batiment master genie civil

Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire

Ministre de lEnseignement Suprieur et de la Recherche Scientifique

Universit Hassiba Benbouali de Chlef

Facult de Gnie Civil et dArchitecture

Dpartement de Gnie Civil

Ossatures du

MASTER GENIE CIVIL

Prof.


Ministre de lEnseignement Suprieur et de la Recherche Scientifique

Universit Hassiba Benbouali de Chlef

Facult de Gnie Civil et dArchitecture

Polycopi

Ossatures du Btiment

GENIE CIVIL OPTION : BATIMENT

Prof. KASSOUL Amar


Btiment

BATIMENT

ProgrammeCHAPITRE 1 : LES MURS

1.1. Dfinition - Fonctions - mode de fonctionnement des divers types de murs

1.2. Les diffrents types de murs1.3. Les murs en maonneries 1.4. Les voiles en bton arm1.5. Les parois enterres (voiles priphriques)

CHAPITRE 2 : FONDATIONS 2.1. Rles des fondations - Fonctionnement des fondations - Types de

fondations 2.2. Fondations superficielles (isols et continues) - Radiers2.3. Fondations profondes - Pathologie des fondations

CHAPITRE 3 : LES CONTREVENTEMENTS3.1. Dfinition - Choix du contreventement 3.3. Contreventement gnral des btiments - Solutions mixtes3.4. Comportement et dimensionnement la torsion

CHAPITRE 4 : CONCEPTION PARASISMIQUE DES BTIMENTS 4.1. Concepts gnraux 4.2. Principes de conception parasismique des btiments

Chapitre 1 : LES MURS

Cours : Ossatures Btiment (2012/2013) MASTER Gnie Civil Option : Btiment - Prof. Amar KASSOUL - UHBChlef

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CHAPITRE 1 : LES MURS1. GENERALITES1.1. DFINITIONOn entend par murs des ouvrages verticaux en bton ou en maonnerie. Ils peuvent treprfabriqus ou raliss directement leur emplacement dfinitif dans la construction.

1.2. Mode de fonctionnement des mursLes murs ou voiles sont des lments structuraux sollicits principalement dans leur plan et dontlpaisseur est gnralement faible en regard des autres dimensions. Selon leur fonction et mode desollicitation, on peut distinguer essentiellement les types de murs suivants :

-Les murs porteurs, sollicits principalement par des efforts normaux quasi centrsdcoulant de la descente des charges ; il en rsulte un tat unidimensionnel de contraintes normalesde compression. Pour la reprise des charges verticales, les murs peuvent ainsi tre dimensionns etconus comme des poteaux. Peut tre ralis en bton arm o en maonnerie.

-les poutres cloisons (linteaux), dnommes aussi parois porteuses, soumises dessollicitations de flexion et de cisaillement dans leur plan la manire de poutres flchies. Leurcomportement et leur calcul se distinguent de ces dernires en raison de la rpartition non linairesdes contraintes dans les sections due leur faible lancement.

-Les murs de contreventement, sollicits la fois par des efforts normaux dus aux chargesverticales et par des efforts de flexion et de cisaillement dans leur plan dus aux actions horizontales.Ces murs fonctionnent comme des consoles encastres dans les fondations ou au niveau du rez dechausse ; ces consoles pouvant, en fonction de leur lancement, tre analyses soit comme despoutres, soit comme des parois porteuses.

- Les voiles priphriques, dans le cas o des murs et des parois porteuses subissentsimultanment des sollicitations de flexion transversalement leur propre plan, on appliqueragalement les rgles et dispositions prvues pour les dalles. Cest notamment le cas des murs contreterre des sous sols de btiments (Les voiles priphriques), des murs de soutnement, des murs derservoirs et des parois de silos.

1.3. FONCTIONS DES MURSEn plus de leurs rle de portance o de contreventement, les murs assurent le confort et la scuritdes habitants. Dans la suite, on cite les diffrentes fonctions dun mur o une paroi verticale.1.3.1. Sparation

la construction de l'extrieur (ex : murs de faades, pignons) les pices ou locaux entre eux (ex : refends, cloisons) la construction du sol (ex : murs de soubassement) des terrains (ex : murs de clture).

Solution : Nimporte quelle paroi du moment quelle existe convient.

1.3.2. Rsistance aux diffrentes charges permanentes (poids des lments porteurs et non porteurs de

louvrage) et variables (charges dexploitation et climatiques comme la neige et le vent).Solution : Il faut une couche rsistante adquate dans la paroi verticale suivant sil sagitdune paroi porteuse ou non.



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aux sismes pour protger les personnes et les biens. aux infractions.

1.3.3. Isolation thermique en limitant le plus possible le passage de la chaleur par la paroi dans le cas

dune paroi sparant un local chauff dun local non chauff. Pour les autres parois,cette isolation est inutile. Solution : on utilise un isolant thermique si llment rsistantnest pas isolant.

-contre les bruits : Ariens extrieurs (ex : trafic routier) et intrieurs (ex : tlvision, chane, chant).

Solution : on emploie un isolant phonique ou une paroi lourde surtout pour les murs defaade ainsi que ceux sparant deux logements.

Dimpact (ex : planter un clou). Mais il est rare qu'il y ait des bruits d'impact sur lesparois verticales. Il n'est donc pas ncessaire d'isoler les parois verticales de ces bruitsd'impact.

-contre lincendie pour pallier la diminution des caractristiques mcaniques des matriauxsous la chaleur. Solution : On tient compte des normes exigeantes sur tous lesmatriaux utiliss dans la paroi sur leur tenue au feu et on peut par exemple augmenterles sections rsistantes.

- contre l'eau : de pluie (uniquement pour les murs de faades). Solution : on peut

utiliser un revtement de faade tanche ou voir III. obtenue cause de la vapeur d'eau dans la construction (cuisson des

aliments, douches).Solution : la vapeur d'eau va de l'intrieur du btiment vers l'extrieur et peut endommager lesproprits thermiques des isolants hydrophiles, cest dire qui absorbe leau. Pour viter cela, onutilise un pare-vapeur plac avant lisolant.

du sol qui provoque des remontes capillaires.1.3.4. Esthtique pour lenvironnement, et donc pouvant tre dcore. Solution : Un beauparement, un enduit ou un jeu de formes diffrentes et de couleurs.

1.3.5. Eclairer lintrieur de la construction par la lumire du jour. Solution : des baies doublevitrage pour des isolations thermique et acoustique.

1.3.6.tanchit lair.Solution : Les parois opaques sont tanches lair et cest au niveau des baies que lair peut

sinfiltrer. Cest ce niveau quil faudra faire attention.

2. DIFFERENTS TYPES DE MURSLes murs et lvations peuvent tre faits de diffrents matriaux : bton coul, parpaings, briques,bton cellulaire, Selon leur position et leur rle, on distingue principalement :



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- le mur - pignon : qui ferme l'extrmit du btiment,- le mur de faade : qui ferme les cts du btiment, Il sagit souvent de murs en maonneriepossdant des baies (pour les portes, les fentres et les portes-fentres) et pourvus ou non dunisolant thermique.

- le mur de refend : Ceux sont des murs porteurs intrieurs. Ils constituent un appui intermdiairepour les planchers quils supportent. Raliss en bton arm o en maonnerie, ils possdentgnralement des baies pour les portes sauf sil sagit de murs de refend sparant deux logements.

- le mur de fondations : qui s'lve directement depuis la fondation, partie gnralement enterre,

- le mur enterr : qui clt des pices enterres : cave, sous-sol - le mur de remplissage : qui ne supporte aucune charge et joue uniquement le rle de fermeture,- le mur de clture :mur ou muret, extrieur au btiment, qui dlimite et cerne le terrain.

3. LES MURS EN MACONNERIES3.1. DfinitionUn mur en maonneries est une structure verticale compose par lassemblage dlments de petitesdimensions, monts en lits horizontaux et joints croiss, lis entre eux par joint de mortier, parcollage ou par embotement.La cohsion du mur est obtenue par limbrication des diffrentes pices qui le constituent, ce quincessite un dcalage des joints dune assise sur lautre.Ces lments de petites dimensions peuvent tre :

- de la pierre comme moellons de granit, basalte, grs, calcaire,....- des blocs de bton courant ou cellulaire,- des briques en terre cuite.

3.2. Matriaux utilises pour les parois verticalesPour une construction individuelle ou un petit immeuble collectif (pas plus de 3 ou 4 tages), lesparois porteuses sont le plus souvent ralises en maonneries traditionnelles de petits lmentsassembls sur le chantier joints de mortier. Les produits utiliss sont :

- les briques creuses ou pleines en terre cuite,- les blocs creux ou pleins en bton de granulats courants ou lgers,- les blocs de bton cellulaire assembls au mortier ou joints minces de colle,- les moellons dusage courant ou en pierre de taille, maintenant plus souvent utiliss pour des

parements que pour des parties porteuses.



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En habitat collectif, les parois porteuses sont la plupart du temps ralises en bton banch, cest dire coules leur emplacement dfinitif entre deux banches sur le chantier, mais aussi en panneauxprfabriqus en bton arm assembls sur place.

Les parois non porteuses comme les cloisons et les murs de remplissage peuvent tre :- des blocs creux ou pleins en bton ou en terre cuite,- des carreaux de pltre parements lisses,- des plaques de parement en pltre faces cartonnes.

