choisir et real i serles fond ations

Henri RENAUD

Cons

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n

Choisir et raliserles fondations

http://topographi.blogspot.com/

Du mme auteur

H. Renaud, Construction de maisons individuelles, 2e dition, 2001

Collection Construire sa maison

H. Renaud, Choisir et raliser les charpentes, 2003

H. Renaud, Choisir et raliser les couvertures en tuile, 2004

H. Renaud, Du choix de terrain aux plans dexcution, 2006

H. Renaud, Implantation des maisons et branchements, 2006

H. Renaud, Murs, poutres & planchers, 2e dition, 2005

H. Renaud, Plans de maisons de plain-pied et combles amnags, 2005

H. Renaud, Plans et perspectives (plain-pied et tage), 2005

H. Renaud, Russir ses plans, 2002

Collection Maisons individuelles

H. Renaud, Baies & Menuiseries extrieures, 2002

H. Renaud, Branchements : eau potable & assainissement, 2002

H. Renaud, Eau chaude & chauffage au gaz, 2002

H. Renaud, Charpentes & Couvertures, 2002

H. Renaud, Fondations & Soubassements, 2002

H. Renaud, Murs & Planchers, 2002

H. Renaud, Ventilation & Installation lectrique, 2002


Henri RENAUD

Choisir et raliser les fondations


DITIONS EYROLLES61, bd Saint-Germain75240 Paris Cedex 05

www.editions-eyrolles.com

photo de couverture : MAISONS PIERRE

Le code de la proprit intellectuelle du 1er juillet 1992 interdit en effet expressment la photocopie usage collectif sans autorisation des ayants droit. Or, cette pratique sest gnralise notamment dans les tablissements denseignement, provoquant une baisse brutale des achats de livres, au point que la possibilit mme pour les auteurs de crer des uvres nouvelles et de les faire diter correctement est aujourdhui menace.En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intgralement ou partiellement le prsent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans lautorisation de lditeur ou du Centre Franais dexploitation du droit de copie, 20, rue des Grands

