 3.1

détermination des résultantes

3.2

Détermination des efforts internes .................................................................................................................................... 56

4.

et

............................................................................................................................ 55

Ferraillage des éléments......................................................................................................................................................... 57

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Dimensionnement béton armé d’un bâtiment R+3 4.1

Ferraillage de la longrine .................................................................................................................................................... 57

4.2

Ferraillage de la semelle excentrée .................................................................................................................................... 59

Conclusion ...................................................................................................................................................................................... 60 Chapitre V : Etude dynamique ........................................................................................................................................................ 61 I.

présentation du Règlement parasismique Marocain ............................................................................................................ 61

1.

Définition et objectifs ............................................................................................................................................................. 61

2.

Conception parasismique & systèmes de contreventement ................................................................................................. 62

2.1

Système de portiques ......................................................................................................................................................... 62

2.2

Système de voiles ............................................................................................................................................................... 62

2.3

Système mixte voiles-portiques ......................................................................................................................................... 62

3.

Méthode de calcul : Méthode sismique équivalente ............................................................................................................. 63

3.1

Introduction sur les approches de calcul sismique ............................................................................................................ 63

3.2

Principe de la méthode statique équivalente .................................................................................................................... 64

II.

Application de la méthode ..................................................................................................................................................... 70

1.

Evaluation de l’effort sismique ............................................................................................................................................... 70

2.

Répartition verticale de la force sismique .............................................................................................................................. 71

3.

Vérifications de la sécurité et de la fonctionnalité ................................................................................................................. 72

3.1

Vérifications de la stabilité ................................................................................................................................................. 72

3.2

Vérification des déformations ............................................................................................................................................ 73

Conclusion ...................................................................................................................................................................................... 74 ANNEXE I : ....................................................................................................................................................................................... 76 ANNEXE II:CONCEPTION ................................................................................................................................................................. 77 ANNEXE II:DESCENTE DES CHRGES ................................................................................................................................................. 78

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Dimensionnement béton armé d’un bâtiment R+3

Liste des figures Figure I.3.1.: Organigramme de l’entreprise .................................................................................................................................. 12 Figure II.1.1.: façade principale du bâtiment ................................................................................................................................. 14 Figure III.1.3.1.: Diagramme parabole- rectangle........................................................................................................................... 19 Figure III.2.1.:Loi de comportement de l’acier ............................................................................................................................... 20 Figure II.1.5.1: éléments d’escalier................................................................................................................................................. 26 Figure I.10.1.: zone critique d’un poteau ....................................................................................................................................... 32 Figure I.10.2.: espacement maximum ............................................................................................................................................ 32 Figure I.11.1.: emplacement du poteau A4 .................................................................................................................................... 33 Figure I.11.2.: coupe transversale du poteau A4............................................................................................................................ 35 Figure I.11.1.: coupe longitudinale du poteau A4 .......................................................................................................................... 35 Figure I.11.3.: coupe longitudinale du poteau A4 pour tous les niveaux ....................................................................................... 36 Figure II.4.1.: coupe longitudinale du poteau A4 pour tous les niveaux ........................................................................................ 39 Figure II.4.2.: modélisation de la poutre étudiée ........................................................................................................................... 39 Figure II.4.3.: zone critique d’une poteau ...................................................................................................................................... 48 Figure I.1.: position des semelles étudiées..................................................................................................................................... 50 Figure IV.1.2.: semelle excentrée décalée et poutre...................................................................................................................... 54 Figure IV.1.1.: semelle excentrée longrine ..................................................................................................................................... 54 Figure IV.3.1.: modélisation du problème ...................................................................................................................................... 55 Figure IV.3.2.: répartition des charges ........................................................................................................................................... 56 Figure IV.3.3.: diagramme des moments ....................................................................................................................................... 57 Figure IV.3.4.: diagramme d’effort tranchant ................................................................................................................................ 57 Figure IV.3.3.: ferraillage de la longrine ......................................................................................................................................... 60 Figure IV.3.3.: ferraillage de la semelle excentrée ......................................................................................................................... 60 Figure I.3.1.: procédure du calcul sismique .................................................................................................................................... 63 Figure I.3.2.: répartition du plancher du 3ème étage .................................................................................................................... 67 Figure II.21.: répartition de l’effort sismique ................................................................................................................................. 71 Plan d’architecture : étage courant ................................................................................................................................................ 76 Plan d’architecture : La terrasse ..................................................................................................................................................... 76 Plan d’architecture: Mezzanine ...................................................................................................................................................... 76 Plan d’architecture: RDC................................................................................................................................................................. 76 Plan d’architecture: fondations ...................................................................................................................................................... 76 Plan haut du dernier étage ............................................................................................................................................................. 77 Plan haut d’étage courant .............................................................................................................................................................. 77 Plancher bas du Mezzanine ............................................................................................................................................................ 77 Plancher haut du RDC ..................................................................................................................................................................... 77