Dans la suite, nous ne nous intresserons pas la pierre car son utilisation est de plus en plusabandonne cause de son cot.

3.3. Diffrents types de blocs et de briques1. Les blocs de btonLe bloc de bton est le produit le plus utilis pour la construction des murs de maonnerie. Les blocsde bton sont gnralement paralllpipdiques et de dimensions qui les rendent manu-portableslors de leur mise en uvre. Ils sont produits industriellement en bton non arm afin dtre montssur chantier joints de mortier (joints pais de mortier traditionnel) ou par collage (joints minces demortier-colle) ou par embotement.

Les blocs les plus couramment utiliss sont estampills de la marque NF propre la France, quigarantit la fourniture de matriaux de qualit aux caractristiques bien dfinies et identiques. Cettemarque impose la mise en place dun systme de contrle par le fabricant.

a- les trois sortes de matriaux de blocs de bton couramment utiliss :Il existe troismatriaux pouvant constituer ces blocs de bton :

- les blocs de bton en granulats courants,- les blocs de bton en granulats lgers,- et les blocs de bton cellulaire autoclav.

b- blocs de bton CellulaireLes blocs de bton cellulaire autoclave, encore appels thermo pierre, ont une masse volumiquetrs peu leve, environ 500 kg/m3, et offrent une rsistance mcanique relativement faible. Ils nepeuvent donc pas recevoir de charges importantes.

c- blocs de bton en granulats courants ou lgersLes blocs de bton dits de granulats lgers ont une masse volumique infrieure 1700 kg/m3.Lorsque la masse volumique est suprieure 1700 kg/m3, les blocs sont dits en granulats courants.



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Les blocs de bton en granulats lgers ont une rsistance thermique plus grande que les blocs debton en granulats courants mais prsentent une rsistance mcanique moindre.On distingue trois catgories de blocs de bton standards de granulats courants ou lgers, selonlimportance de la surface des alvoles :

- les blocs pleins sans alvoles, - les blocs perfors, - les blocs creux..

d- blocs isolation intgreLes blocs-coffrages isolants de bton avec polystyrne lextrieur ou lintrieur ou les deuxassurent une isolation thermique par l'extrieur ou par l'intrieur ou simultane (voir photos ci-dessous). Le montage s'effectue sec par embotements horizontaux et verticaux. Ces blocs sontutiliss dans les btiments industriels et agricoles, publics et sportifs, et les habitats individuels etcollectifs.

e- blocs bancherDestins tre utiliss lorsque les murs sont soumis des efforts importants, les blocs bancherservent de coffrage perdu au bton coul en place et remplacent les banches. Ils sont utiliss dans laralisation de murs porteurs extrieurs et intrieurs enduits, de soubassement, de descentes degarages, de rservoirs, de silos et de sous-sol enterr. Avant le coulage du bton, des armaturesverticales et horizontales devront tre places lintrieur des blocs.

f- les briquesLes briques sont obtenues par faonnage, filage et/ou pressage, schage et/ou cuisson dune pteargileuse. Elles sont employes dans les ouvrages de maonneries courantes tels que les murs, les



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cloisons et les doublages. Il existe comme pour les blocs de bton, des blocs accessoires pour leslinteaux, les chanages verticaux, les abouts de planchersOn distingue les catgories suivantes :

Il existe deux sortes de briques creuses :- les briques montes joints de mortier horizontaux continus, notes C,

- les briques dites rupture de joint, montes joints de mortier horizontaux discontinus, notes RJ,destines amliorer les caractristiques thermiques du mur. La mise en uvre respectant ladiscontinuit du joint de pose horizontal reste difficile matriser.

1 : brique rupture de joint (RJ)2 : brique pltrire utilise pour les cloisons ou lesdoublages3 : brique utilise en faade ou en refend, en remplissageou en porteur, selon lpaisseur4 : brique creuse pouvoir isolant lev

g- briques pleines ou perforesLes briques pleines ou perfores verticalement sont montes joints de mortier pais. Employspour lhabitation, elles sont gnralement enduites ou protges extrieurement afin damliorerdes caractristiques thermiques, acoustiques, de rsistance au feu ou pour rattraper des irrgularitsde surface.On distingue plusieurs modles :- brique pleine de format le plus courant 6 cm x 11 cm x 22

cm, (1)

- brique perfore de largeur infrieure 14 cm et dont lasomme des perforations est infrieure 50% de lasection perpendiculaire la face de pose, (2)

- bloc perfor de terre cuite alvoles verticalespermettant de raliser toute lpaisseur brute du muravec un seul lment, et fort pouvoir isolant (3).

3.4. Rsistance - stabilit des ouvrages de maonneries3.4.1. Principe de rsistanceQuel que soit le type de maonneries, elles ne doivent subir que des compressions.Lpaisseur des blocs utiliser et leur classe de rsistance dpendent :

- du type de maonnerie et de ses dimensions,- et des sollicitations mcaniques (descente de charges).

Une fois le calcul de charges effectu et le type de maonnerie choisi, on calcule la contrainte relledans le mur que lon compare la contrainte admissible.



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3.4.2. Contrainte normale relle de compressionOn admet que les contraintes dans les murs se rpartissent de manire uniforme.La contrainte normale relle de compression en partie courante d'un mur en maonneries estcalcule en divisant la charge Nu obtenue grce une descente des charges, par la surface horizontaleS du mur charg par Nu.S = paisseur du mur x longueur du murPour une charge uniformment rpartie, cette contrainte normale relle mi-hauteur du mur doittre infrieure ou gale la contrainte normale admissible la compression C.

3.4.3. Contrainte normale admissible de compression ou dcrasement CLa stabilit mcanique dpend :- de l'lancement L = H/e, H tant la hauteur libre entre planchers et e, tant l'paisseur brute dumur, L tant limit 20 pour les murs porteurs et 30 pour les cloisons et les murs de remplissage,- et de la nature du cas de charges appliqu au mur, centr (mur de refend) ou excentr(gnralement, mur de faade sous plancher ou poutre avec appui ne se faisant pas sur toutelpaisseur du mur).La contrainte normale admissible de compression C, dont il faut tenir compte dans les calculs, vaut :

3.5. Dispositions constructives3.5.1. Les appuis sur les mursAfin d'viter la maonnerie de travailler en traction, il faut que les poutres, dalles et linteauxprennent suffisamment appui sur le mur.La longueur d'appui d'un plancher sur un mur est au minimum de 2/3 de l'paisseur brute du mur.La longueur d'appui d'un linteau isol sur un mur est au minimum de 20 cm.

3.5.2. Les chanagesUn chanage horizontal continu en bton arm doit ceinturer la construction chaque tage pourles planchers en bton arm ou pour couronner les murs.Ils sont habills dune planelle du ct extrieur dans le cas de planchers ou sont mouls dans desblocs en forme de U comme pour les linteaux dans le cas dun couronnement des murs sansplancher.Dans le cas dune planelle, celle-ci doit tre de prfrence de mme nature que la maonnerie.Le chanage horizontal ne doit pas tre trop volumineux et les habillages isolants sont interdits.



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3.6. Choix d'un mur de faade : (DTU 20.1 et 23.1)Indpendamment de leurs caractristiques mcaniques, les murs de faade sont dfinis par larsistance quils offrent la pntration de la pluie combine avec le vent pendant des dures plusou moins longues. Cette pntration deau dpend de plusieurs paramtres tels que le type de mur,la situation et la hauteur de la construction et lexposition de la faade.

3.6.1. Les 4 types de mursLes murs de Type I ne comportent aucundispositif pouvant sopposer au cheminementde leau au travers du mur tel quunrevtement tanche en face extrieure et unecoupure de capillarit dans son paisseur.Lisolant, dans ce cas, peut tre hydrophile,cest dire absorbant leau.

Les murs de Type II sont sansrevtement tanche cot extrieur maiscomprennent dans leur paisseur unecoupure continue de capillarit qui peuttre soit des panneaux isolants nonhydrophiles comme du polystyrneexpans ou de la mousse depolyurthane (Type II a), soit une lamedair continue (Type II b).



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Les murs de Type III sont aussi sans revtementtanche cot extrieur mais sont doublsintrieurement par une seconde paroi sparede la premire par une lame dair continue labase de laquelle sont prvus des dispositifs decollecte et dvacuation vers lextrieur des eauxdinfiltration ventuelles.

Les murs de Type IV sont tanches leau grce unrevtement tanche driv des techniques de couverture situ lextrieur de la paroi.La conception des murs de Type I, II a, II b et III est fonde surle principe quune certaine quantit deau, plus ou moinsimportante peut au bout dun temps plus ou moins longtraverser la maonnerie et quil faut larrter et la rejeter avantquelle natteigne le parement interne. Au contraire, dans lemur de Type IV, leau ne peut pntrer dans le mur protgextrieurement par un revtement tanche.

4. LES PAROIS ENTERREES (Voiles priphriques)4.1. DfinitionLes parois enterres sont construites directement sur les fondations ou les longrines et sont situessous le niveau du sol fini.

Elles servent dlimiter :- le terre-plein sur lequel prend appui la dalle,- le vide-sanitaire sous le plancher bas,- les locaux du sous-sol.

Elles se situent sous tous les porteurs verticaux (faades et refends) et sont donc compltement oupartiellement enterres.On les appelle aussi murs de soubassement.



