Technologie Du Gros Œuvres Et Ossatures Du Batiment [PDF]

Zitiervorschau

TECHNOLOGIE DE BATIMENT Contenu : 

Chapitre I : Généralités

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Chapitre II : Technologie de gros œuvre et ossature de bâtiments

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Chapitre III : Technologie de second œuvre

Objectifs visés :

    

Connaitre les vocabulaires de bases liés aux bâtiments ; Connaitre les techniques constructives les plus couramment utilisés pour le gros œuvre et le second œuvre d’un bâtiment ; Déterminer le système porteur d’un bâtiment Connaître les principaux matériaux et système utilisés en second œuvre Calculer les charges s’appliquant sur les différents éléments porteurs (descente de charges)

Pré-requis

Néant Références bibliographiques

 

[ 1 ] TECHNOLOGIE DE BATIMENTS [ 2 ] Action du vent et de la neige sur les structures, Eurocode 1 (NF EN 1991), AFNOR

Eléments de pédagogie  Cours polycopiés Travail Personnel de l’Etudiant - Apprendre les cours, - Préparer les devoirs de recherche individuelle, - Réviser les cours, - Chercher sur internet ou à la bibliothèque une partie des cours. Résultat attendus A la fin de l’année scolaire, les élèves ingénieurs seront capable de :  Faire un devis descriptif des travaux ;  Faire le pré-dimensionnement d’un bâtiment  Capable de déterminer tous les charges et surcharges agissant sur une structure de bâtiment (effet du vent, charges d’exploitation, charges permanents, …)

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CHAPITRE I GENERALITES

I-1 DEFINITION La technologie est l’étude des différents éléments de la construction, de la procédé de mise en œuvre et des méthodes employés dans les diverses travaux de constructions.

I-2 LES PRINCIPAUX OUVRAGES DE BATIMENTS I-2-1 DEFINITION I-2-1 -1 LE GROS ŒUVRE

Le gros œuvre englobe l’ensemble des travaux qui permettent la mise hors d’eau du bâtiment : 

Fondations



Ossatures



Murs



Planchers



Charpentes



Couvertures



Conduites de fumée et de ventilation,



Les assainissements,

I-2-1 -2 LE SECOND ŒUVRE

Le second œuvre concerne les aménagements et les équipements intérieurs et extérieurs, à savoir :  Menuiseries intérieures et extérieures ;  Revêtement des murs intérieurs, extérieurs et du sol.  Electricité ;  Plâtrerie.  Installations sanitaires ou plomberies sanitaires.  Etanchéité, isolation thermique et phonique.  Plafonnage.  Peinture et vitrerie.

I-2-2 LE GROS ŒUVRE I-2-2 -1 FONDATIONS

Les fondations sont les éléments de la construction ancrés dans le sol pour supporter son poids propre, les charges et les surcharges d’exploitation et de les transmettre au sol d’assise. Elles sont généralement des ouvrages en béton armé, en maçonnerie de moellons ou en béton banché. Elles peuvent être :

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 Horizontaux dans le cas de semelles continues et des radiers ;  Verticaux si les points d’appui sont isolés (semelles isolées, puits ou pieux) I-2-2 -2 LES MURS

Les murs sont les ouvrages de maçonnerie qui sert à enclore une construction, à constituer les côtes d’une maison et à supporter ou non les étages. Elles sont des ouvrages verticaux en maçonnerie porteurs ou de remplissage.  Les murs porteurs Ils doivent supporter les charges amenées par les planchers, les charpentes, la couverture, etc…  Les murs de remplissage Ils servent à remplir l’espace constitué par le système porteur « poteaux- poutres ». I-2-2 -3 LES OSSATURES

L’ossature vient du mot « os » comme dans l’organisme vivant, l’os sont les parties qui rendent le corps rigide, de se soutenir et capable à résister à tous les efforts exercés par le corps. En effet, l’ossature d’un bâtiment est l’ensemble des éléments porteurs de la construction qui la rendent rigide et qui résistent à tous les charges et les surcharges de la construction ainsi que son poids propre (ou charges permanents). Elles sont formée par les charpentes, les chainages horizontaux (longrines, poutres, poutrelle), les chainages verticaux (ou poteaux) ainsi que les fondations.  Poteaux Ils remplacent les murs de refends, ils peuvent être faits en maçonnerie d’agglomérées de ciment, de briques, de pierres ou de béton armé à 350kg (fers de diamètre 10 à 15 suivant le cas).  Chainages Ils ceinturent l’ensemble du bâtiment en haut et en bas des murs, ils sont exécutés en béton armé dosé à 350kg/m3. Leur épaisseur varie de 0.10 à 0.20m et ils sont disposés suivant le périmètre du bâtiment et éventuellement sur les refends. I-2-2 -4 LES PLANCHERS

Les planchers sont le séparation horizontale de deux étages d’une maison. Ils s’appuient soient sur les murs, soient sur la structure poteaux-poutres. Ils constituent un écran isolant :  Thermique (contre les échanges de chaleur)  Acoustique (contre les bruits)

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I-2-2 -5 LES CHARPENTES DANS LE BATIMENTS

Les charpentes dans les bâtiments sont les assemblages des pièces en bois ou métalliques et ayant pour rôle de porter les matériaux de couverture. I-2-2 -6 LA COUVERTURE

La couverture est l’ensemble des ouvrages qui couvre et protège la construction et assure la mise hors d’eau du bâtiment. La couverture peut être faite en tuile, tôles, bois, en béton armé, etc… I-2-2 -7 LES DALLAGES

Ce sont les revêtements du sol constitués à l’aide d’une dalle en béton armé ou non. (dosé à 250kg/m3 ou 300kg/m3 pour les non armé, à 350kg/m3 pour les armés) Ils ont pour but essentiel d’isoler du sol humide et d’obtenir une aire de circulation résistante et plane. Ils reçoivent à leur surface, outre les cloisons, les différents revêtements (chape, carrelage, moquette, dalles en pierre, etc…) Elles reçoivent surtout la charge de mobilier. Le revêtement en béton se compose de : Un herissonnage d’épaisseur 15 à 20 cm Un béton de 8 à 10 cm ; D’une chape de 2 à 3cm I-2-2 -8 LES ASSAINISSEMENTS

Ce sont les ouvrages qui servent à collecter et à évacuer hors du bâtiment les eaux usées, les eaux vannes et les eaux de pluies : les réseaux d’évacuation, les canalisations et les systèmes de drainages. Les canalisations collectent les eaux usées et les eaux de pluies par un système séparatifs ou par un système unitaire et les transportent vers un égout public ou vers un puisard. I-2-2 -9 LES CONDUITS DE FUMEES ET DE VENTILATIONS

Les conduits sont destinés à évacuer les gaz brulés ou l’air vicié. Ils sont parfois groupés pour aménager sur le toit par une souche réalisée avant la couverture. I-2-2 -10 LES CLOISONS

Ce sont les murs intérieurs d’un bâtiment qui servent à former les divisions intérieures d’une maison. Elles sont non porteuse. On les appelle aussi cloisons de distribution ou encore cloisons intérieurs. Elles sont aussi disposées parallèlement aux murs extérieurs (façades ou pignons) munies d’un isolant. On les nomme « cloisons de doublage ». I-2-2 -11 LES LINTEAUX

Les linteaux en béton armé sont situés au-dessus des baies (portes et fenêtres). Ils franchissent la largeur de la baie et prennent appui sur les jambages en maçonnerie. La longueur minimale d’appui doit être au moins égale à 20cm ou à 1/10 de la portée du linteau.