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Dimensionnement béton armé d’un bâtiment R+3

Liste des tableaux Tableau II.2.1. : Géométrie ............................................................................................................................................................. 14 Tableau II.3.1. : Fiche technique..................................................................................................................................................... 14 Tableau II.1.1. : Les Charges de l’acrotère par mètre linéaire ........................................................................................................ 24 Tableau II.1.2.1.: Charges du plancher terrasse par mètre carré .................................................................................................. 24 Tableau II.1.3.1.: Charges du plancher étage courant par un mètre carré .................................................................................. 25 Tableau II.1.5.1: dimensions d’escalier .......................................................................................................................................... 26 Tableau II.1.5.1: poids d’escalier .................................................................................................................................................... 27 Tableau II.1.5.1: charges d’exploitation ......................................................................................................................................... 27 Figure I.2.1: coefficients de majoration.......................................................................................................................................... 29 Tableau I.11.1.: ferraillage du poteau A4 ...................................................................................................................................... 36 Tableau II.4.1.: évaluation des charges .......................................................................................................................................... 40 Tableau II.4.2.: calcul des moments et charges et l’ELS ................................................................................................................. 40 Tableau II.4.3.: calcul des moments et charges à l’ELU .................................................................................................................. 41 Tableau II.4.4.: section d’acier nécessaire pour chaque travée ..................................................................................................... 44 Tableau II.4.5.: section d’acier nécessaire pour chaque appui ...................................................................................................... 46 Tableau III.3.1.: valeurs de ..................................................................................................................................................... 52 Figure III.3.1.: ferraillage de la semelle dans le sens B ................................................................................................................... 53 Figure III.3.2.: ferraillage de la semelle dans le sens B ................................................................................................................... 53 Tableau I.3.1.: calcul du centre de masse...................................................................................................................................... 67 Tableau I.3.2.: calcul du centre de torsion ..................................................................................................................................... 68 Tableau I.3.3.: variation de la masse et de la rigidité ..................................................................................................................... 68 Tableau II.1.1.: calcul de la force sismique ..................................................................................................................................... 71 Tableau II.2.1.: répartition e l’effort normal latéral ....................................................................................................................... 72 Tableau II.3.1.: vérification du renversement suivant X................................................................................................................. 73 Tableau II.3.2.: vérification du renversement suivant Y ................................................................................................................. 73 Tableau II.3.3.: vérification des déformations suivant X et Y ......................................................................................................... 74 Descente des charges : 2ème étage ............................................................................................................................................... 79 Descente des charges : 3ème étage ............................................................................................................................................... 79 Descente des charges : 1ère étage ................................................................................................................................................. 79 Descente des charges : Mezzanine................................................................................................................................................. 79 Descente des charges : RDC ........................................................................................................................................................... 79 Les poteaux : 3ème étage............................................................................................................................................................... 79 Les poteaux: 2ème étage................................................................................................................................................................ 79 Les poteaux : 1ère étage ................................................................................................................................................................ 79 Les poteaux: Mezzanine ................................................................................................................................................................. 79 Les poteaux: RDC ............................................................................................................................................................................ 79

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CHAPITRE I : PRESENTATION GENERALE DU PROJET Ce présent chapitre est consacré à la présentation d’organisme d’accueil, et une aperçue générale sur le bâtiment étudié en présentant les dimensions, la fiche technique, et les plans d’architecture de base.

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Dimensionnement béton armé d’un bâtiment R+3

I. Présentation du bureau d’études Le bureau d’études « ………... » est une société anonyme à responsabilité limitée créée en 1992, il a avec un effectif d’environ 30 personnes.

1. Fiche technique Raison sociale : Bureau d’Etudes et de suivie des travaux de génie civil Acronyme : ……….. Année de fondation : …… Forme juridique : …….. Téléphone : ……. Fax : ……. Siège social : ……………..

2. Présentation du Département Génie Civil Le bureau d’études comporte actuellement trois départements :  Département Administratif : chargé de la direction et la gestion du bureau ;  Département Topographie : chargé des différentes études topographiques ;  Département Génie Civil : chargé de l’étude et du suivi des projets routiers, hydrauliques et de bâtiments. Le département Génie Civil est chargé essentiellement de l’étude et l’élaboration des projets de béton armé, hydraulique, réseaux divers, routes et ouvrages d’art.Ses principales missions sont:       

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Etude de bâtiment et établissement de plans de béton armé ; Etude de charpente métallique ; Etablissement des plans de réseaux divers ; Etude des projets d’alimentation en eau potable et d’assainissement ; L’élaboration de métrés ; Etablissement des marchés des travaux ; Etablissement des décomptes et étude routière d’ouvrage d’art.

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Dimensionnement béton armé d’un bâtiment R+3

3. Organigramme de l’entreprise Le bureau d’étude …………….. est composé d’un département génie civil, qui présente trois services : le service hydraulique, service bâtiment et le service routes. Les trois services de ce département sont reliés au département administratif et le service d’archive.