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4.2. Fonctionsa- fonction mcaniqueLes parois enterres doivent videmment supporter les charges provenant des porteurs verticauxquelles reprennent et du plancher bas sil est solidaire, mais aussi la pousse des terres puisquellessont enterres.

b- fonction isolation thermiqueLes parois enterres doivent tre isoles thermiquement si le local enterr est chauff donc habit.Dans le cas contraire il nest pas ncessaire disoler.

c- fonction tanchitLes parois enterres doivent sopposer aux pntrations deau :

- par infiltration travers la paroi, ce qui donne des traces dhumidit lintrieur,- par remontes capillaires qui donnent des traces dhumidit et des condensations lintrieur

du mur,- par infiltration au niveau des fondations, ce qui entranerait une diminution de la capacit

portante du sol.



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4.3. Solutionsa- fonction mcaniquePour reprendre les charges, les parois enterres doivent tre :

- soit en bton arm dpaisseur minimale 16 cm,- soit en maonneries de blocs de bton creux ou pleins, dpaisseur 20 cm pour les murs

priphriques et dpaisseur 15 cm pour les refends,- soit en maonneries de briques perfores, les autres types de briques tant proscrits.

On remarque sur le schma, les poteaux en bton arm incorpors aux angles et dans la longueurdes murs priphriques et de refend.

b- fonction isolation thermiqueContre les dperditions thermiques, on place un isolant thermique verticalement lintrieur. Vousverrez les isolants dans le chapitre ISOLATION tudi en terminale.

c- fonction tanchitLes solutions dpendront :

- de lorigine des venues deau (nappe phratique ou eaux de ruissellement),- de labondance de ces venues deau (rgion, topographie du lieu comme terrain en butte ou en

creux, pente du terrain),

- de la permabilit du sol (les sables et graviers sont des sols permables, les argiles et leslimons sont des sols peu permables).

On distingue trois catgories de murs :Catgorie 1 :murs des locaux habitables en sous-sol o aucune trace dhumidit nest admise.Catgorie 2 : murs de chaufferie, garages ou certaines caves, o des infiltrations limites peuventtre tolres.



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Catgorie 3 : murs de vide-sanitaire ou de terre-plein qui nont pas de fonction tanchit et quinont quune fonction porteuse.

d- contre les infiltrations travers les paroisLes solutions contre les infiltrations travers les parois sont de prvoir lextrieur de la paroi, unrevtement tanche. Pour cela,

- on peut appliquer un enduit au mortier de ciment hydrofuge avec peinture bitumineuseappliqu en une ou deux couches (exemple : enduit Sika). Cette solution est utilise pour lesmurs de catgorie 2.

- On peut aussi mettre en place un revtement tanche (exemple : Delta MS) ou un complexe dedrainage vertical rapport. Cette solution est utilise pour les murs de catgorie 1.

e- contre les remontes capillairesDans le cas des murs en bton arm, on ajoute au bton lors de sa confection, un adjuvant qui est unhydrofuge.Dans le cas des murs en maonneries, on ralise une coupure de capillarit. Pour cela, les solutionssont :

- soit une bande de bitume arm place en sandwich entre deux couches de mortier, parexemple FONDABAND comme le montre le dessin ci-contre

- soit une feuille de polythylne place aussi en sandwich entre deux couches de mortier,- soit une chape de mortier de ciment richement dos en sable et avec hydrofuge,- soit unemembrane dtanchit lastomre adhsive.

On place ces coupures dans tous les murs en maonneries, quils soient priphriques ou intrieurs.



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Ces coupures de capillarit doivent tre situes 0,15 m au moins au-dessus du sol fini, comme lemontrent les diffrents cas de figures ci-dessous.

f- contre les infiltrations au droit des fondations :On place en gnral un drain tout autour du btiment pour collecter et vacuer les eaux pluviales etde ruissellement.Ce drain peut tre en :

- bton poreux ou perfor,- en terre cuite,- en PVC perfor, (cas trs souvent utilis)

Il doit avoir une pente de 1 cm par mtre tout en descendant vers le collecteur. Suivant la pente duterrain (DTU 20 1), le drainage ceinture totalement ou partiellement le btiment.

g- contre la nappe phratiqueDans le cas o les parois enterres sont baignes souvent dans la nappe phratique, il faut prvoir uncuvelage, cest dire une enveloppe tanche tout autour des parties enterres de louvrage.

h- exemple de mise en uvre dune tanchit de paroi enterre :Utilisation du SOMDRAIN



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4.4. Voile priphrique daprs RPA99/v2003Les ossatures au dessous du niveau de base, formes de poteaux courts (par exemple les videssanitaires) doivent comporter un voile priphrique continu entre le niveau des fondations (semelles,radier...) et le niveau de base.

Toutefois, en zone I, cette prescription est facultative pour les maisons individuelles et btimentsassimils ou pour toute autre construction de hauteur infrieure ou gale 10m au dessus du niveaumoyen du sol.

Dans le cas de blocs spars par des joints de rupture, le voile priphrique doit ceinturer chaquebloc.Ce voile doit avoir les caractristiques minimales ci-dessous :- paisseur 15cm ;- les armatures sont constitues de deux nappesLe pourcentage minimum des armatures est de 0,10% dans les deux sens (horizontal et vertical)Les ouvertures dans ce voile ne doivent pas rduire sa rigidit d'une manire importante.Dans le cas des dallages sur terre plein, on pourra se dispenser du voile priphrique condition dedimensionner les poteaux suivant les prescriptions prvues pour les poteaux d'lancementgomtrique infrieur 5 dans le paragraphe 7.4.2.2.



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5. LES VOILES EN BETON ARME5.1. Dfinition du voileLes voiles ou murs de contreventement sont dfinis comme des lments verticaux deuxdimensions dont la raideur hors plan est ngligeable. Dans leur plan, ils prsentent gnralementune grande rsistance et une grande rigidit vis--vis des forces horizontales. Par contre, dans ladirection perpendiculaire leur plan, ils offrent trs peu de rsistance vis--vis des forceshorizontales et ils doivent tre contrevents par dautres murs ou par des portiques [2].5.2. Classification des types de voiles-Voile pleine o -voile sans raidisseur (Figure 1a)-voile avec raidisseur (Figure 1b)-Voile avec une seule file d'ouverture (Figure 1c)-Voile avec plusieurs files d'ouvertures (Figure 1d)

a-Voile sans raidisseurs b-voile avec raidisseur

c- Voile avec une seule file d'ouverture d-Voile avec plusieurs files d'ouvertureFigure 1 : Diffrent type des voiles [3]

5.3. Classification des structures avec voilesVue la grande varit des constructions voiles de contreventements, on peut fournir uneclassification pratique de ces constructions. A cet gard, trois grandes catgories peuvent trerencontres:1) structures mixtes avec des murs porteurs associs des portiques (Figure 2),2) structures noyau central (Figure 3),3) structures uniquement murs porteurs (Figure 4).

le type des voiles illustr dans la Figure 2, le rle porteur vis--vis des charges verticales est assurpar les poteaux et les poutres, tandis que les voiles assurent la rsistance aux forces horizontales.

Dans la figure 3, un noyau central form de deux murs coupls chaque tage par des poutresassure majoritairement la rsistance aux forces horizontales. Une certaine rsistance supplmentairepeut tre apporte par les portiques extrieurs, comme le montre la Figure 3

Dans la figure 4, les voiles assurent en mme temps le rle porteur vis--vis des charges Verticales et



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le rle de rsistance aux forces horizontales.

Figure 2 : Structures mixtes avec des murs porteurs coupls des portiques

Figure 3 : Structure a noyau central

Figure 4 : Structure uniquement a murs porteurs

5.3. Rles des voiles de contreventement



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Lutilisation des voiles en bton arm pour la construction des structures dans les zones sismiquesest exige obligatoirement par le code parasismique Algrien RPA99/V2003 [5]. La raison est que lesvoiles, outre leur rle porteur vis--vis des charges verticales, sont trs efficaces pour assurer larsistance aux forces horizontales. Reprenant la plus grande partie de leffort sismique, ilsconditionnent le comportement des structures et jouent un rle primordial pour la scurit. Parrapport dautres lments de structures, les voiles jouent doutres rle savoir [6] :1-Augmente la rigidit de louvrage ;2- Diminue linfluence des phnomnes du second ordre et loigne la possibilit dinstabilit ;3- Diminue les dgts des lments non-porteurs dont le cot de rparation est souvent plus grandque celui des lments porteurs ;4- Apaise les consquences psychologiques sur les habitants de haut btiment dont les dplacementshorizontaux sont importants lors des sismes.5- Rend le comportement de la structure plus fiable que celui dune structure ne comportant que desportiques.

5.4. CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUE ET MECANIQUES DES VOILES5.4.1. Caractristiques gomtriqueLe modle le plus simple dun voile est celui dune console parfaitement encastre sa base,(Figure 5).

Figure 5 : Voile pleineLes principaux paramtres influenant le comportement des voiles en bton arm sont llancement(rapport hauteur H sur la largeur du voile L), les armatures (pourcentages et dispositions) et lacontrainte normale moyenne. Il y a lieu de distinguer les voiles lancs (lancement H / L suprieur 2 environ) et les voiles courts (lancement H / L infrieur 2) [4].