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Les linteaux filant ou continu sont réalisés pour repartir les efforts dans la maçonnerie porteuse sous réserve que les sections de béton et d’acier conviennent. I-2-2 -12 LES APPUIS DES BAIES

Les appuis des baies sont situés à la partie inférieure d’une fenêtre et sur l’allège. Ils servent à écouler l’eau de pluie par une pente, à protéger le mur d’allège, à recevoir les pièces d’appui du cadre dormant de la fenêtre. Dosage de béton : 350kg de CEM I par m3 de béton. Il doit être légèrement armé 2 à 3barres de diamètre 8 pour limiter les fissurations. Pénétration : environ 7 cm sous les jambages. I-2-2 -13 LES SEUILS

Les seuils sont situés à la partie inférieure d’une porte d’entrée, d’une porte de garage ou d’une portefenêtre d’un balcon. Ils servent à protéger contre les infiltrations d’eau de pluie, résister aux frottements dus aux passages fréquents, faciliter l’accès des personnes (ou des voitures dans les cas des garages) entre intérieur et extérieur.

I-2-3 LE SECOND ŒUVRE I-2-3 -1 LES MENUISERIES

La menuiserie est la technique qui consiste à ajuster des morceaux de bois, de métal, ou d’aluminium pour fabriquer des différentes objets tels que les portes, les fenêtres, les placards, … On place des linteaux au dessus de chaque ouverture pour supporter les charges de la partie de maçonnerie située au dessus d’eux. I-2-3 -2 LES REVETEMENTS INTERIEURES ET EXTERIEURS.

Ce sont les éléments de l’habillage des murs et des sols et qui s’effectuent par placage des éléments naturels, artificiels ou par enduits pour protéger, la décorer ou la consolider. I-2-3 -3 LES PLATRERIES

Ce sont des éléments décoratifs d’une construction exécuté en plâtre pour enduire et décorer les murs, les plafonds, les poutres et les poteaux. I-2-3 -4 LES ETANCHEITES, ISOLATION THERMIQUE ET PHONIQUE

Ce sont des actions pour isoler la construction contre la variation de température, des effets sonores et d’infiltration d’eau. I-2-3 -5 LES PLOMBERIES SANITAIRES

C’est l’ensemble des installations de propreté (lavabos, tuyau d’alimentation, WC, etc…

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I-2-3 -6 LE PLAFONNAGE

Isolant acoustique et thermique, il sera toujours séparé de la toiture. Une circulation d’air est généralement aménagée entre plafond et la toiture. Les matériaux couramment employées sont le contre plaqué, l’isorel et les vopliges en bois. I-2-3 -7 L’ELECTRICITE :

L’électricité dans la maison : c’est d’introduire de l’électricité dans la maison, quelque soit son origine. Il y a plusieurs sources d’énergies comme :    

le plus remarquable et le plus utiliser c’est l’hydrocarbure utilisé par les centrales thermique. L’eau : énergies hydrauliques ; Soleil : énergie solaire. Le vent : énergie éolienne.

Tels que soient la source de courants quand se propose, ceci ne change pas au règlement qu’on doit suivre pour mettre une installation électrique dans la maison, le plus essentiel c’est qu’ils se soient en norme et en sécurité. I-2-3 -8 LES PEINTURES

Les peinture sont des produits que l’on applique en couche pour revêtir et colorer des surfaces (enduits extérieurs et intérieurs, menuiseries, serrureries, etc Il faut prévoir au moins deux couches. L4utilisation des peintures sont les suivantes : a -Maçonnerie enduites (murs plafonds) :  Badigeonnage à la chaux alunée  Peinture à l’eau plastique ou vylinique intérieur ou extérieur b-Bois  Peinture à l’huile ou glycérophtalique  Ou vernis c-Fers  Peinture à l’huile I-2-3 -9 LES VITRERIES

C’est la fabrication des panneaux de verre qui garnit les châssis d’une fenêtre, d’une porte et qui sert à empêcher l’introduction du vent de l’extérieur tout en faisant pénétrer la lumière.

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CHAPITRE II TECHNOLOGIE DU GROS ŒUVRES ET OSSATURES DU BATIMENT

I -GENERALITES L’ossature ou poutre solidaire des poteaux est l’ensemble des éléments du bâtiment qui servent à soutenir la construction. Dans des régions soumises à des actions séismiques, il est recommandé de construire systématiquement :  Des raidisseurs (chainages verticaux, poteaux) en béton armé sur tous les angles entre murs porteurs  des chainages horizontaux (poutres) en béton armé pour tous les dessus des murs porteurs ;  des encadrements en BA pour toutes les ouvertures Tous ces éléments de renfort doivent être correctement reliés entre eux : Les aciers doivent se recouvrir, le béton doit être continu. En outre, plus généralement, on construira les bâtiments sur des fondations massives et continues ; Les murs extérieurs seront épais et renforcés par des murs intérieurs solides (murs de refends). Les ouvertures devront être éloignées des angles du bâtiment. Les toitures seront aussi légères que possible et bien ancrées dans les murs. Le calcul de ces ossatures à poutres et poteaux peut théoriquement s’exécuter par trois (03) sortes de méthodes :  Méthode exacte (Méthode de CROSS, TAKABEYA)  Méthode approchée  Méthode simplifiée

II - PREDIMENSIONNEMENT DES PIECES EN BA : Pour pré dimensionner une pièce en BA, on se réfère généralement à des ouvrages analogues déjà réalisés. Ou on se base sur des règles usuelles de constructions indiquées ci-après :

II-1 LES DALLES II-1-1 Définition

Les planchers dalle est un ouvrage en BA, coulé sur place en une seule fois. Sur exécution exige l’utilisation d’un coffrage complet coûteux. Lorsque le chantier est important, on peut alors utiliser le même coffrage de nombreuses fois.

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Les dalles en BA, plus coûteuses et difficiles à réaliser sont choisies lorsque les conditions de sécurité sont prioritaires :  Dans des régions à risques séismique (tremblement de terre ou cyclone);  Lorsque les bâtiments sont destinés à un public nombreux (salles de réunion, administrations, etc) En générale, on considère dans l’étude de la dalle une tranche de 1.00m de largeur. En ce qui concerne l’enrobage de l’armature, le diamètre, leur écartement, leur longueur et ancrage, on se rapporte aux règles BAEL. La dalle supporte son poids propre, un revêtement de sol, des cloisons, et des mobiliers. Ces charges provoquent une légère flexion de la dalle. Cette flexion se matérialise par une flèche, mesurée au milieu. Le béton au dessus de la dalle est donc mis en traction.

II-1-2 Transmission des charges :

En ce qui concerne la transmission des charges du plancher sur les poutres encadrant une dalle portant sur 04 côtés, on admet généralement celle représente sur le schéma ci-dessus. A

B

D

C

C'est-à-dire que :  La poutre AD supporte les charges provenant de AED.  La poutre AB supporte les charges provenant de AEB. II-1-3 Poinçonnement

Lorsque une charge concentrée importante peut être appliquée sur la dalle, donc il est nécessaire de vérifier la résistance au poinçonnement.

II-1-4 Predimensionnement II-1-4-1 Dalle portant sur les deux côtés :

Dans ce cas seule l’épaisseur est à déterminer. Pour la construction courante, l’épaisseur doit comprise entre [1/30 et 1/35] de la portée entre appuis. Pour des raisons de construction, on ne descend pas au dessous de 5cm, h>5cm.