Augustins, 75006 Paris. Groupe Eyrolles, 2007, ISBN : 978-2-212-12077-6


Sommaire

Chapitre 1

Charges permanentes et dexploitation- Donnes de base

1. Notions dtats limites ................................... 12

2. Types dactions et mode de transmission ...... 12

3. Bases de calcul des charges permanentes ..... 14

4. Charges dexploitation des btiments

dhabitation .................................................... 14

5. Visualisation des charges permanentes

et dexploitation ............................................. 15

6. Application : descente de charges pour

un mur de faade ........................................... 16

7. Cas dune faade de pavillon

avec larges baies ............................................. 17

8. Exemple de pavillon plusieurs niveaux ...... 18

9. Charges concentres sur lments

porteurs en bton arm ................................. 20

Chapitre 2

Ciments courants et btons de structure

1. Ciments courants et leur dsignation ........... 24

2. Appellations et caractristiques

des ciments ..................................................... 25

3. Les btons de structure .................................. 26

4. Carbonatation des btons

et corrosion des aciers .................................... 27

5. Attaque par alternance gel et dgel ............. 28

6. Classes particulires dexposition .................. 28

7. Exigences minimales pour les btons ............ 29

8. Ouvrages courants et caractristiques

principales du BPE .......................................... 30

9. Bon de livraison de BPE et ses indications ..... 31

10. Btons particuliers pour la mise en uvre .... 32

11. Coulage dune dalle sur terre-plein

avec un bton autonivelant ........................... 33

Chapitre 3

Aciers en barres et en treillis souds

1. lments porteurs en bton arm

et caractres mcaniques des aciers .............. 36

2. Caractristiques des aciers en barres

pour le bton arm ........................................ 36

3. Armatures prfabriques par

travaux courants ............................................. 38

4. Fiche technique : armatures des chanages ... 39

5. Caractristiques des armatures

des treillis souds standards .......................... 40

6. Dispositions des panneaux

de treillis souds et des barres HA ................. 41

7. Utilisations des treillis souds ........................ 42

8. Cas dun plancher avec poutrelles

et entrevous .................................................... 42

9. Emplois des barres HA

et des treillis souds dans les dalles ............... 43

Chapitre 4

Bton arm : principes et applications

1. Principe n 1 : utiliser le bton

en compression et lacier en traction ............ 46

2. Principe n 2 : assurer la liaison

bton-acier ..................................................... 47

3. Principe n 3 : appliquer les rgles

de mise en uvre ........................................... 48


4. Application des principes aux poteaux

en bton arm ................................................ 50

5. Dispositions constructives des poteaux

et colonnes ..................................................... 51

6. Fiche technique : armatures des poteaux

et semelles isoles .......................................... 52

7. Poteaux ancrs sur semelles isoles

et sur semelles continues ............................... 53

8. Poteaux soumis la compression

et la fl exion .................................................. 54

9. Ancrage et liaison des poteaux

en pied et en tte ........................................... 55

10. Application des principes aux poutres

en bton arm ................................................ 56

11. Moment de fl exion en une section

de poutre ........................................................ 57

12. Diagrammes de dformations

et contraintes en fl exion simple .................... 58

13. Armatures principales

dans les zones tendues ................................... 59

14. Effet produit dans les sections

par leffort tranchant ..................................... 60

15. Fissuration deffort tranchant ....................... 61

16. Espacements des cadres et triers

et dispositions constructives minimales ........ 62

17. Indications de la notice de calcul

et plan darmatures de la poutre .................. 63

18. Formulaire de poutres rectilignes simples .... 64

19. Exemple dutilisation du formulaire ............. 65

Chapitre 5

Armatures et dispositions constructives des ouvrages en bton arm

1. Principaux ouvrages porteurs

dune construction ......................................... 68

2. Mise en uvre des armatures sur chantier ... 69

3. Solutions constructives de structure porteuse

en bton arm ................................................ 70

4. Fiche technique : choix dune armature

de poutre ........................................................ 71

5. Application pour un pavillon

combles amnags ...................................... 72

6. Choix des armatures de poutres

en composants industrialiss ......................... 74

7. Dtails de ralisation des poutres

de longueur rglable ..................................... 75

8. Procds de mise en uvre des poutres

prfabriques ou coules sur place ............... 76

9. Fondations de maison par puits

et longrines prfabriques ............................ 77

Chapitre 6

Plans dexcution : semelles et chanages de pavillon

1. Donnes du chantier pour

la structure du rez-de-chausse ..................... 80

2. Conception du systme porteur

du plancher et de ltage partiel ................... 81

3. Clauses techniques de mise

en uvre sur chantier .................................... 82