NuMu



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- Dimension daprs RPA99/V2003Daprs RPA99/V2003 [5], les dimensions minimales des voiles doivent satisfaites les conditionssuivantes :

L 4a.a 15 cmo L tant la longueur du voile (Figure 6) et a est lpaisseur du voile.

Dans le cas contraire, ces lments sont considrs comme des lments linaires o poteaux.

De plus, l'paisseur doit tre dtermine en fonction de la hauteur libre d'tage he et des conditionsde rigidit aux extrmits comme indiqu la figure 7.

a h21 a h25

a h22Figure 7 : Coupes de voiles en plan [5]

ahe

L4a.4a

L

Figure 6 : Coupe de voile en lvation [5]

aa

2a

3a 2a

a 3a



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Pour les calculs de l'inertie des voiles, il est admis de considrer l'influence des mursperpendiculaires. La longueur du mur prise en compte de chaque ct devrait tre la plus petite desvaleurs indiques sur la figure 8.

Figure 8 : Prise en compte des murs retour [5]

- Dimension daprs lEurocode 8Daprs lEurocode 8[4], lpaisseur bwo (a dans RPA99/2003) de lme doit respecter la conditiondonne par lexpression suivante :

bwo max {0.15, hs/20} (m) (1)

O hs est la hauteur libre dtage, en mtres.Dautres exigences complmentaires sappliquent pour lpaisseur des lments de rive raidis (Figure9). Il nest pas ncessaire de prvoir dlment de rive confin dans les membrures de mur ayant unepaisseur bf hs/15 et une largeur lf hs/5, o hs tant la hauteur libre dtage (Figure 9).

Figure 9 : lment de rive confin inutile une extrmit du mur avec membrure transversaleimportante [4].

- Daprs lEurocode 8, lpaisseur bw des parties confines de la section de mur (lments de rive) nesoit pas infrieure 200 mm. De plus, si la longueur de la partie confine ne dpasse pas la valeurmaximale de 2bw et 0,2 lw , il convient que bw ne soit pas infrieure hs/15, hs tant la hauteurdtage. Si la longueur de la partie confine excde la valeur maximale de 2bw et 0,2 lw , il convientque bw ne soit pas infrieure hs/10 (voir Figure 10).

acc c

c0c0L0

c

c min (8a ; L0/2;c0)



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Figure 10 : paisseur minimale des lments de rive confins [4]

5.4.2. Longueur de flambement-Voile non raidis latralementLa longueur de flambement Lf en fonction de la hauteur libre L du voile entre nus de plancher

1. lf= 0,8l voile encastr en tte et en pied avec un plancher de part et doutre.2. lf= 0,85l voile encastr dun seul cot.3. lf= l voile articul en tte et en pied.

-Voile raidis latralement

Raidisseur auxextrmits du voile

Longeur deflambement lf(valeur de lf calculeprcdemment)

Si 2,5 = , (2)Si > 2,5 = (3)

Si = (4)Si > = (5)

4.4.3. Caractristiques mcaniqueLa Figure 11 montre lexemple dun lment de section rectangulaire ou en I, soumis une chargeverticale N et une charge horizontale V en tte. Le voile est sollicit par un effort normal N et uneffort tranchant V constants sur toute la hauteur et un moment flchissant qui est maximal dans lasection dencastrement. Le ferraillage classique du voile est compos darmatures verticales(pourcentage v), darmatures horizontales (pourcentage h). Les armatures verticales extrmes sontsoumises dimportantes forces de traction/compression crant ainsi un couple capable dquilibrerle moment appliqu. A la base du voile, sur une hauteur critique, des cadres sont disposs autour deces armatures afin dorganiser la ductilit de ces zones. Enfin, les armatures de lme horizontales etverticales ont le rle dassurer la rsistance leffort tranchant. Les diffrents pourcentagesrglementaires seront exposs dans le paragraphe 6.



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Figure 11 : Schma dun voile plein et disposition du ferraillage

http://mescoursdegeniecivil.wifeo.com/documents/Ptech6.pdfhttp://mescoursdegeniecivil.wifeo.com/documents/Ptech7.pdfhttp://mescoursdegeniecivil.wifeo.com/documents/Ptech8.pdfhttp://iut-tice.ujf-grenoble.fr/tice-espaces/GC/materiaux/mtx3/CoursMateriaux/3.1.pdf

NV

Chapitre 2 : LES FONDATIONS


1

CHAPITRE 2 : FONDATIONSPlan du chapitre1. ROLES DES FONDATIONS2. FONCTIONNEMENT DES FONDATIONS3. TYPES DE FONDATIONS4. FONDATIONS SUPERFICIELLES (isols et continues)5. RADIERS6. FONDATIONS PROFONDES7. PATHOLOGIE DES FONDATIONS

Rfrences :(http://mescoursdegeniecivil.wifeo.com/documents/Ptech3.pdf)http://www.cours-genie-civil.com/IMG/pdf/cours_fondations-superficielles1_procedes-generaux-de-construction.pdfhttp://www.cours-genie-civil.com/IMG/pdf/cours_fondations-profondes1_procedes-generaux-de-construction-2.pdfhttp://www.cours-genie-civil.com/IMG/pdf/Murs_rideaux_procedes-generaux-de-construction.pdfhttp://www.cours-genie-civil.com/IMG/pdf/cours_fondations-profondes3_procedes-generaux-de-construction.pdfhttp://www.cours-genie-civil.com/IMG/pdf/cours_fondations-superficielles-radiers_procedes-generaux-de-construction.pdfhttp://www.cours-genie-civil.com/IMG/pdf/Expose-etudiants_Planchers_Dallages_procedes-generaux-de-construction.pdf



21. ROLES DES FONDATIONSI - 1 DfinitionUn ouvrage quelle que soient sa forme et sa destination, prend toujours appui sur un sol dassise. Leslments qui jouent le rle dinterface entre louvrage et le sol sappellent fondations. Ainsi,quelque soit le matriau utilis, sous chaque porteur vertical, mur, voile ou poteau, il existe unefondation.

I 2 Rle principalLa structure porteuse dun ouvrage (voir cours de mcanique chapitre 4) supporte diffrentescharges telles que :

- des charges verticales : comme les charges permanentes telles que le poids des lments porteurs, le poids

des lments non porteurs, comme les charges variables telles que le poids des meubles, le poids des personnes,

le poids de la neige,

- des charges horizontales (ou obliques) : comme des charges permanentes telles que la pousse des terres, comme les charges variables telles que la pousse de leau ou du vent.

La structure porteuse transmet toutes ces charges au sol par lintermdiaire des fondations.



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Il ne sagit pas de calculer la charge globale que reprend louvrage mais la charge reprise par chaquefondation. En effet chaque fondation ne reoit pas la mme charge. Cela dpend des lmentsporteurs repris. La charge reprise par une fondation se calcule au moyen dune descente de charges.Le rle principal dune fondation est donc dassurer la transmission des charges appliques surlouvrage au sol.

Les critres influant le choix dune fondation sont donc :- La qualit du sol.- Les charges amenes par la construction.- Le cot dexcution.

I - 3 Rles secondaires1) La fondation doit rsister elle-mme aux charges et doit tre calcule en consquence.2) L'ensemble ouvrage fondation - sol doit tre en quilibre stable. Il ne doit pas y avoir possibilitde mouvement.

- pas de glissement horizontal : Ladhrence sol fondation doit empcher les forceshorizontales (pousses du vent, des terres) de pousser louvrage horizontalement.

- pas de basculement : Les charges horizontales ont tendance faire basculer louvrage car ellescrent un moment. Les forces verticales (poids) doivent les contrebalancer.

- pas de dplacement vertical : Le sol doit tre suffisamment rsistant pour viter lenfoncementdu btiment de manire uniforme ou dissymtrique (tassements diffrentiels entre deuxparties solidaires de l'ouvrage) et le btiment doit tre suffisamment lourd pour viter lessoulvements dus l'action de l'eau contenue dans le sol (pousse d'Archimde).



43) Une fondation doit tre durable. Toutes les prcautions devront tre prises dans les dispositionsconstructives, le choix et l'emplacement des matriaux, ainsi que dans la mise en uvre.4) Une fondation doit tre conomique. Le type de fondation, les matriaux employs et la mise enuvre doivent tre le moins coteux possible.

2. FONCTIONNEMENT DES FONDATIONSUn mur ou un poteau supporte une partie des charges de louvrage et compte-tenu de ses faiblesdimensions, risquent de poinonner le sol. Cest pour cela que sous un mur et un poteau, on placeune fondation qui permet de rpartir la mme charge mais sur une surface horizontale plusimportante et donc de diminuer la pression exerce sur le sol, cest dire de diminuer la forceexerce sur le sol par unit de surface.

Il faudra toujours sassurer que la pression exerce par la fondation sur le sol est infrieure lapression que peut supporter le sol. La pression que peut supporter le sol a t dtermine grce auxessais de reconnaissance de sol (voir chapitre 2 de technologie).

La FONCTION dune FONDATION est de TRANSMETTRE au SOL les CHARGES qui rsultent desACTIONS appliques sur la STRUCTURE quelle supporte.Cela suppose donc que le concepteur connaisse:- la capacit portante de la semelle de fondation. Le sol ne doit pas rompre, ni tasser de faoninconsidre sous la semelle.- les actions amenes par la structure au niveau du sol de fondation. La semelle doit rsister auxactions auxquelles elle est soumise.