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II-1-4-2 Dalle portant sur les quatre côtés :

Dalle portant sur 04 côtés contenu de l’épaisseur minimal indiquée ci-dessus, on pourra prendre une épaisseur comprise entre [1/40 et 1/45]. Les aciers utilisés sont : les aciers porteurs HA 10 tous les 25 cm puis les aciers de répartition sont des HA 8 tous les 30cm. Les chapeaux sont des HA 8 tous les 25cm.

II-2 LES POUTRES II-2-1 Généralité

Les poutres ou chainages horizontales sont des ceintures qui renforcent la stabilité de la construction. Ils sont placés au niveau du plancher bas ou dallage ainsi qu’au niveau du plancher haut. Dans des autres constructions, on peut ajouter un chaînage intermédiaire au niveau inférieur des fenêtres, ou au milieu des murs. Dans les angles, il faut placer les équerres de recouvrement entre les aciers filants des deux murs et de les placer correctement. Les poutres doivent porter la charge du plancher haut, des murs de l’étage et de la toiture ; Elles maintiennent aussi solidement les poteaux à leur tête, comme la longrine les maintient au pied. II-2-2 Les armatures :

Quand la poutre est appuyée sur deux appuis la poutre est en traction en partie basse et en compression en haut : les aciers importants seront donc en bas pour résister aux efforts de traction. Exemple : 2HA 12 (en haut)

4HA 12 (en bas)

CADRES HA 6 ESP. 15CM

Les dimensionnements de ces armatures s fait par la règle BAEL (ou à défaut par le CCBA68).

II-2-3 Pré-dimensionnement II-2-3-1 Poutres rectangulaires :

Dans le cas d’une poutre rectangulaires, la hauteur et la largeur de la poutre sont à déterminer. On pourra prendre une hauteur comprise entre [1/10 et 1/15] de la portée et une largeur comprise entre 0,3 et 0,4h.

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Pour une bonne conception et exécution de coffrage, la largeur des sections des poutres est égale à l’épaisseur du mur. bmin = 1/17 à 1/18]l pour des travées continues bmin =1/15l pour des travées discontinues

II-2-3-2 Poutres en Té :

Il faut déterminer la hauteur h et la largeur bo de la nervure, la largeur de la table de compression. Pour la hauteur de la nervure et la largeur de la nervure, on pourra procéder comme pour les poutres à section rectangulaire. En ce qui concerne la table de compression il faut se rapporter au indication donné dans le calcul relatif au poutre en Té. II-2-3-3 Longrines :

La longrine est une poutre en BA qui relie les poteaux de soubassement entre eux. Elle porte le poids des murs et planchers du bâtiment, elle maintient l’écartement entre les semelles. Pour éviter sa rupture sous la charge du mur, on doit placer les aciers principaux en bas. Concernant sa pré dimensionnement, il faut se référer aux ceux des poutres.

II 3 LES POTEAUX II-3-1 Définition

Les poteaux sont des raidisseurs verticaux placés sur les angles entre les murs pour transmettre les charges et les surcharges transmises par les poutres et les planchers vers les fondations. Ils devraient être bien alignés pour pouvoir supporter solidairement les efforts qui lui sont appliqués (de façon symétrique ou pas). Ils contribuent à la stabilité du bâtiment qui est soumis à des charges permanentes et d’exploitation, à des variations de températures et à des actions du vent,…). II-3-2 Procédé de mise en œuvre

Si on ne dispose pas des moyens permettant d’obtenir un poteau de bonne qualité en le construisant en une seule fois, il est préférable de le réaliser en plusieurs hauteurs successives avec un coffrage plus court (80 cm environ). On évite ainsi la ségrégation du béton, mais attention il faut bien soigner les reprises entre les couches : surface propre et rugueuse, humidifié. II-3-3 Remarques

Les murs entre poteaux ne sont pas porteurs, ils jouent le rôle de remplissage dans les structures à ossatures. Les murs peuvent être en maçonnerie en béton ou autres,… Les charges venant des poutres sont reparties à moitié entre deux poteaux consécutifs. Donc les poteaux centraux sont les plus chargés par rapport à ceux des rives.

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II-3-4 Rôles des aciers dans les poteaux

Si le poteau est court, la hauteur étant plus petite que 15 à 20 fois le petit côté « a » de la section : Les aciers placés dans le sens de la hauteur seront comprimés avec le béton. Les aciers transversaux (cadres, étriers) empêcheront le béton d’éclater latéralement. Si le poteau est long (h> ou égale 15 à 20 fois « a » : Les aciers verticaux et les aciers transversaux qui les ceinturent, s’opposent au « flambage » du poteau. En outre, les aciers verticaux aident le béton en compression et s’opposent au moment de flexion dans les zones tendues. Ils participent à la résistance du poteau et augmentent sa force portante. Pour conclure, dans tous les poteaux en BA, les aciers verticaux et transversaux sont nécessaires. II-3-5 Pré dimensionnement :

La plus petite dimension « a » de la section des poteaux en BA ne doit pas descendre en dessous du 1/20 de hauteur de l’étage considéré. En pratique, pour les bâtiments à 3 ou 4 étage. On prend « a » égal à l’épaisseur du mur (22 à 33cm). L’autre côté « b », on peut supposer que le poteau travaille en compression simple et que l’effort normal N est repris uniquement par le béton, c'est-à-dire S = a x b = N/(béton)  N/(a x ) L’effort normal N peut être approximativement déterminé par la charge assurée par un étage des bâtiments courants généralement égal à 1,2 à 1,5T/m2. Ou on peut faire une descente de charge sommaire sur un poteau intermédiaire à l’intérieur du bâtiment.

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II- 4 LES FONDATIONS La fondation est l’élément de l’ossature du bâtiment qui supporte le poids de l’ensemble de la construction qui leur est transmis par les poteaux. Leurs dimensions et leurs armatures sont prévues pour qu’elles résistent à la réaction du sol. Son rôle principale est de transmettre et de repartir au sol de fondation les effets des charges verticales (poids propre, surcharges), horizontales (vents) et obliques (poussée des terres) exercées sur les murs et les poteaux. II-4-1 Le sol et les fondations

Le sol choisi pour la construction doit résister au poids du bâtiment, pour que les fondations ne subissent pas des phénomènes de tassement. Sous l’action de ces poids, les fondations ne s’enfoncent pas de la même manière dans les différents sols : 1. Le sol résiste bien aux poids sont les roches, les terres dures et sèches ; 2. Le sol ne porte pas bien aux poids sont le sable, les terres végétales, … Le bon sol sera celui qui peut admettre des pressions supérieures ou égales au poids de la construction transmis au sol par les fondations et présentant une résistance à la pression > à 1,5kgf/cm2.