4. Murs de faade porteurs et ouvrages

associs en bton arm .................................. 83

5. Armatures des fondations par semelles ........ 84

6. Liaisons dangles des semelles

et attentes de poteaux ................................... 85

7. Chanages et stabilit des constructions ....... 86

8. Armatures des chanages horizontaux

et verticaux ..................................................... 87

Chapitre 7

Dimensions et armatures de semelles continues et isoles

1. Semelles de fondation

des maisons individuelles ............................... 90

2. Sols et conditions de ralisation

des fondations ................................................ 90

3. Choix des dimensions des semelles rigides ... 92

4. Dalle en bton arm porte

par les murs ou les longrines ......................... 93


5. valuation simplifi e de leffort

de traction sur les aciers ................................. 94

6. Exemples de dtermination

darmatures pour semelles continues ........... 95

7. Fiche technique : armatures

prfabriques de semelles continues ............ 97

8. Bton comprim et aciers tendus

dune semelle fi lante rigide ........................... 98

9. Application de la formule des bielles

une semelle continue sous mur .................. 99

10. Intgration de leffort de traction (Ns) .......... 99

11. Applications de la mthode des bielles

aux semelles isoles sous poteaux ................. 100

12. Dtermination dune semelle isole

sous poteau porteur de plancher .................. 101

13. Exemple de solution darmatures

de pavillon ...................................................... 102

14. Dessins dexcution des semelles ................... 103

15. Pavillon avec tage en partie mdiane ......... 104

16. Charges exerces sur les semelles

continues par les planchers ............................ 106

17. Exemples de structures avec

semelles fi lantes ............................................. 107

18. Inventaire de charges et cas rencontrs ........ 108

19. Types de semelles fi lantes sous mur .............. 109

Chapitre 8

Ralisation des fondations par semelles et plots intermdiaires

1. Notions sur les fondations de pavillon .......... 112

2. Semelles fi lantes pour sols homognes

peu compressibles .......................................... 114

3. Prescriptions communes aux semelles

fi lantes plates ou renforces ......................... 115

4. Technique de construction dun

plancher bas sur terre-plein ........................... 116

5. Prescriptions darmatures des dallages

de maison individuelle ................................... 117

6. Fondations par semelles et ralisation

du dallage sur terre-plein .............................. 118

7. Circuit de mise la terre

en maison individuelle ................................... 119

8. Fondations par semelles et par plots

dun plain-pied avec garage .......................... 120

9. Armatures prfabriques par

travaux courants ............................................. 124

Chapitre 9

Fondations et armatures de maison sur vide sanitaire

1. Le vide sanitaire en maison individuelle ....... 126

2. Conception du systme porteur en VS .......... 127

3. Solutions pour plancher dhabitation

sur vide sanitaire ............................................ 130

4. Fondations et armatures dune maison

de plain-pied sur vide sanitaire ..................... 131

5. Technique de construction ............................. 134

6. Plan des fondations avec reprage

des semelles et des chanages ........................ 135

7. Haut de vide sanitaire : plancher

poutrelles et rseau dvacuation .............. 136

8. Rseau deaux vannes et uses ...................... 137

9. Prescriptions de mise en uvre

de canalisations dvacuation en PVC ........... 138

10. Accessoires de raccordement en PVC :

culottes, embranchements, ts et coudes ..... 139

Chapitre 10

Fondations par longrines appuyes sur des puits ou des plots

1. Domaine dutilisation .................................... 142

2. Principales caractristiques des longrines ..... 142

3. Principe de construction

et cas de fondations ....................................... 143

4. Tches de mise en uvre

sur le terrain btir ....................................... 148


5. Exemple dimplantation

et de dtermination des massifs

de fondation ................................................... 150

6. Plan de reprage de fondation par puits

et massifs dun pavillon tage .................... 152

7. Plan darmatures des longrines

en bton arm ................................................ 153

8. Cas dune maison combles amnags ........ 154

9. Techniques de construction

dun plancher bas ........................................... 155

10. Fiche technique : plancher avec

entrevous de bois moul et trait

pour vide sanitaire ......................................... 156

11. Terrassement des puits et des plots ............... 157

Chapitre 11

Projet de construction, sondages et fondations

1. Plan du terrain et emprise du pavillon .......... 160

2. lvation des faades ..................................... 161

3. Plan dexcution du rez-de-chausse

et coupe transversale ..................................... 162

4. Implantation des sondages ............................ 163

5. Essais de reconnaissance du sol ..................... 164

6. Interprtation des essais et choix

des fondations ................................................ 165

7. Semelle fi lante avec soubassement

de type rigide ................................................. 166

8. Plan de reprage des armatures

des fondations du pavillon ............................ 167

9. Prconisations darmatures prfabriques