Cette pression sappelle contrainte et est note . = F/S (Son unit est le MPa = MN/m2)

La pression exerce la surface du sol entrane des pressions dans les couches de sol situes en-dessous jusqu une certaine profondeur qui varie suivant le type de fondations et la chargeapplique.

3. TYPES DE FONDATIONSIII 1 Types de fondations :Les deux types de fondations sont :

- les fondations superficielles,- les fondations profondes et spciales.

Les fondations sont dites superficielles si une des deux conditions suivantes est respecte :H/L < 6 ou H < 3 mAvec H : profondeur de la fondation et L : largeur de la fondation.



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III 2 Choix des fondationsLe choix du type de fondation dpend :

- du type d'ouvrage fonder, donc des charges appliques la fondation (charges diffrentespour une maison individuelle et pour une tour),

- de la rsistance du sol. Il est important de faire une bonne reconnaissance des sols.. Si la couche superficielle est suffisamment rsistante, il sera quand mme ncessaire de faire unereconnaissance de sol sous le niveau de la fondation sur une profondeur de deux fois la largeur de lafondation et s'assurer que les couches du dessous sont assez rsistantes.. Si la couche superficielle n'est pas assez rsistante, une reconnaissance des sols devra tre faite surune profondeur plus importante. On choisira toujours la fondation la plus conomique.

4. LES FONDATIONS SUPERFICIELLES4.1. INTRODUCTIONLes fondations superficielles sont mises en uvre lorsque la construction peut prendre appui sur unecouche de rsistance acceptable faible profondeur par rapport au niveau le plus bas de laconstruction et non du terrain naturel.Les fondations superficielles sont de trois types :Semelle isole, place sous un poteau,

*

semelle filante, place sous un mur ou plusieurs poteaux rapprochs



64.2. Les semelles isoles4.1.1. Dfinitions - TerminologieUne fondation superficielle est dfinie par des caractristiques gomtriques.

Figure : Coupe verticale sur semelle superficielle

- L: longueur de la semelle ou plus grand ct dune semelle.- B : largeur de la semelle ou plus petit ct de la semelle.- semelle circulaire B = 2 R- semelle carre B = L- semelle rectangulaire B < L < 5R- semelle continue ou filante :... L > 5B- D : hauteur dencastrement de la semelle. Hauteur minimum au dessus du niveau de la fondation. Siun dallage ou une chausse surmonte la fondation ceux-ci sont pris en considration dans la hauteurdencastrement.- h : ancrage de la semelle. Il correspond la hauteur de pntration de la semelle dans la coucheporteuse

Elle est aussi dfinie par le rapport B/D. Au del dun rapport de 1/6, nous sommes dans le domainedes fondations profondes.

4.1.2. Dimensionnement des fondations superficiellesLa surface de la semelle doit tre suffisante pour rpartir sur le sol, les charges apportes par lesporteurs verticaux.Rpartir une force sur une surface, cest exercer une pression :

La capacit portante du sol doit tre suprieure la pression exerce par les fondations.La surface S dune semelle sexprime :

Nu reprsente leffort ultime apporter par louvrage,q reprsente la contrainte (capacit portante) du sol.



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La valeur de q est identifie par une campagne de reconnaissance de sol (essais en laboratoire et/ouessais in situ).4.1.2. Dimensions des semelles isolesLes semelles isoles sont les fondations des poteaux. Leurs dimensions de surface sonthomothtiques celles du poteau que la fondation supporte :

- Semelles circulaires :Les semelles sont axes sur le poteau, la hauteur H est dfinie pareillement, en fonction desdiamtres du poteau et de la semelle.

c) Profondeur hors gel des semelles de fondation.Pour viter que le sol dassise des semelles ne soit dstructur par les cycles de gel et de dgel du sol,le niveau dassise des fondations doit tre descendu un niveau suffisant : profondeur hors gel.Cette profondeur varie selon la zone climatique et laltitude :



84.3. Formes de semelles isoles



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DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES



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4.4. Liaisons des fondations isoles.Les massifs de fondations peuvent tre isols ou relis entre eux pour rigidifier lensemble delinfrastructure (ou pour des raisons mcaniques particulires - semelles excentres).Ces lments de liaison sont des longrines. Ce sont des semelles filantes qui peuvent ou nonsupporter des voiles porteurs.



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4.3. Les semelles filantes

Les semelles filantes sont les fondations des voiles.La hauteur H est dfinie comme pour les semelles isoles



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5- Reprise en sous-uvre.Dans le cas de mitoyennet avec un btiment existant, les charges reportes dune construction lautre peuvent tre dommageables. Les fondations ne doivent pas se gner mutuellement.

1 - Les fondations dun btiment en construction doivent descendre au niveau de celles du btimentvoisin existant.2- Les fondations du btiment voisin doivent tre descendues au niveau du btiment enconstruction. On parle alors de



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6- Reprsentation graphique - Les fondations superficielles

AI : Arase infrieure de la semelle.AS : Arase suprieure de la semelle.



18Les semelles, poteaux et longrines identiques sont cots une seule fois et rappels par S, un P ou un Lsuivit de leur numro. Pour les longrines, on donne toujours dans lordre : base x hauteur.

SEMELLE CONTINUE

CAS DE LA SEMELLE FLEXIBLE



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CAS DE LA SEMELLE RIGIDE



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255. RADIERS5.1. GNRALITSUn radier est une dalle plane (Figure ), ventuellement nervure (Figure ), constituant l'ensembledes fondations d'un btiment. Il s'tend sur toute la surface de l'ouvrage. Elle comporte parfois desdbords (consoles extrieures)

Comme toute fondation, elle transmet les charges du btiment, sur lensemble de sa surface, au sol.Avantages de la semelle unique :- diminution des risques de tassement- trs bonne liaison donc rigidit de la base du btiment

Ce mode de fondation est utilis dans deux cas : lorsque la capacit portante du sol est faible : le radier est alors conu pour jouer un rlerpartisseur de charges. Son tude doit toujours s'accompagner d'une vrification du tassementgnral de la construction ; lorsque le sous-sol d'un btiment est inondable : le radier joue alors le rle d'un cuvelage tanchepouvant rsister aux sous-pressions (cf. [1.6]).

Ce type d'ouvrage ne doit pas tre soumis des charges pouvant provoquer des tassementsdiffrentiels trop levs entre les diffrentes zones du radier.Dans le cas de couches sous-jacentes trs compressibles, le concepteur doit vrifier que le point depassage de la rsultante gnrale concide sensiblement avec le centre de gravit du radier.



26Lorsque la compressibilit du sol varie de manire importante ou lorsque la structure prsente desdiffrences marques de rigidit, il y a lieu de prvoir des joints de rupture.

1- CRITERES DE CHOIXLe radier est justifi si la surface des semelles isoles ou continues est trs importante (suprieure ougale 50 % de l'emprise du btiment) Ce qui est le cas lorsque :- le sol a une faible capacit portante mais il est relativement homogne.- les charges du btiment sont leves (immeuble de grande hauteur).- l'ossature a une trame serre (poteaux rapprochs).- la profondeur atteindre pour fonder sur un sol rsistant est importante.- Il est difficile de raliser des pieux (cot - vibrations nuisibles).- Il existe des charges excentres en rive de btiment.Eventuellement, dans le cas de sous-sols utilisables (parking, garages, caves ...) ou en vue d'obtenirun sous-sol tanche (cuvelage)

2- MODE DE FONCTIONNEMENT2.1 Actions mcaniques agissant sur le radier- Les actions descendantes (poids propre, poids de la superstructure et actions extrieures)transmises par les murs et poteaux- Les actions ascendantes du sol rparties sous toute sa surface

Hypothse :La rpartition des pressions sur le sol est uniforme.Cela ncessite un radier de grande rigidit (forte paisseur de bton - forte densit d'armatures) et sipossible des poteaux galement distants et galement chargs

Principes Gnraux de Construction

Mais gnralement les poteaux sont ingalement chargs, on admet la simplification ci dessous :

Les actions sur le radier engendrent la dforme suivante :



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Le radier se comporte comme un plancher renvers

2.3- ConsquencesIl est ncessaire de renforcer le radier au droit des appuis des murs et des poteauxLe bton rsistant mal la traction, on placera des armatures dans les zones tendues : en partiehaute en trave et en partie infrieure au droit des murs et des poteauxPrincipe d'armature :

Renfort des radiers plats au droit des lments porteurs :Schmas de principe de renforcement du radier soumis des charges ponctuelles

Charges linaires transmises par un mur

3- PRINCIPE DE CONSTRUCTIONOn ne peut envisager la ralisation du radier qu' certaines conditions :- les charges apportes par le btiment doivent tre rgulirement rparties : pas de btiment avecune partie haute et une partie moins haute pour ne pas engendrer des tassements incompatibles.- La rpartition des contraintes sous le radier est uniforme- Le terrain sous le radier nest soumis qu des contraintes de compression en tout point.- Le sol d'assise a une rsistance rgulire (pas de tassements diffrentiels, pas de points durs)



28- La pousse dArchimde due une prsence d'eau n'est pas trop forte (soulvement de lensembledu btiment)

Contraintes ingales imposes au sol et tassements ingaux

Vue en plan des btiments

Tassement diffrent sous le radier, d au terrain de rsistance ingale :Dversement du btiment et excentricit de la rsultante par rapport au centre de la semelle

4- DIFFERENTS TYPES DE RADIERStous les radiers sont mis en place sur un bton de propret ou un lit de sable4.1- Radier plat d'paisseur constanteconvient aux charges assez faibles et aux btiments de petite emprise



29- facilit et rapidit d'excution- les murs ou les poteaux viennent s'appuyer directement sur la dalle avec possibilit de renforcer lessections de bton au droit des appuis

4.2- Radier nervurLorsque les charges sont importantes, pour que l'paisseur du radier ne devienne pas excessif, ondispose des travures de poutres (nervures) pour rigidifier la dalle ; elles peuvent tre disposes dansun seul sens ou dans deux ; cela dpend de la porte, de la disposition des murs ou des poteauxl'ensemble donne des alvoles qu'il est ncessaire de remblayer si on veut utiliser le sous-sol ou faireune deuxime dalle en partie haute les poteaux et les murs portent sur les poutres.