II-4-2 La classification des sols de fondations

Il existe deux classes de sol de fondations : 3. Sol naturel 4. Sol de fondation renforcé ou stabilisé Les sols naturels sont exploités suivant leurs propriétés physico-mécaniques naturelles sans déformations, tandis que les sols stabilisés sont exploités suivant leur propriété physico-mécanique améliorée par des méthodes mécaniques ou chimiques. II-4-3 Taux de travail des sols

L’établissement des fondations d’un ouvrage nécessite la connaissance du terrain à implanter. Nous donnons ci-après quelques charges de sécurité admises pour les différents types de sols : 5. Argile compacte bien sèche____________________________ 1,5 à 3kgf/cm2 6. Sable humide mêlé de cailloux _________________________ 6 à 10 kgf/cm2 7. Cailloux, graviers ___________________________________ 4 à 6kgf/cm2 8. Sable fin humide ____________________________________ 0,5 à 5kgf/cm2 9. Argile compacte humide ______________________________ 3kgf/cm2 10. Sable argileux et aquifère _____________________________ 2kgf/cm2 11. Graviers terreux _____________________________________ 2 à 5kgf/cm2

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12. Sable gras __________________________________________ 2 à 4 kgf/cm2 13. Remblais récent _____________________________________ 0,5 kgf/cm2 14. Remblais anciens ____________________________________ 1 kgf/cm2 L’action de l’eau sur le sol modifie ses caractéristiques mécaniques. Cette action est très importante, particulièrement sur les terres fines (argiles, limons), les terres argileuses sont imperméables, les grains très fines empêchent le passage de l’eau et l’absorbent : le sol gonflent, un phénomène de tassement peut se présenter. Le sable et le gravier laissent passer l’eau. En effet, pour que la construction soit durable, il faut limiter la transformation du sol sous l’action de l’eau. II-4-4 Choix du sol de fondations

15. Il ne faut pas construire directement sur un sol marécageux ; 16. Il ne faut pas construire sur de la terre végétale : les débris végétaux se décomposent, il faut donc l’enlever ; 17. Il ne faut pas construire sur des remblais récents car ils peuvent encore se tasser ; 18. Choisir un sol homogène (de même nature, formé d’une même substance) : couleur, aspect et enfoncement). NB : si on veut obtenir un calcul précis, il faut faire des essais en laboratoire (granulométrie, teneur en eau, limite d’Atterberg, etc …) ; cf : mécanique de sols.

II-4-5 Les différents types de fondations

Le choix des fondations dépend du poids de la construction, de sa structure et des qualités du sol. Pour assurer la stabilité d’un ouvrage quelconque les fondations doivent s’appuyer sur un sol résistant. La condition de la bonne exploitation des fondations et que leurs structures et les technologies d’exécutions dépendent surtout de la profondeur où se trouve le sol plus résistant. On distingue plusieurs sortes de fondations mais on peut le diviser en deux groupes fondamentales tels que : -

Les fondations superficielles telles que les semelles isolées, les semelles filantes, les radiers générales ;

-

Les fondations profondes telles que les puits, les pieux, et les caissons.

II-4-5 -1 Les fondations superficielles :

On appelle une fondation superficielle un type de fondation dont sa profondeur « D » ne dépasse pas 6,00m et le rapport entre la profondeur « D » et la largeur « B » de l’assise est inférieure ou égale à 2 : 𝐷 𝐵

≤ 2,00 à 6,00

NB : pour le cas courant D≥ 0,50 à 1,50 𝑚

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 Les semelles isolées Les semelles sont de types isolées lorsqu’elles ont des dimensions limitées, elles sont situées directement sous des poteaux. Elles supportent le poids de l’ensemble de la construction qui leur est transmis par les poteaux. Leurs dimensions et leurs armatures sont prévues pour qu’elles résistent à la réaction du sol. La semelle isolée travaille dans le deux sens, elle est soumise dans sa masse de béton à l’effet des « bielles de compression, la partie inférieure est donc tendue dans les deux sens. Les aciers placés à la base forment un quadrillage. Ce sont des aciers porteurs. Si la distance entre les poteaux ou les piliers consécutifs est grande alors ceux-ci peuvent se reposer sur des semelles isolées. Pour les constructions courantes, les semelles isolées ont une épaisseur entre 10 à 25cm, de largeur ≥ 40cm.  Les semelles filantes Les semelles sont filantes lorsqu’elles ont une grande longueur « L » , et une largeur limitée tel que 𝐿 ≥10 ; H 𝐵

≥

𝐵 4

.

Elles sont utilisées sous les poteaux ou piliers si ceux-ci sont très fréquentes dans une file, sous les murs porteurs, sous les murs de soutènement ou sous des ouvrages de longueur considérable. Pour les constructions courantes, la semelle filante en BA a une hauteur « H » de 20 à 35cm (ou min = épaisseur du mur), une largeur de 40 à 50cm (ou min = 02 fois l’épaisseur du mur). On utilise deux types d’armatures : 19. Sur sols homogènes : une nappe d’aciers filants en partie basse, reliés par des épingles ; 20. Sur sols moins résistants et irréguliers : deux nappes d’aciers filants (en haut et en bas), reliés par des cadres et épingles. NB : pendant la construction, éviter de faire mélanger de la terre dans le béton car le mélange affaiblit la résistance de l’ouvrage.  Les radiers Ce sont des dalles carrées ou rectangulaires de grandes surfaces couvrant toute la zone de la construction. Ils sont admises lorsque les charges transmises conduisent à des semelles de grandes surfaces et voisine de la moitié de celle de la construction. Cette solution technique de fondation superficielle est exceptionnelle et coûteux, elle est choisie quand le terrain a une faible portance, quand le terrain a une très faible portance, quand on craint des phénomènes de tassements (sols hétérogène) et enfin lorsque le sol est gonflant. Pour des cas courant, l’épaisseur du radier est de l’ordre de 20cm.

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Le radier fonctionne comme un plancher renversé dont les appuis sont constitués par les murs et les piliers de l’ossature et qui est soumis à la réaction du sol diminué du poids propre du radier. On pourra donc pour le calcul du radier se référer aux méthodes utilisées pour les planchers. NB : pour pouvoir retenir ce mode de fondation, il faut toutefois que la construction ne supporte pas des charges d’exploitation présentant d’importantes dissymétries qui pourront produire des tassements différentiels entre divers zones du radier. S’il existe une sous pression hydraulique statique, il faudra en tenir compte dans le calcul et vérifier que l’effet de cette sous pression est inférieure au poids propre de l’ouvrage sinon l’ouvrage risquerait de flotter.  Remarque : Si le mur est important, on peut le faire reposer sur la semelle par l’intermédiaire d’un libage qui a pour effet de raidir la semelle et permet de remédier au léger tassement différentiel susceptible de se produire. Le libage est constitué par une poutre comportant des armatures longitudinales et transversales. NB : s’il existe une grande ouverture (porte fenêtres ou dessus du libage ou longrine, celui-ci va travailler au droit de l’ouverture comme une poutre chargée du bas vers le haut par la réaction du sol ou butée). On renforce alors les armatures du libage. II-4-5 -2 Les fondations profondes

On appelle fondation profonde un type de fondation dont sa profondeur dépasse 6,00m ou le rapport 𝐷 𝐵

>2

Ces types de fondations sont : 21. Les fondations sur pieux ou puits 22. Les caissons ouverts 23. Les caissons pneumatiques  Les fondations sur pieux ou sur puits Les fondations sur pieux sont constituées par une semelle reliant la partie supérieure des pieux et les pieux eux-mêmes. Dans ce cas, les pieux transmis toute les charges aux sols résistants où ils s’appuient. Le sol résistant peut se trouver jusqu’à une profondeur de 60m environs. Le diamètre de pieux en béton est de l’ordre de 25 à 50 cm Pour les puits, le diamètre varie de 1,00 à 1,50m, h< 1,00 à 3,00m, espacement de 4,00 à 8,00m.  Les caissons ouverts Les caissons ouverts peuvent être en massif ou en voile de BA.