pour semelles fi lantes .................................... 168

Chapitre 12

Assainissement des soubassements et des fondations

1. Rseau de drainage ........................................ 172

2. Descriptif dun drainage de mur

de sous-sol ...................................................... 173

3. Conception de la partie enterre

des murs de soubassement ............................ 174

4. Drainage et protection du mur ..................... 176

5. Types de membranes de protection

avec excroissances .......................................... 177

6. Prescriptions de mise en uvre ..................... 178

7. Soubassement de terre-plein

ou de vide sanitaire ........................................ 180

8. Fiche technique : enduit bitumineux

dimpermabilisation ..................................... 181

9. tude de cas de pavillon en querre

avec sous-sol ................................................... 182

10. Extrait du descriptif : assainissement

des murs enterrs ........................................... 184

11. Confi guration des abords de la maison ........ 185

12. Traitement des murs enterrs extrieurs

suivant les locaux ........................................... 186

13. Rseaux de drainage vertical de mur

et horizontal sous dallage ............................. 187

14. Procd de drainage sous dallage

avec nappes excroissances .......................... 188

15. Fiche technique pour locaux

non habitables de catgorie 2 ....................... 189

Chapitre 13

Sols de fondation, charges et pressions- Risques de tassements et dsordres

1. Rfrences aux documents offi ciels .............. 192

2. Semelles fi lantes rigides et charges

non uniformes ................................................ 193

3. Nature du sol de fondation

et pression admise .......................................... 194

4. Caractristiques fondamentales des sols ...... 194

5. Paramtres et facteurs de capacit

portante dun sol ............................................ 194

6. Dtermination de la cohsion

et de langle de frottement interne .............. 195


7. Transmission des charges au sol ..................... 196

8. Pressions sur le sol en fonction

de la charge centre ou excentre ................ 197

9. Principales causes des tassements

et visualisation des dsordres ........................ 198

10. Principes de stabilit des constructions ......... 202

11. Mcanisme du tassement de fondation

sur sol sensible ................................................ 203

12. Schmas dillustration de dsordres

par tassement de sol ...................................... 204

13. Cas de fondations avec plots, puits

et longrines ..................................................... 205

14. Murs de faade ou de refend

et risques de tassement .................................. 207

Index .................................................................... 209


ChapitreCharges permanentes et dexploitation Donnes de base

1. Notions dtats limites

2. Types dactions et mode de transmission

3. Bases de calcul des charges permanentes

4. Charges dexploitation des btiments dhabitation

5. Visualisation des charges permanentes et dexploitation

6. Application : descente de charges pour un mur de faade

7. Cas dune faade de pavillon avec larges baies

8. Exemple de pavillon plusieurs niveaux

9. Charges concentres sur lments porteurs en bton arm

1


1. Notions dtats limites

Un tat limite dans le domaine des constructions est celui qui satisfait strictement aux conditions requises sous leffet des actions (forces), appliques la structure, qui produisent des sollicitations sexerant sur la construction ou sur lun de ses lments (semelles, poteaux, longrines, poutres, plan-chers ou dalles en bton arm, etc.). Les sollicitations sont de diffrentes natures : efforts normaux de compression ou de traction, moments de fl exion ou couples, efforts tranchants.

Un tat limite ultime fait lobjet de modalits rglementaires de conception et de calcul douvrage avec vrifi cation des contraintes et des dformations pour satisfaire aux conditions dutilisation relatives la stabilit et la scurit.

Les constructions courantes sont celles avec charges dexploi-tations modres, celles-ci tant au plus gales deux fois les charges permanentes ou 5 kN/m. Les maisons individuelles entrent dans cette catgorie.

tats limites ultimes (ELU)

Ils correspondent la limite :

de lquilibre statique ;

de la rsistance de lun des matriaux ;

ou de la stabilit de forme.

Ils sont bass sur latteinte maximale de la capacit portante de louvrage sans risque de rupture par crasement, renverse-ment, dformation excessive.

Critres de conception : utilisation de diagrammes dformations-contraintes

proches du comportement des matriaux ; allongements et raccourcissements limites des matriaux ; application de coeffi cients de scurit en fonction

de la dure dapplication des charges.

tats limites de service (ELS)

Ils sont relatifs aux conditions dexploitation ou de durabilit afi n de limiter :

la contrainte de compression du bton ;

la formation de fi ssures prjudiciables et les risques de corrosion des armatures ;

les dformations excessives dlments porteurs tels que les poutres, les planchers par limitation des fl ches.

Critres de conception : contraintes limites du bton et de lacier ; calculs de type lastique allongement-contrainte tenant

compte du module dlasticit des matriaux.

Combinaisons de base

Actions permanentes symbole gnral G

Actions variables symbole gnral Q

Combinaison ltat limite ultime (ELU) 1,35 G + 1,5 Q

Combinaison ltat limite de service (ELS) G + Q

Voir la nature des actions.