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La dalle du radier peut tre situe

Cest la solution rationnelle :La dalle, place en zone comprime, renforce la poutre qui, de ce fait, est en forme de T renversgrande rigidit

Inconvnients :- fouille importante mais simple- coffrage compliqu et important- ncessit de remplir les creux entre les poutres et les nervures pour utiliser la surface- risque de sous-pressions plus important



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La dalle se trouve dans la zone tendue de la poutre, et ne participe pas sa rsistance

Inconvnients :- terrassement complexe- armatures plus compliques : les armatures secondaires doivent reprendre les charges pour lesreporter sur les zones comprimes- paisseur plus grande de la dalle, donc augmentation du poids

Avantage :- surface suprieure de la dalle directement utilisable

4.3- radier champignonDans le cas d'une construction ossature on peut traiter le radier selon le principe des plancherschampignons ; il ne comporte pas de nervure, ce qui permet d'avoir une surface plate et dgagepour de grandes portes.

Les charges sont transmises des poteaux la dalle paisse (50 cm) par l'intermdiaire de chapiteauxce qui permet de rpartir progressivement la charge- ncessit de rpartir rgulirement les poteaux (la porte dans un sens ne peut dpasser 2 fois laporte dans l'autre sens)- facilit d'excution- les chapiteaux "encombrent" au sol

Remarque : le chapiteau peut tre incorpor dans la dalle (bton fortement arm pour le chapiteau)ce qui permet d'avoir une surface totalement plane

4.4- radier vot



32L'axe des votes est perpendiculaire la grande dimension du radier

Les votes permettent d'augmenter les portes (distance entre les lments porteurs) sansaugmenter sensiblement l'paisseur du radier

La mise en uvre est assez complexe mais les radiers vots sont minces (12 20 cm) car ilstravaillent essentiellement en compression ; ils sont donc conomiques en bton et en acier- il est ncessaire de faire une rpartition symtriques des charges ; les pousses des votes sontreprises par des cules (aux extrmits) ou par des tirants (tous les 4 m environ)- les tirants peuvent tre constitus : par des barres en acier par des poutres en BA placesperpendiculairement l'axe des votes- ils peuvent tre lests de sable si ncessaire (en cas de sous-pressions)- des poutres sont places au droit des murs et sous les alignements de poteaux

Inconvnients :- difficult de mise en forme du bton de la vote- coffrages des tirants- remplissage des creux pour rendre la surface utilisable



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5- ARMATURES :



345.1- armature d'un radier plat avec console

5.2- radier nervurSolution rationnelle

Solution moins rationnelle : E > e

6.2. RADIER RPARTISSEUR DE CHARGESD'une manire gnrale, il est impossible de connatre la rpartition exacte des ractions s'exerantsous un radier. En effet, celles-ci dpendent de la nature du sol et des coefficients d'lasticitrespectifs sol-radier et radier-structure.Le calcul d'un radier ncessite donc le choix d'hypothses simplificatrices sur les diagrammes deraction du sol.Toutefois il est impratif de vrifier les conditions de la Statique, c'est--dire l'quilibre global entreles ractions du sol et l'ensemble des charges apportes par la superstructure.Le radier, par simplification, est toujours considr comme infiniment raide par rapport sasuperstructure. En d'autres termes, les poteaux et les voiles s'appuyant sur le radier sont considrscomme articuls leur base.En revanche, le radier est plus ou moins dformable par rapport au sol de fondation.

6.2.1. Radiers rigidesSi le radier peut tre considr comme rigide, le calcul est men en considrant une rpartitionlinaire des ractions du sol. Le dimensionnement du radier doit tre tel que le cheminement des



35efforts de la superstructure soit assur, les efforts internes du radier tant dtermins par l'quilibredes forces de gauche (ou de droite) d'une section quelconque.Le calcul en plancher renvers n'est valable que sous rserve de vrifier sensiblement l'quilibreentre la descente des charges apportes par la superstructure et les ractions du sol sous chaquepoteau.

En premire approximation l'paisseur des lments constitutifs du radier est dtermine par lesrelations : nervures :

Avec l'entre axes des poteaux paralllement aux nervures. dalle :

avec l entre axes des poteaux perpendiculairement aux nervures (fig. 3.55).

De plus l'paisseur de la dalle doit tre telle que la vrification l'effort tranchant soit assure sansqu'on ait besoin d'armatures d'effort tranchant.

a) Cas d'un mauvais terrain.On considre que le radier fonctionne soit en plancher nervur renvers soit en plancher-dallerenvers.

6.2.2. Radiers souplesCette mthode ne tient pas compte de la continuit. Elle consiste vrifier les conditions de laStatique et de non-poinonnement du sol sous la surface correspondant chaque poteau ou voilepris isolment. Ces surfaces peuvent tre discontinues si la rsistance du sol le permet. La forme dudiagramme choisi peut tre soit rectangulaire soit triangulaire (terrain pulvrulent).



366. FONDATIONS PROFONDES, PAROIS DE SOUTENEMENT

01 DEFINITON TERMINOLOGIEUne fondation profonde est caractrise par la manire dont le sol est sollicit pour rsister auxcharges appliques.- rsistance en pointe- par frottement latral- rsistance de pointe et frottement latral (cas courant)Ses dimensions sont dfinies par:- D : Longueur de fondation enterre dans le sol- B : largeur de la fondation ou diamtreAu-del de D/B > 6, et D > 3, nous sommes dans le domaine des fondations profondes.

Dune manire gnrale, les fondations profondes sont souvent dsignes par le terme de pieu

6.2 PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT6.2.1 Cas dun pieu isolUn pieu transmet au sol les charges quil supporte:- par lappui de sa base sur le sol rsistant (effort de pointe not Q)- par le frottement latral entre le sol et le pieu (effort de frottement latral not Q)

Leffort de pointe est proportionnel :- section de la base du pieu- la rsistance du substratum

Leffort de frottement latral est proportionnel :- la surface de contact entre le pieu et le sol- au coefficient de frottement pieu-sol (rugosit du pieu, pression latrale, coefficient de frottementinterne du sol)

Le frottement latral du pieu nest mobilisable que sil y a dplacement relatif entre le pieu et le sol.

Si le pieu a tendance senfoncer dans un sol stable, le frottement sol-pieu gnre un effort verticalascendant (frottement positif).Si au contraire, le pieu tant immobile, le sol tendance tasser, le frottement sol-pieu est ngatif.Cela pour consquence de surcharger le pieu. Pour remdier ce problme (couchescompressibles, remblais rcents non stabiliss), on chemisera le pieu par un tubage afin de diminuerleffet du frottement ngatif.



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Attention, si le pieu travaille larrachement, Q = O. Il est admis que le frottement latral mobilisableest identique selon que le pieu travaille en compression ou en traction.

6.2.2 Cas de groupes de pieux

Dune part, lorsque les pieux sont suffisamment rapprochs, il ne suffit pas de vrifier la rsistancedun pieu isol. En effet, il arrive que la charge limite dun groupe de pieux Qgu soit infrieure lasomme des charges limites de chaque pieu isol Qui.Le coefficient defficacit du groupe de pieu se dfinit comme suit:

la zone compressible nest pas influence par lepieu

Groupement de pieux la zone compressible estinfluence par leffet radier du groupe de pieux



38Dautre part la diffusion de contraintes en profondeur sous un groupe de pieux est diffrente de cellesous un pieu isol. Il se produit un effet radier.Cela a pour consquence de transmettre les contraintes en profondeur bien au del de cellesgnres par un pieu isol.

6.3 DETERMINATION DE LA CHARGE LIMITE DUN PIEU ISOLEConsidrons un pieu isol soumis une charge verticale. Le pieu traverse diffrentes couches de solde qualit plus ou moins bonnes pour sancrer dans une couche de sol aux caractristiquesmcaniques favorables. Cette couche sappelle couche dancrage ou substratum rsistant.

La charge limite du pieu Qu est obtenue en additionnant la charge limite de pointe Qpu quicorrespond au poinonnement du sol sous la base du pieu et la charge limite Qsu mobilisable par lefrottement latral entre le sol et le pieu.