Figure I.3.1.: Organigramme de l’entreprise

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II. résentation du projet 1.

Introduction Ce projet représente le BLOC I du complexe résidentielle ……. situé à OURBIAA, ville de …….. , ce dernier contient :     

Plusieurs Blocs composés d’immeubles de type R+3 ; Une mosquée ; Une école ; Des parkings ; Et d’autres équipements d’intérêt public.

Dans cet étude nous intéressons à un immeuble de type habitat composé d’un réez-de chaussée compris une Mezzanine, et trois étages courants. Les niveaux sont disposés comme suit :  Un RDC de 5,8 m de hauteur, contenant une mezzanine de 2,9 m de hauteur ;  Tous les étages allant du 1er jusqu’au 3ème ont une hauteur de 3.0 m destinés à un usage habitat ;  Une terrasse accessible.

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2. Caractéristique

Figure II.1.1.: façade principale du bâtiment

géométrique

17,4 20,5 10,4

Hauteur totale (m) Longueur (m) Largeur (m) Tableau II.2.1. : Géométrie

3. Fiche technique : bloc I Projet

…………

Situation

……………

Mètre d’ouvrage

……………..

Bureau d’étude

………………….. Tableau II.3.1. : Fiche technique

Conclusion Dans ce chapitre nous avons défini présenter dans un premier lieu l’organisme d’accueil, puis nous avons défini avec précision notre projet, les autres vues du bâtiment ainsi que les plans d’architecture sont mentionnés sur l’annexe I. Dans le chapitre qui suit nous présentons les hypothèses de calcul, les différents matériaux qui sont utilisés ainsi que la conception choisie.

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CHAPITRE II : HYPOTHESES DE CALCUL, CONCEPTION ET MATERIAUX Avant tout développement, nous présentons les hypothèses du calcul suivi puis la conception adoptée, et enfin une approche sur les matériaux utilisés ainsi que leurs caractéristiques, modes de déformation et comportements.

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I. Hypothèses de calcul Notre étude sera menée en respectant les prescriptions exigées par les règlements suivants :  Le règlement BAEL 91 révisé 99 : qui est un recueil des règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode des états limites (ELU/ELS) ;  Le règlement de construction parasismique (R.P.S.2011): il définit l’action sismique sur un bâtiment ordinaire et présente l’ensemble des exigences minimales de conception et de calcul ainsi que des dispositions constructives à adopter pour permettre aux bâtiments ordinaires de résister convenablement aux secousses sismiques.

II. Conception 1. Définition La conception a été faite de façon à pouvoir respecter les contraintes architecturales et les règles de conception parasismique tout en essayant d’avoir le maximum de symétrie possible, cette phase est considérée très importante, car il permet de choisir la variante la plus optimale et la plus adaptée. Au cours de cet étape, la conception passe tous d’abord par la vérification du modèle proposé par l’Architecte, son aptitude à résister aux charges par lesquelles il sera sollicité, et sa capacité à répondre aux exigences de son utilisation, sans oublier les retombées financières des choix adoptés ainsi que leurs degrés de difficulté au niveau du calcul technique et de la réalisation réelle. La conception consiste donc à :  Vérifier la variante proposée par l’Architecte ;  S’assurer de conformité entre les différents niveaux de la structure ainsi que le chainage des poteaux ;

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 Pré-dimensionner les dalles et indiquer leurs sens de porté.  Tracer les axes de la structure et renommer les différents éléments.  Dessiner le plan de coffrage tout en respectant les conventions de la représentation qui concerne le type des traits utilisés, le repérage des éléments structuraux, les dénominations des différents plans, et les règles de cotations. Les plans qui illustrent la conception choisie sont mentionnés sur l’annexe II.

III. Caractéristiques des matériaux La structure porteuse de ce bâtiment est réalisée par le béton armé, dans ce qui suit nous allons présenter les caractéristiques du mélange acier-béton utilisé.

1. Le Béton 1.1 Consistance Le béton est un matériau de construction usuel, qui s'apparente à une pierre artificielle. Ses constituants essentiels sont :  un mélange granulaire de sable et graviers formant le squelette du matériau ;  un liant hydraulique, le ciment, assurant la cohésion entre les différents grains du squelette ;  l'eau est le réactif chimique provocant la prise du ciment (hydratation) ;  éventuellement, et en faible quantité, des produits d'addition, les adjuvants, influençant certaines propriétés ou comportements du matériau béton. L'intérêt du matériau béton réside dans sa facilité de mise en œuvre puisqu'il se présente à l’état pâteux et qu'il suffit de remplir des moules (coffrages) de la forme de l'élément à réaliser. 1.2 Résistances 1.2.1 Résistance à la compression Un béton est défini par la valeur de la résistance à la compression à l’âge 28 jours notée fc28, et lorsque les sollicitations sont appliquées au béton à j