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Le caisson ouvert massif présente une caisse en BA de parois épaisse qui s’enfonce dans le sol sous l’effet de son poids propre, jusqu’au niveau du sol résistant. On remplit les espaces vide à l’intérieur du caisson par des matériaux compactés ou du béton. Le caisson ouvert en voile en BA présente un pieu en caisse cylindrique de diam7tre environ 3,00m enfoncé dans le sol. La profondeur d’un caisson ouvert peut atteindre 50m.  Les caissons pneumatiques Si l’utilisation des caissons ouvertes présente des difficultés (présence de gros cailloux, des déchets de bois abimé) lors de l’enfoncement dans le sol, alors on recourt aux caissons pneumatiques constitués par le caisson et sa superstructure. Ce type de caisson est formé par une case renversée sur le plafond. On installe le corps de la fondation lors de l’enfoncement du caisson dans le sol, la chambre de travail se trouve sous un air comprimé qui empêche l’inondation de la chambre et permet de débarrasser les obstacles. NB : Travailler sous un air comprimé est très nuisible pour l’organisme humain, c’est pourquoi la profondeur maximale de fonçage ou de l’enfoncement est de 35m à partir de NE.

III. LES FORCES AGISSANTS SUR UNE OSSATURE DE BATIMENTS : III.1 LES PRINCIPAUX TYPES D’OSSATURES : Les ossatures des bâtiments se présentent sous des formes très variées, nous citerons : -

Les portiques simples (cas d’ateliers, des entrepôts, …) ;

-

Les portiques continus (pour les structures de grandes espaces) ;

-

Les portiques multiples (ossatures d’immeuble à usages d’habitation, de bureaux ou des centres commerciales, …) ;

Les portiques sont formés par des charpentes, des chainages horizontaux (longrines, poutres, poutrelles, …), des chainages verticaux (poteaux ainsi que les fondations. a) Portique simple POUTRE EN VOUTE

POUTRE RAMPANT POUTRE

POUTRE HLE POTEAU 1 POTEAU 2

POTEAU 2

POTEAU 1

POTEAU 1

P1

16

P2

P1

P2

P1

POTEAU 2

P2

b) Portique continue POUTRE CONTINUE

P1 c)

P2 P3 Portique multiple

P4

P1

P2

P3

P4

ETAGE 1

REZ DE CHAUSSE E

P1

P2

P3

P4

III.2 LES CHARGES ET EFFETS AGISSANTS SUR UNE OSSATURE DE BATIMENTS ET PRINCIPE DE DESCENTE DE CHARGE : Les ossatures du bâtiment sont soumises : Actions permanentes : -

A leur poids propre et aux poids propres des planchers qu’elles supportent

Actions variables : -

Aux charges d’exploitation fixe ou mobile transmises par les planchers ou agissant directement sur elle (cas de pont roulant) ;

-

Aux actions climatiques (vents), ainsi que les températures et retrait si les dimensions du bâtiment sont trop importantes pour que ces deux dernières actions puissent être négligés ;

Actions accidentelles : -

Aux actions séismiques et chocs (si de telles actions doivent être envisagées, on se rapportera au Eurocode 8 : « la conception et dimensionnement des structures pour leur résistance aux séismes ».

Représentation graphique des charges agissant sur une portique :

17

Effort du vent appliqué sur la toiture + CP + CE P5 4 ème étage

P4

3éme étage P3 Efforts du vent appliqué sur la paroi verticale

2 ème étage p

P2 1ere étage P1 RDC TN Sous sol

Poussée hydrostatique (si le sol est inondé)

Poussée des terres

Action du sol sur les fondations III.2.1 LES CHARGES VERTICALES

Les charges permanentes et les surcharges à admettre dans les bâtiments sont définies par la norme NFP 06-001 par autre règlementation en vigueur. 1. Les charges verticales agissant sur les poteaux peuvent être évalué en faisant s’il y a lieu à l’application de la loi de dégression des charges variables dans les bâtiments à étages telle qu’elle est énoncée par des normes en vigueur et en admettant la discontinuité des différents éléments de planchers. 

Loi de dégression des charges variables dans les bâtiments à étages :

Dans le cas où les points d’appui supportent les charges de plusieurs planchers pour lesquels il n’est pas à prévoir que les surcharges maximales soient appliquées simultanément (cas de bâtiment d’habitation, bureaux, etc …). On pourra tenir compte dans les calculs des éléments porteurs des surcharges réduites définies cidessous : Soit S0 la surcharge sur le toit ou terrasse courant le bâtiment, S 1, S2, S3, ……… Sn les surcharges respectives des planchers des étages 1, 2, 3, …, n numérotés à partir du sommet du bâtiment. On adoptera pour le calcul des poids d’appui les surcharges suivantes : Sous toit ou terrasse ________________________________ S0.

18

Sous dernier étage _________________________________ S0 + S1 Sous étage immédiatement inférieur étage 2 _____________ S 0 + 0,95 (S1 + S2) Sous étage immédiatement inférieur étage 3 _____________ S 0 + 0,90 (S1 + S2 + S3) Sous étage immédiatement inférieur étage 4 _____________ S 0 + 0,85 (S1 + S2 + S3 + S4) Sous étage immédiatement inférieur étage n _____________ S 0 + Le coefficient

3+𝑛 2𝑛

3+𝑛 2𝑛

(S1 + S2 + S3 + … + Sn).

est valable pour n > 5, la valeur minimale est de « 0,50 ».

2. Toutefois, dans les bâtiments comportant des travées solidaires supportées par deux files de poteaux de rive et une ou files de poteaux centraux, à défaut de calcul plus précis les charges évaluées en admettant la discontinuité des travées doivent être majorées : -

De 15% pour des poteaux centraux dans le cas des bâtiments à deux (02) travées

-

De 10% pour les poteaux intermédiaires voisins des poteaux de rive dans le cas de bâtiment comportant aux moins trois (03) travées.

3. Les charges évaluées sur les poteaux de rive dans l’hypothèse de la discontinuité ne sont pas réduites. 4. Dans le cas d’éléments de rive prolongés par des parties en porte à faux, il est tenu compte de l’effet de console dans l’évaluation des charges transmises aux poteaux en admettant la discontinuité des travées aux droites des poteaux de rive et que les charges agissant sur les portes à faux sont transmises uniquement aux poteaux de rive. 5. Lorsqu’une charge d’exploitation s’applique sur une surface S les chances sont faibles pour que celle-ci reçoive en totalité de la charge. On est donc conduit à adapter le risque et à adopter un coefficient de minoration pour les grandes surfaces et de majoration pour les petits appelés « coefficient de surface » (à lire dans les abaques).

a- Charges permanentes : Les règles indiquent que sauf pour des circonstances spéciales, le poids spécifique du BA est de 2,5T/m3. Les poids propre des éléments d’un bâtiment en BA sont calculés suivants leurs dimensions résultants du « pré dimensionnement ». b- Surcharges d’exploitation : Les surcharges d’exploitation seront celles fixées par les normes en vigueur ou le cahier de charge particulier ; les surcharges mobiles seront généralement affectées de coefficients dynamiques. Les règles BA prescrivent de multiplier par un coefficient de majoration ou de minoration les surcharges d’exploitation variables, fixes ou mobiles.