La charge limite de pointe est donne par :

La charge limite de frottement est donne par:

Avec:- pp: coefficient rducteur de section de leffort de pointe- Ps: coefficient rducteur de section de leffort de frottement latral- A: aire de la section droite- P: primtre de la section du pieu- qpu: rsistance limite de pointe- qj : frottement latral unitaire limite dans couche i- e : paisseur de la couche i- h : hauteur dancrage

Nota : La dtermination de A et de P ne pose pas de problme particulier pour les pieux sectionpleine ou pour les pieux tubulaires ferms. Pour les autres sections, on se rfrera au tableau ci-dessous



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Dfinition de A et P pour les pieux tubulaire ouverts, les palplanches et profils H

Les valeurs de pp et ps sont donnes dans le tableau ci-contre.

6.4 DIMENSIONNEMENT DES PIEUXComme pour les fondations superficielles, le dimensionnement des pieux se ralise partir des essaisde laboratoires, de lessai pntromtrique ou de lessai pressiomtrique. Actuellement la mthodepressiomtrique donne de bons rsultats quel que soit le type de sol. Elle est prsente ci-aprs.Les valeurs des charges admissibles sont donnes dans le tableau ci-dessous:



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6.5 CLASSIFICATION DES FONDATIONS PROFONDESComme nous venons de le voir la charge limite dun pieu est fonction de son mode dexcution.On distingue 3 grandes classes de fondations profondes: Les pieux mis en place par refoulement du solIls concernent les pieux battus (catgories 1 et 2) et les pieux foncs (catgorie 5). Leur mise en placese fait par vrinage battage ou vibro-fonage. Ils repoussent le sol et le compriment; ce qui gnre unbon frottement latral. Les pieux mis en place sans refoulement du solIls concernent les pieux fors et les puits (catgories 3 et 4). Leur mise en place se fait parsubstitution. Ce qui pour effet de remanier le sol et de le dcomprimer. Le frottement latral estdonc diminu, sauf pour certains types de mise en oeuvre (pieux excuts la tarire creuse, ouvisss mouls) Les fondations injectesElles concernent les parois moules, les barrettes. Dautres types de fondations existent ,mais ilssont plutt classs comme renforcement de sol: les colonnes de Col-mix (mlange de sol en place et de liant laide de deux tarires creuses) les colonnes de jet-grouting (forage puis injection de liant haute pression en remontant) les colonnes ballastes (fonage dun vibreur puis injection lair comprim de ballast (40/80 mm)en remontant) les picots de sable (fonage dun tube de petit diamtre, puis introduction de sable vibrocompact les plots pilonns (excavation la pelle mcanique, puis introduction de matriaux granulairessains subissant un pilonnage intensif)

6.5.1 Diffrentes catgories de pieuxLes documents rglementaires classent les pieux selon es catgories ci-dessous:1 - Pieux faonns lavance battu prfabriqu mtal battu tubulaire prcontraint battu enrob battu ou vibrofonc, inject haute pression2 - Pieux tube battu excut en place battu pilonn battu moul

3 - Pieux fors for simple for tub



42 for boue tarire creuse (type 1 type3 selon la technologie utilise) viss moul inject haute pression4 Puits5 - Pieux foncs bton fonc mtal fonc6 - Micro-pieux de diamtre infrieur 250 mm type I type Il type III type IVFondations profondes, parois de soutnement, amlioration des sols



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537 PATHOLOGIE DES FONDATIONSEn gnral, les dsordres dus des problmes de fondation entranent des frais importants. Ils sonttrs varis et dorigines diverses. Leurs effets peuvent aller de la fissuration de la structure dubtiment jusqu sa mise en pril, cest dire son abandon pur et simple, la construction devenantimpropre sa destination initiale.Les dsordres peuvent tre dus :

- une reconnaissance de sol incomplte et donc souvent un sol mal adapt : profondeur insuffisante des sondages, prsence de cavits non dtectes, nappe deau insouponne, agressivit de leau, point dur sous un radier, terrain dassise non homogne ou peu rsistant et trs compressible, sol compressible dpaisseur variable sous radier, sols diffrents sous un mme btiment,

- une erreur de calcul ou de conception : fondations inadaptes ou mal calcules, fondations diffrentes sous un mme ouvrage, radier charg ingalement, fondations sur un remblai rcent non stabilis, chargement dissymtrique de louvrage,



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- unemauvaise excution : fondation non mise hors gel car profondeur trop faible, ferraillage de la fondation mal positionn, btonnage des pieux mal surveill, oubli du drainage, prsence de terre dans le bton des fondations,

- une cause extrieure : vibrations importantes lors du battage des

pieux dune construction voisine, pieux pouvant tre endommags par les

charges apportes par une fondationsuperficielle proximit,

- une modification des conditions existantes :reprises en sous-uvre mal excutes.

Il en rsulte un tassement plus ou moins uniforme de laconstruction, des tassements diffrentiels occasionnantdes dsordres dans la structure et dans le second uvreou des dsordres dans les constructions existantesvoisines.

Chapitre 3 : LES CONTREVENTEMENTS


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CHAPITRE 3 : LES CONTREVENTEMENTS

3.1. DEFINITIONEn gnie civil, un contreventement est un systme statique destin assurer la stabilit globale d'unouvrage vis--vis des effets horizontaux issus des ventuelles actions sur celui-ci (par exemple : vent,sisme, choc, freinage, etc.). Il sert galement stabiliser localement certaines parties de l'ouvrage(poutres, poteaux) relativement aux phnomnes d'instabilit (flambage ou dversement).Afin d'assurer la stabilit globale d'un btiment, il est ncessaire que celui-ci soit contrevent selonau moins 3 plans verticaux non colinaires et un plan horizontal ; on distingue donc lescontreventements verticaux (destins transmettre les efforts horizontaux dans les fondations) descontreventements horizontaux (destins s'opposer aux effets de torsion dus ces efforts).Un contreventement peut tre ralis par des voiles (contreventements verticaux) ou des plaques(contreventements horizontaux) en bton arm, en maonnerie, en bois ou en tle ondule ; ou pardes treillis en bois ou en acier.

3.2. CHOIX DU CONTREVENTEMENTLe contreventement permet d'assurer une stabilit horizontale et verticale de la structure lors dessecousses qui, rappelons-le, ont des composantes dans les trois directions.Le rle du contreventement horizontal est de transmettre les actions latrales aux lmentsverticaux appeles pales de stabilit.Pour assurer le contreventement horizontal, les planchers et toitures faisant office de diaphragmerigide ne devraient pas tre affaiblis par des percements trop grands ou mal placs pouvant nuire leur rsistance et leur rigidit. Les diaphragmes flexibles devraient tre vits pour combattre ledversement des murs notamment en maonnerie.Le contreventement vertical par pales devrait rpondre des critres spcifiques tels que : leur nombre : au moins trois pales non parallles et non concourantes par tage. leur disposition : elles seront situes le plus symtriquement possible par rapport au centre de

gravit des planchers et de prfrence aux angles avec une largeur suffisante. leur distribution verticale : tre rgulire ; les pales seront de prfrence superposes afin de

confrer aux diffrents niveaux, une rigidit comparable aussi bien en translation qu'en torsion.

3.3. CONTREVENTEMENT GENERAL DES BATIMENTSLe premier souci que doit avoir lingnieur dtudes est de prvoir des dispositions assurant lastabilit gnrale et spcialement le contreventement densemble des btiments. Ces dispositionsdoivent avoir pour objet non seulement dassurer la rsistance aux forces horizontales prises encompte dans les calculs, telles celles rsultant de laction du vent, mais aussi de permettreventuellement aux btiments de subir sans dommages excessifs les effets de certaines sollicitationsexceptionnelles, telles que des explosions localises. Ces problmes se posent avec une acuitparticulire dans les immeubles grand nombre dtages.

Les solutions susceptibles dtre choisies pour assurer le contreventement gnral des btimentssont videmment lies aux contraintes qui peuvent tre imposes par le parti architectural ; ellessont galement dpendantes, dans une certaine mesure, du matriel dont dispose lentreprise. Cessolutions peuvent tre classes en trois grandes catgories ( 3.1, 3.2 et 3.3).

3.3.1. Contreventement assur par portiquesLes portiques (figure 1) doivent tre conus pour rsister non seulement aux forces de pesanteur,mais galement aux forces horizontales ; celle rsistance implique la rigidit des nuds. Cette



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solution conduit en gnral des sections de bton et darmatures plus importantes, et desdispositions de ferraillage plus complexes que celles usuellement adoptes dans les structures lesplus courantes de btiments. moins que lon ne puisse prvoir, dans chaque plan de contreventement, des portiquescomportant un nombre relativement important de traves, cette solution de contreventement estonreuse, et on ne la retient gure que lorsquil nest pas possible den choisir une autre. Il fautcependant lui reconnatre lavantage de ne pas crer dobstacles la prsence douvertures degrandes dimensions dans le plan des portiques.

Figure 1 Ossature en portiques ( des traves)

Le calcul des ossatures en portiques peut tre conduit suivant de nombreuses mthodes plus oumoins labores.

3.3.2 Contreventement assur par pans rigidesLa rigidit des pans de contreventement peut tre assure : soit par des triangulations en bton arm ; soit par des voiles en bton arm ; soit ventuellement par des remplissages en maonnerie de rsistance suffisante entre lments(poteaux et poutres) de lossature en bton arm.

3.3.2.1 Contreventement triangulDans le premier cas, la prsence des triangulations cre souvent des difficults pour la ralisationdouvertures dans les pans de contreventement : on peut quelquefois trouver une solution plussatisfaisante en disposant les lments de triangulation non plus sur la hauteur dun tage, mais surcelle de deux tages (figures 2).La mise en uvre des remplissages en maonnerie est dans tous les cas rendue moins facile.