2. Types dactions et mode de transmission

Rappel des units

Nature Unit Notations

Longueur mtre m

centimtre cm 10-2 m

Force newton N

dcanewton daN 10 N

kilonewton kN 103 N

mganewton MN 106 N

1 MN = 105 daN

Masse kilogramme kg

tonne t 103 kg

Contrainte pascal Pa 1N/m

mgapascal MPa 106 Pa

1 MPa = 10 daN/cm

Pressionsur le sol

bar(ancienne unit)

1 bar = 1 daN/cm

1 bar = 0,1 MPa

Nature des actions Actions permanentes (symbole gnral G)

Elles comprennent :

le poids propre de la structure avec lments raliss en bton arm ou en maonnerie ;

Exemples : Semelles de fondation, continues ou isoles Mur de soubassement Plancher en bton arm

les autres lments de la construction et divers.

Exemples : charpente, couverture, carrelage pousse des terres ou pression des eaux dans le cas de

murs de sous-sol

Actions variables (symbole gnral Q)

Elles sont constitues par : les charges dexploitation sur les planchers, terrasses, etc. ;

Exemple : Charges uniformment rparties sur les planchers (symbole Qb )

les charges climatiques ; action du vent (symbole W) action de la neige (symbole Sn)

les charges appliques en cours de construction ;

Exemple : Stockage provisoire sur un plancher avec palettes de matriaux

les effets de la temprature : chaleur ou froid. Les dilata-tions peuvent svaluer en tenant compte dun coeffi cient gal 10-5 pour le bton arm.

Exemple : Pavillon dune longueur de 15 m et un cart de temprature 20 C pour un chanage en bton arm : Dl = 10-5 x 15 000 mm x 20 C = 3 mm

Actions accidentelles ventuelles (sismes, chocs, inondations en sous-sol)


Fig. 1 : Charges permanentes, dexploitation et climatiques Fig. 2 : Charges verticales seules et action du sol

Problme pos : transmission des charges

Il sagit de transmettre les charges permanentes et les charges dexploitation jusquau sol de fondation.

Dune faon image, il faut assurer le circuit dcoulement des charges par les lments porteurs.

lments porteurs verticaux tels que :

les murs faades et de refend qui sont porteurs des plan-chers, les murs pignons porteurs de pannes de charpente, les murs de sous-sol porteurs du plancher et des tages suprieurs ;

les trumeaux ou parties de maonnerie positionnes entre deux baies qui supportent les linteaux et leur chargement. Ils sont raliss avec des blocs avec raidisseurs en bton arm ou formant un poteau BA incorpor (fi g. 3, 9 et 10) ;

les poteaux isols ou incorpors dans lpaisseur du mur.

lments porteurs horizontaux comme :

les linteaux des baies larges ou troites ou les poutres ;

les planchers poutrelles prcontraintes ;

les longrines de fondation appuyes sur des plots ou des puits en bton ;

les semelles continues sous les murs ou isoles sous poteaux qui rpartissent les charges sur le sol.

Principe de calcul de la pression exerce

On considre gnralement une tranche verticale de mur de 1 m de long qui supporte les charges :

permanentes : le poids du mur, le plancher, etc. ;

dexploitation : les personnes, les meubles, etc.

On dtermine la valeur de la charge ltat ultime en tenant compte de coeffi cients de scurit selon la nature des charges appliques la structure.

On obtient la pression squ exerce sur le sol en divisant la charge ultime Pu par la surface portante S de la semelle de fondation.

Dsignation des charges

Symbole Coeffi cient de scurit ltat limite ultime

(ELU)

Charges permanentes G 1,35

Charges dexploitation Qb 1,5

squ =1,35 G + 1,5 Qb

S

Les actions ascendantes du sol sous la semelle de fondation assurent lquilibre statique de la construction.


Fig. 3 : Charges permanentes et

dexploitation transmises par les murs aux semelles

de fondation

actions des charges

actions du sol

3. Bases de calcul des charges permanentes

Matriaux de constructionNature kN/m3

Acier 78,5Aluminium 27Bton arm 25Bton non arm 22Bois de conifres 6Bois de feuillus 8Bois durs tropicaux 10Calcaire compact, granit, marbre 28Calcaire tendre 18Cuivre 89Fonte 72,5Grs 25Plomb 114Verre 25

Murs en maonnerie de blocs bton kN/mBlocs pleins en bton de granulats lourds paisseur 15 cm paisseur 20 cm