19

Cette norme est applicable aux calculs des édifices et constructions courants à usage d’habitations, de bâtiments industriels, commerciaux ou agricoles. Cette majoration ne pouvant être appliquée aux surcharges de neige et aux actions du vent et des séismes.  Valeurs des surcharges : Les charges d’exploitation résultent des mobiliers, personnes, objets en dépôts temporaire ou permanent et peuvent inclure certains équipements fixes tels que les cloisons légers, les appareils sanitaires et les chauffages individuels. Les valeurs des surcharges à considérer pour des différents cas courants sont les suivants : -

Terrasses non accessibles ______________________________________ 100kgf/m2

-

Terrasses accessibles privées ___________________________________ 175 kgf/m2

-

Terrasse accessible au public ___________________________________ 500kgf/m2

Ces surcharges doivent être remplacées par les surcharges climatiques ou par la charge d’eau jusqu’au niveau de trop plein lorsque ces valeurs sont supérieures.  Habitation : -

Locaux ____________________________________________________ 175 kgf/m2

-

Escaliers ___________________________________________________ 250 kgf/m2

-

Balcons ___________________________________________________ 350 kgf/m2

 Bureaux -

Locaux privés (sauf locaux d’archives) __________________________ 200 kgf/m2

-

Locaux publics (sauf locaux d’archives) _________________________ 250 kgf/m2

-

Escaliers __________________________________________________ 400 kgf/m2

 Hôpitaux -

Chambres individuelles et galeries de cure _______________________ 175 kgf/m2

-

Escaliers __________________________________________________ 400 kgf/m2

-

Balcons ___________________________________________________ 350 kgf/m2

-

Salles communes ___________________________________________ 350 kgf/m2

 Ecoles -

Salles de classes ____________________________________________ 350 kgf/m2

-

Escaliers, préaux ____________________________________________ 400 kgf/m2

 Boutiques et magasins de vente -

Boutiques _________________________________________________ 400 kgf/m2

-

Grands magasins ___________________________________________ 500 kgf/m2

(Sous réserves de données particuliers dans le cas de marchandises spécialement lourdes)  Salle de spectacle et lieux publics ____________________________________ 500 kgf/m2  Salle de danse ___________________________________________________ 500 kgf/m2

20

 Entrepôts et ateliers La surcharge réelle sur les divers éléments constitutifs sera déterminée en fonction de la condition d’exploitation (des matières stockées, mode de stockage ou des machines prévues en tenant compte des coefficients justifiés par l’expérience).  Garages, passages ou cours accessibles aux véhicules : Les surcharges à prévoir devront faire l’objet de stipulations du cahier des charges particulières qui préciseront la masse maximale par essieu, l’empattement et la distance minimale entre essieux l’encombrement minimal en plan. Les éléments secondaires des planchers seront vérifier pour la charge concentrée égale à la masse de l’essieu le plus lourd, appliquée sur une surface de 10 x 10 x 100cm2 (cas de l’essieu reposant sur un cric), sans majoration de coefficient dynamique. Dans le calcul des poutres principales et des poteaux, le cahier des charges pourra tenir compte de la charge résultant de la moyenne et de l’espacement des masses des essieux résultant de la diversité des types de voitures pouvant être garées sur un même plancher. Si le garage doit recevoir des camions d’un type déterminé, on doit connaître au moment de conception les caractéristiques et les dimensions. Sauf spécification contraire, on prendra pour coefficient de majoration dynamique le coefficient 1,15.  Charges mobiles : Les surcharges dues aux organes mobiles (ponts roulants, grues, ascenseurs) comprendront les masses des organes mobiles, les réactions dues à leur mouvement (force d’inertie, percussions, efforts transversaux, couple, etc).

III.2.2 LES CHARGES HORIZONTALES III.2.2 .1 Action de la température

Le coefficient de dilatation du béton : 1 x 10-5 Les effets de la température ne seront envisagés que pour les ouvrages non librement dilatables. On admettre généralement une variation possible de 20°C en France métropolitaine. III.2.2.2 Retrait

Le retrait varie dans le temps suivant le ciment employé, il croît avec le dosage des ciments employé, il croît avec le dosage du ciment, la quantité d’eau de gâchage et la proportion d’éléments fins dans le granulat. Il décroît par contre avec le degré d’humidité. Il peut se poursuivre pendant plusieurs années. La valeur de retrait est de 2 à 3 x 10 -4 sous un climat humide et de 4 à 5 x 10 -4 dans les régions sèches. Il est

21

souvent possible et toujours recommandé de prendre des dispositions pour diminuer les effets du retrait et des variations de températures. Les règles de CM permet de réduire de 1 x 10 -4 l’effet combiné de retrait et de température, et les règles en BA permettent de négliger cet effet dans le calcul des bâtiments courants, s’ils comportent des joints de dilatation distants de moins de 25,00m dans les régions sèches ou de 50.00m dans les régions humides et tempérés. III.2.2 .3 Fluage

Le fluage ou déformation lente du béton sous l’action des charges longuement appliquées, augmente dans le temps suivant les lois et dans des conditions analogues au retrait ; le fluage croît en outre avec la contrainte, sa durée est de 3 à 5ans. « Les raccourcissements dus au fluage sont de l’ordre de deux à trois fois ceux que donne une charge instantanée » ; le module d’Elasticités du béton diminue dans les mêmes proportions. III.2.2 .4 Efforts horizontaux subis par les garde-corps :

Les appuis de balcon, garde-corps, rampes et leurs ancrages, seront calculés pour une force transversale horizontale appliquée à leur partie supérieure, de 60kg/ml pour les emplacements privés et de 100kg/ml pour ceux recevant du public. III.2.2 Effet du vent :

Pour les charges horizontales généralement dues aux vents les sollicitations s’exerçant sur les poteaux et poutres assurant le contreventement des bâtiments à étages peuvent être déterminé à l’aide des méthodes simplifiées. 1. Dans le cas où les poteaux d’un même étage ont tous la même hauteur et/ou les raideurs des différents travées des poutres porteuse du plancher parallèle aux forces appliquées est solidaire des poteaux sont toutes supérieures à 1/5 de raideur du poteau le plus raide : R = (S x E)/ L avec S : section de la poutre E : module d’élasticité L : longueur de l’élément considérer R : raideur (caractéristiques qui indique la résistance à la déformation élastique d’un corps) 2. Que les forces horizontales agissant sur une file de poteau se répartissent entre les différents poteaux de cette file proportionnellement au moment d’inertie des dits poteaux. Les moments d’inertie des poteaux de rive étant toutefois affecté du coefficient « 0,8 ». P1n= 0.80𝐼𝑛𝑃1

P1 = ∑𝑛𝑖=1 𝑃1𝑖 avec j = 1,…, n : numérotation du nœud au niveau

0.80(𝐼1+𝐼𝑛)+∑𝑛−1 𝑗=2 𝐼𝑗

d’un même étage. ∝𝐼𝑗𝑃𝑖

Cas générale : 0.80(𝐼1+𝐼𝑛)+∑𝑛−1 𝐼𝑗 𝑗=2

22

3. Que les poteaux des étages courants sont encastrés aux niveaux de chacun des planchers et que les points d’inflexion de la courbe de moments (articulation : moments nuls) se trouvent au milieu de la hauteur sauf pour la RDC, ils se trouvent à 2/3 de la hauteur mesurée à partir du pied de l’ossature ; 4. Que les efforts de traction ou de compression des poteaux de même file résultant de l’action des forces horizontales sont proportionnels à la distance de chacune des poteaux aux points équidistants des 02 poteaux de rive. I =∑ 𝑆𝑖 𝑥 𝑑𝑖 2

Nj = (M/I) di Si Si : section des poteaux au niveau de la fondation

di : distance des poteau au centre de gravité qui se trouve sur l’axe neutre de la section totale. h : hauteur étage P5 h5

P4

P5 = ½ p x h5 P4 = p x (h4 +h5)/2

W

h4

P3

P1 = p x (1/3h1 + 1/2h2) W = ∑ 𝑃𝑖 =p H

h3 p

P2

M =W x H/2 h2

H

P1 h1 P0

N1

N2

N3

Remarque : les efforts normaux dans les poutres résultantes de l’action des forces horizontales et verticales sont souvent à négliger en pratique dans les calculs. Les efforts normaux dans les poteaux résultants de l’action des forces horizontales sont souvent à négliger dans le calcul pour les bâtiments moins de 03 étages. La translation générale du bâtiment impose des déplacements égaux à tous les poteaux d’un même étage. 5. Si les moments d’inertie ne sont pas connus à priori on peut admettre en première approximation la répartition suivante :