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Figure 2. Pans de contreventement trianguls

Le calcul des poutres treillis dont les membrures sont constitues par les poteaux et quifonctionnent en console partir du niveau des fondations ne soulve pas de difficults particulires ;il est conduit suivant les errements habituels, en admettant des articulations aux nuds.

3.3.2.2 Contreventement avec voile en btonLa solution de contreventement avec voiles en bton arm est actuellement trs rpandue ; trssouvent, les voiles en cause, disposs transversalement aux btiments de forme rectangulaireallonge, constituent galement les lments de transmission des charges verticales ( 4), sans treobligatoirement renforcs par des poteaux. Ils assurent ainsi, dans des conditions conomiques, lafois la transmission des charges de pesanteur et le contreventement dans la direction transversaledes btiments ; cet avantage est videmment surtout marqu pour les entreprises quipes dunmatriel de coffrage appropri : banches et coffrages-tunnels [C 2 316].

Quant au contreventement longitudinal des mmes btiments, il peut lui aussi tre obtenu par desvoiles disposs dans les plans des faades et des refends longitudinaux. En gnral, ces voiles ne sontprvus que dans certaines traves, et, pour limiter les inconvnients rsultant des variationsdimensionnelles sous leffet du retrait et de la temprature, il convient de disposer les voiles decontreventement dans des traves voisines du centre des btiments, plutt qu une extrmit, et envitant surtout de les prvoir aux deux extrmits (figure 3).



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Figure 3. Contreventement longitudinal dun btiment. Disposition des pans rigides

Le calcul du contreventement par voiles en bton arm soulve notamment deux problmes :a) celui, dailleurs gnral, de la rpartition des forces horizontales sexerant sur un btiment entreles diffrents pans de contreventement ;b) celui de la dtermination des efforts dans les lments de liaison (linteaux) des voiles dispossdans un mme plan.

3.3.2.3 Contreventement par remplissage en maonnerieLa solution consistant assurer le contreventement par des remplissages en maonnerie dersistance suffisante est plus spcialement retenir dans le cas de btiments comportant un nombrelimit dtages. Il faut videmment tre certain que les maonneries en cause ne sont pas appeles disparatre ou tre modifies (percement ultrieur douvertures). Cette condition est en gnralralise pour certains murs de cages descaliers, de sparation entre logements ou entre corps debtiment au droit des joints, ou de pignons.Il nexiste pas de mthode de calcul de caractre rglementaire permettant de dterminer lescontraintes dans les panneaux de maonnerie sous laction des forces horizontales appliques auxniveaux des planchers. Quelques essais ont bien t effectus tant en France qu ltranger, mais ilsont t limits certains types dossatures et de remplissage [88]. On est conduit considrer dansles panneaux des diagonales comprimes fictives, dont on se fixe la largeur par des considrations debon sens et dont on vrifie que la contrainte reste infrieure aux valeurs normalement admissiblespour les maonneries en cause.

Systme vulnrablePlutt favorable, si les parois de remplissage et le cadre sont lis en compression uniquement;Particulirement dfavorable si les parois ne sont que partiellement remplies



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3.3.3 Noyau de stabilit des immeubles-toursLa stabilit des immeubles-tours usage dhabitation et surtout de bureaux est trs souvent assurepar un ouvrage situ en partie centrale, constitu par des parois verticales, en voiles de bton arm,disposes suivant des plans orthogonaux, et par les planchers. Cet ensemble trouve le plus souventsa place dans la zone o sont rassembles les circulations verticales (ascenseurs et escaliers desecours) et des locaux annexes ne recevant pas la lumire naturelle (salles de bains, toilettes,vestiaires, archives, etc.).Les parois de ce noyau assurent la transmission dune partie des charges verticales et, elles seules,la rsistance aux forces horizontales, notamment aux actions du vent. Les lments verticaux de lastructure, tout autour du noyau, nont en principe supporter que des charges verticales.Dans certains cas, le noyau de stabilit a t ralis en bton arm, alors que les partiespriphriques comportaient une ossature poutres et poteaux en mtal.Il faut cependant noter que, dans certains immeubles-tours, ce sont les ossatures des faades qui ontt conues pour assurer la stabilit sous laction du vent.Dans les cas viss au premier alina de ce paragraphe, les calculs ne diffrent pas, dans leursprincipes, de ceux correspondant la solution du contreventement par voiles en bton arm ; il fautdterminer la rpartition des efforts entre les diffrents voiles dans chaque sens et tudiernotamment la rsistance des linteaux entre lments de voiles situs dans un mme plan ( 3.2.2).La solution envisage au quatrime alina relve dun calcul de portiques grand nombre de traveset dtages, qui ne peut gure tre abord que par lutilisation de programmes de calculautomatique.

Noyaux, parois haute rigidit et stabilitEx. Noyaux: cages dascenseurs, cages descaliers (largement espaces)

3.4. Solutions mixtesOn peut trs bien avoir recours des solutions mixtes, utilisant simultanment plusieurs dessolutions mentionnes aux paragraphes 3.1, 3.2 et 3.3. La difficult essentielle est alors de dfinir larpartition des forces horizontales entre les divers pans de contreventement, dont les dformabilitspeuvent tre trs diffrentes en raison de leurs dimensions et de leur constitution.Enfin, le contreventement longitudinal dun btiment de forme rectangulaire allonge peut trs bientre assur diffremment du contreventement transversal : par exemple, ce dernier par voiles enbton arm et le premier par portiques, si lon peut disposer dun nombre important de traves.



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3.4. Comportement et dimensionnement la torsionDans le contexte de laction sismique, plusieurs faits sont lorigine de la torsion des btiments.Dabord lexistence dexcentricits structurales entre les centres de gravit CM et les centre derigidit CR (ou centre de torsion, voir dfinition en 4.2.1):- Les composantes horizontales de l'action sismique induisent dans une structure, outre la flexion etle cisaillement, de la torsion, car le centre de gravit CMi, point de passage de la force d'inertieengendre par le tremblement de terre, n'est gnralement pas confondu avec le centre de torsionCRi de cet tage. Il en rsulte les moments de torsion Mt = Vy. (CMi CRi )x ou Mt = Vx. (CMi CRi )y ( voirFigure 4.1).- Dans une construction multi - tage, les centres de masses CMi des diffrents tages i ne sont pasncessairement sur une mme verticale, pas plus que les centres de torsion CRi . Un niveau j dont lecentre de masse CMj serait confondu avec le centre de torsion CRj peut donc quand mme tresoumis une torsion rsultant des dcalages entre CM et CR aux niveaux suprieurs.

Figure 4.1. Le dcalage entre CM et CR entrane une torsion du btiment.

Ensuite lexistence dincertitudes diverses sur les positions de CM et CR :- La position du centre de masse CMi de chaque niveau n'est pas connue avec prcision, car elledpend de l'utilisation : position du mobilier, affectation des locaux en archives, salle de runion, etc...- La position du centre de raideur CRi de chaque niveau n'est pas connue avec prcision, car elledpend de la flexibilit relle des diverses units de contreventement, qui est forcment estime, enparticulier dans les constructions en bton.Enfin, il existe des phnomnes additionnels engendrant de la torsion, tels que :- La possibilit de couplage des rponses longitudinale et torsionnelle



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- Des mouvements horizontaux diffrentiels du sol correspondant la propagation des ondes decisaillement en surface, qui appliquent aux constructions des rotations alternes faisant appel leurinertie torsionnelle ; cet effet existe toujours ; il est significatif pour les constructions dont lalongueur est comparable la longueur des ondes de cisaillement.On tient compte des phnomnes dcrits en considrant 2 contributions la torsion :- la torsion rsultant de la non-concidence des centres de gravit CM avec les centres de torsion CR,quon appelle dans la suite la torsion "naturelle", cependant que la distance entre CM et CR estappele excentricit structurale e0.- la torsion rsultant des incertitudes et phnomnes additionnels divers, quon appelle dans la suitetorsion "accidentelle" et qui est traduite dans une excentricit accidentelle ea additionnelle lexcentricit structurale e0.

Dans lEurocode 8, l excentricit accidentelle additionnelle lexcentricit naturelle vaut :eai = 0,05Li

o eai est lexcentricit accidentelle de la masse du niveau i par rapport sa position nominale,applique dans la mme direction tous les niveaux et Li est la dimension du plancherperpendiculaire la direction de laction sismique. Pour un sisme de direction y, les moments detorsion de calcul considrer dans lanalyse simplifie sontMt1 = Vi (eox + 0,05 Li) et Mt2 = Vi (eox 0,05 Li).

De mme pour un sisme de direction x.La rponse en torsion d'un btiment peut en pratique tre calcule par deux approches :- une analyse l'aide d'un modle 3D de la structure, effectue l'aide d'un logiciel permettant deconsidrer les flexibilits de tous les lments structuraux. La torsion naturelle est automatiquementcalcule par ce modle, mais pas la torsion accidentelle voir 4.4.- une analyse approche, permettant un calcul manuel, mais qui demande diverses hypothsessimplificatrices pour aboutir voir 4.2.

Rpartitions de la force statique quivalente qui remplace la force sismique.

Rpartition verticale de la force sismique Rpartition horizontale

Chapitre 3 : LES

batiment master genie civil

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