23

6. Cas de trois poteaux : chacun des poteaux de rive recevra ¼ de la charge P et le poteau central la moitié ; 7. Cas de 04 poteaux : la part de chaque poteau de rive sera le 1/6 de P, celle de chacun des poteaux intermédiaires 1/3 de P. III.2.3.1 Direction du vent

On suppose horizontale la direction du vent (NV 65). III.2.3.2 Action exercée par le vent

L’action exercée par le vent sur l’une des faces d’un élément de paroi est considérée comme normale è cet élément. Elle est fonction : 8. De la vitesse du vent 9. De la catégorie de la construction 10. De l’emplacement de l’élément dans la construction et de son orientation par rapport au vent ; 11. Des dimensions de l’élément 12. De la forme de la paroi (plane ou courbe)  Pression du vent : q Le calcul des pressions exercées par le vent sur les parois d’une construction se détermine à partir des pressions dynamiques de base q10 auxquelles on affecte des coefficients correcteurs suivants : -

Effet du site : ks Effet de masque : km Effet de dimension :  Effet de la hauteur kH D’où on a q = ks x km x  x kH x q10

 pressions dynamiques de base q10 Pression de base mesurée au niveau de 10.00m au-dessus du sol, en site normal, sans effet de masque et sur un élément dont la plus grande dimension est 0,50m. 𝑉2

q10 = 10,3 [kgf/m2] avec V en m/s  effet de la hauteur 5Altitude° 𝐻+18

kh = 2,5 𝐻+60 pour 0,00m < H < 500m Voir les normes en vigueur pour les autres cas.

24

 H VENT

H

H

H

 Effet du site : ks (en fonction de la région) ks = 0,80 : zone protégé (vallée avec colline sur son pourtour) ks = 1,00 site normal ks = 1,25 à 1,35 : zone au bord de la mer La nature du site doit être défini par le cahier de charge, le Terme de référence (TDR) d’après les données locales ou par défaut par les normes en vigueur du pays (Exemple : normes para cycloniques à Madagascar). NB : l’application du coefficient du site protégé aux constructions de grande hauteur doit être expressément justifiée.

25

 Effet de masque Qui tient compte de la protection provenant d’un ou plusieurs bâtiment voisin, construction partiellement masquée ou totalement par d’autres constructions ayant une grande probabilité de durée. Si la masque n’a pas pour effet de placer la construction dans une zone de sillage turbulent qui peut aggraver les actions du vent, les pressions dynamiques peuvent être réduites à 25%. Km = 1 construction masquée Km = 0 construction non masquée  Effet de dimension  Les pressions dynamique s’exerçant sur les éléments constitutifs d’une construction doivent être affectées d’après les normes NV 65 d’un coefficient de réduction en fonction de la plus grande dimension (verticale ou horizontale) de la surface offerte au vent de l’élément considéré sup (a, b, h) et de la côte H du point le plus haut de cette surface La valeur min de  est pou l’Immeuble bas  = 0.70 Immeuble élevé  = 0.90 (voir Abaque) III.2.3.3 Actions statiques exercées par le vent

Le vent exerce sur les parois des poussées que l’on désigne : 13. qe = action extérieure égale à Ce x q 14. qi = action intérieure égale à Ci x q 15. avec Ce et Ci les coefficients de pressions dépendant de la géométrie du bâtiment, plus précisément du coefficient 0 en fonction du rapport de dimension a et b L’action statique résultante par le vent s’obtient de la façon la plus défavorable pour chaque éléments des actions extérieures et des actions intérieures, soit q s = (Ce – Ci) q. on peut utiliser les méthodes simplifiées, pour des constructions courantes à base rectangulaire reposant sur le sol et dont les caractéristiques sont : ℎ

h≤ 30m, a = 𝑎≥ 0,25 ; ≤ 40° ℎ

𝑏

ℎ

a = 𝑎≤ 0,25 ; avec en plus 𝑎≤0,4 si 𝑏 >2,5 f ≤h/2 pour les toitures à deux versants f≤2/3 h pour les toitures en voûte ≤5% ou pour une seule façade ≥35%

26

 Schémas de calcul f

f 

h

h

Vue de dessus

a

b Coefficient de perméabilité de la paroi :  On appelle  le pourcentage d’ouverture dans une paroi : 16. ≤ 5% : construction fermé ; 17. 5% <  ≤ 35% : construction partiellement ouverte ; 18.  > 35% : construction ouverte Avec  = aire d’ouverture/aire totale de la paroi considérée. Pression ou dépression :

27

b

La face d’un élément de construction est dite soumise à une pression lorsque l’action du vent est dirigée contre elle. Elle est dite soumise à une dépression dans le cas contraire. Surface au vent Ce sont celles où l’action du vent est dirigée contre elle. Surface sous le vent Ce sont celles qui sont dans l’ombre. Valeurs des coefficients de pression

Ce Constru ction fermé Constru ction ouverte

Surpression Ci = -0.30 Dépression Ci = -0,30 Ouverture au vent Ci = -0,80 Ouverture sous le vent Ci = -0,50

VALEURS DE CE - Ci SURFACE AU VENT SURFACE SURFACE SOUS LE VENT PARALLELE VLE SURFACE PARALLELE AU Angle α du toit AU VENT VENT 40° 30° 20° 10° 10° 20° 30° 40° +0,80 -0,10 -0,30 -0,50 -0,35 -0,40 -0,45 0,50 0,70 0,50 +0.50 -0,40 -0,60 -0,80 -0,65 -0,70 -0,75 0,80 1,00 0,80 +1,10 +0,20 0 -0,20 -0,05 -0,10 -0,15 0,20 0,40 0,20 0 -0,30 -1,10 -1,20 -1,15 -1,20 -1,25 1,30 1,50 1,30 +1,30

+0,40

+0,20

0

0,20

0

+0,15

+0,10

+0,05

0

VLE

-0,50 -0,80 -0,20 1,30

0

III.2.3.4 Actions dynamiques exercées par le vent qd Pour tenir compte des actions parallèles à la direction du vent les pressions dynamiques normales servant au calcul de l’action d’ensemble sont multipliées à chaque niveau par un coefficient de majoration dynamique βi au moins égal à 1 (βi≥1). βi =  (1 + i) où  : coefficient dépendant du type de construction  = 0,7 + 0,01 (H – 30) Avec H ≤30,00m  = 0,70 H≥ 60,00m  = 1 19.  : coefficient de réponse donné en fonction de la période T ( = f(T) Avec T : période de vibration propre de la construction T = 0,09

ℎ𝑖 √𝐿

28

h : hauteur totale du bâtiment

L : a ou b dimension en plan dans la direction du vent. 20.  : coefficient de pulsation chaque niveau considéré en fonction du côte hi donné par le tableau R.III.4 (NV 65). h≤ 10,00m  = 0,36

La valeur de  = 0,15 à 0,35 pour les restes h (en m cumulée)



15,00 90,00 160,00 275,00

0,35 0,25 0,20 0,15

D’où la pression dynamique exercée par le vent à un niveau situé à une hauteur hi est égale à : qdi = βi x qs la pression dynamique appliquée sur une portique k de largeur bk est égale à qi = qdi x bk Pk-1 la force horizontale appliquée sur un nœud situé au niveau i d’un portique k est à Pik = qi x (hj/2 + hj-1/2) Si Pk la résultante de ces efforts horizontaux appliquées sur un portique k, Pk = ∑𝑛𝑖=1 𝑃𝑘𝑖 Soit M Le moment à équilibrer dans les poteaux au niveau de la fondation: M = Pk x X X : distance de centre de gravité de Pk par rapport au fondation ; Ce moment va créer dans les poteaux des efforts de tractions et de compression Nj tels que dans les poteaux de même file, la résultante des forces horizontales sont proportionnelles à la distance de chacun des poteaux aux points équidistants des 02 poteaux de rive. Nj =

𝑀 ×𝑆𝑗× 𝑑𝑗 ∑ 𝑑𝑗2 ×𝑆𝑗

dj : distance du nœud j par rapport au centre de gravité de l’ensemble ; Sj : surface du poteau situé au nœud j k : numéro portique i : numéro du nœud dans le sens de la hauteur j : numéro des nœuds dans le sens horizontale NB : pour des cas courant, H ≤ 30,00m, h≤ 10,00m, on trouve la même valeur de qdi.  Vitesse du vent à Madagascar Tana

150km/h

Fianarantsoa

150km/h

29

Côte Ouest Majunga à Tuléar

180km/h

Côte Est Antsiranana à Tamatave

180 à 250km/h

-

180km/h pour bâtiment < R + 2 250km/h pour bâtiments > R + 2

30

III.2.3 Effet de séisme

Les actions de séisme ne sont prise en considération que lorsque les Documents techniques particulier ou les cahiers de charges du marché sauf pour les immeuble de grande hauteur pour lesquelles elles sont obligatoire. Pour les cas le plus courant, les DTU donnent une méthode de calcul pratique équivalent. Elle ramène les effets dynamiques réels à des sollicitations statiques et on devra considérer : -

Une force horizontale

-

Une force verticale

-

Un couple de torsion d’axe verticale passant de sur le centre de torsion de la structure.

Ces sollicitations sont en fonction : -

De la zone où l’on construit,

-

Du niveau par rapport au sol

-

De la structure

31

V- DIMENSIONNEMENT Le calcul de ces ossatures à poutres et poteaux peut théoriquement s’exécuter par trois (03) sortes de méthodes :  Méthode exacte (Méthode de CROSS, TAKABEYA)  Méthode approchée  Méthode simplifiée  Méthode assisté par ordinateur Suivant les règles BAEL, le calcul des armatures de ces ossatures doit être fait suivant la condition de l’état limite. Un état limite est celui pour lequel une condition requise d’une construction est strictement satisfait. Au-delà du seuil « d’état limite » une structure cesse de remplir les fonctions ou ne satisfait plus aux conditions pour lesquelles elle a été conçue : 1ère hypothèse : ELU (Etat limite ultime) Ils sont relatifs à la stabilité ou à la capacité portante : 21. Equilibre statique de la construction (pas de renversement) ; 22. Résistance de chacun des matériaux (pas de rupture) ; 23. Stabilité de forme (pas de flambement, pas de flexion, pas de torsion…) ; 2ème hypothèse : ELS (Etat limite de Service) analogue au CCBA 68. Ils sont relatifs surtout aux conditions d’exploitation : 24. Etat-limite de déformation (flèches) ; 25. Etat de compression du béton ou de traction des aciers ; 26. Etat limite d’ouverture de fissures pour la sécurité d’ouvrage. Les conditions d’état limite seront affectées par des coefficients de majoration aux charges en faisant des combinaisons d’action pour trouver le cas le plus défavorable. En effet, pour pouvoir tracer la courbe enveloppe des moments fléchissant, on détermine les moments minimaux et maximaux sur les appuis et les travées en faisant les combinaisons d’actions.  Combinaisons d’actions à l’ELU Cas 1 : planchers – poutres secondaires et poutres principales  CP + CE Combinaisons (1) Constructions courantes (2) Travées continues par des portes à faux

32

Travées chargées 1,35G + 1,5Q

Travées déchargées 1,35G

G + 1,5Q G

33

 CP + CE + VENT Combinaisons (1)

Travées chargées 1,35G + 1,5Q

Travées déchargées 1,35G

(2)

G + 1,5Q

(3)

1,35G + 1,5Q + W

1,35G + W

(4)

G + 1,5Q + W

G+W

(5)

1,35G + 1,5W + 1,30Q

G

G + 1,5W

27. Les combinaisons (1) et (2) sont utilisées systématiquement 28. Les combinaisons (3) et (4) sont utilisées dans le cas où les charges d’exploitation Q sont considérées comme action de base et l’action du vent est considérée comme action d’accompagnement. 29. Les combinaisons (5) et (6) sont utilisées dans le cas où l’action du vent W est considérée comme action de base et les charges d’exploitation sur les planchers est considérées comme action d’accompagnement. 30. Les combinaisons (3) et (5) sont les combinaisons principales. Avec : 1,30 prend la valeur égale à :  1,0 pour les constructions courantes à l’expulsion de la salle de spectacle  1,3 pour les salles de spectacles, les entrepôts, les archives et éventuellement certaine construction industrielle. Cas 2 : poteau soumis à une compression centrée Un poteau est soumis à une charge de compression centrée si le moment de flexion ne provoquent qu’un petit excentrement d’ordre au ½ e0 (avec e0 : distance de c.d.g de l’élément considéré par rapport à la direction de la résultante des forces appliquée à l’élément). Dans ce cas, le moment de flexion exercée sur lui pourra être négligé dans le calcul. L’action du vent sur les poteaux soumise à une compression centrée ne peut se présenter que lorsque ces poteaux sont solidaires d’un ou plusieurs poutres principales.  CP + CE La combinaison principale est : Combinaisons (1) Constructions courantes

34

Travées chargées 1,35G + 1,5Q

Travées déchargées 1,35G

 CP + CE + VENT Combinaisons (1)

Travées chargées 1,35G + 1,5Q

Travées déchargées 1,35G

(2) (3) (3)

1,35G + 1,5Q + W 1,35G + 1,5W + 1,30Q G + 1,5Q + 1,30W

1,35G + W G + 1,5W G + 1,5Q

Cas 3 : poteau autres que Cas 2 (poteaux soumises aux risques de flambement) Pour les autres poteaux, les charges à considérés sont les mêmes que celles énumérés pour les planchers (cas 1) Exemple de combinaison d’action pour le calcul des sollicitations exercées sur une poutrelle ou poutre secondaire d’un plancher prolongé par un porte à faux (ou console) et reposé sur 02 appuis simple

1,5Qb

Max MA 1,35G

1,5QB 1,35G

Max MB

1,35G + 1,5QB

Min MA

1,5 QB

Max MOA G

35

1,5Qb

Max MOA G

Exemple de combinaisons d’action pour le calcul d’une poutre continue à plusieurs travées APPUI DE GAUCHE : Mg (1) Surchargeant la travée de calcul et celle qui la précède Max Mg

1,5Qb

1,35G + W

(2) Surchargeant les 02 travées encadrant le nœud de gauche en ne considérant que son poids propre Min Mg 1,35G

APPUI DE DROITE : Md (3) Surchargeant la travée de calcul et celle qui la suit Max Mg 1,5Qb

1,35G

36

(4) Surchargeant les 02 travées encadrant le nœud de droite en ne considérant que son poids propre Min Md

1,5Qb

EN TRAVEE : MT (5) Surchargeant la travée encadrant le nœud de droite en ne considérant que son poids propre Max MT 1,5Qb 1,35G

(6) Surchargeant les travées voisines de la travée de calcul Min MT 1,5Qb

1,5Qb 1,35G

37

38