3,154,2

Blocs creux en bton de granulats lourds paisseur 15 cm paisseur 20 cm

2,002,70

Blocs creux de bton de granulats semi-lourds ou lgers (type bloc TBF en argile expanse) paisseur 15 cm paisseur 20 cm

1,1 1,31,3 1,6

Murs en maonnerie de briques kN/mBriques creuses alvoles horizontales paisseur 15 cm paisseur 20 cm paisseur 25 cm

1,301,752,15

Briques perfores alvoles verticalesType Monomur dp. 30 cm + enduitType Monomur dp. 37,5 cm + enduit

Variation de poids suivant mise en uvre (mortier-colle ou mortier chaux-ciment)

2,8 3,053,3 3,6

Briques pleines paisseur 10,5 cm paisseur 20 cm

0,91,75

Enduits kN/m Mortier de liants hydrauliques, par cm dp.Pltre, par cm dpaisseur

0,18 0,20,1

Planchers kN/m Dalles pleines en BA, par cm dpaisseur 0,25 Planchers poutrelles prfabriques+ table de compression paisseur 12 + 4 5 cm paisseur 16 + 4 5 cm paisseur 20 + 4 5 cm paisseur 25 + 5 cm

2,5 2,62,7 2,93,1 3,33,6 4,0

Planchers poutrelles prfabriques avec entre-vous lgers (polystyrne, bois moul)

+ table de compression paisseur 12 + 4 5 cm paisseur 16 + 4 5 cm paisseur 20 + 4 5 cm paisseur 25 + 5 cm

1,5 1,71,7 2,01,8 2,12,4 2,8

Revtements de plancher kN/mCarrelages scells, y compris mortier de pose

Grs crameDalles paisses, 10 15 mm, en marbreChapes en mortier, par cm dpaisseurParquets traditionnels avec lambourdes

0,5 0,60,7 10

0,20,25

Sols minces textiles 0,08

Toitures kN/m Terrasses

0,12

0,5

0,2 0,3

tanchit multicouche Asphalte coul sabl Gravillons pour la protection dtanchit, par cm

dpaisseur

Couvertures tuiles ou ardoises

Support de la couverture Liteaux en sapin du Nord Voliges en sapin Chevrons en sapin Couvertures en ardoises avec lattis et voliges Couvertures en tuiles avec liteaux

Tuiles canal Tuiles mcaniques embotement Tuiles plates Tuiles bton

0,030,100,070,30

0,5 0,60,4 0,50,7 0,80,45 0,5

Cloisons de distribution des locaux Les cloisons lgres de poids infrieur 2,50 kN/m sont

assimiles une charge rpartie de 1 kN/m sur la surface de dalle ou de plancher.

La valeur de la charge est ramene 0,50 kN/m si les btiments dhabitation sont avec refends porteurs rapprochs.

Les cloisons positionnes en rive de trmie descalier sont prises avec la charge propre en cas dappui sur une poutre ou une poutrelle.

4. Charges dexploitation des btiments dhabitation

Les valeurs de base sont indiques pour une utilisation normale des locaux. Elles servent tablir la descente de charges jusquaux fondations.

Locaux suivant leur utilisation ou ouvrages Charges kN/mLogements dhabitation, y compris les combles amnageables

1,5

Balcons 3,5Escaliers (sauf marches isoles) 2,5Greniers proprement dits 2,5tage des caves, garages de voiture lgre 2,5

Les charges dexploitation pour les btiments de bureaux, les btiments scolaires ou universitaires, les btiments hospitaliers, etc. sont prcises dans la norme NF P 06-001.


Fig. 4 : Coupe de principe avec exemples dactions permanentes et variables

Fig. 5 : Schma des actions extrieures sur un toit transmises par les murs jusquau sol de fondation

Lgende de la coupe fi g. 4

n Exemple daction Action permanenteAction

variable

1 Mur de faade X

2 Mur de refend X

3 Plancher X

4 Poteau en bton arm X

5 Conduit maonn X

6 Charpente X

7 Couverture X

8 Neige X

9 Vent X

10 Personnes X

11 Mobilier X

12 Cloison X

13 Doublage X

14 Roues (charge concentre) X

15 Temprature extrieure X

16 Pousse X

17 Blochet (charge concentre) X

5. Visualisation des charges permanentes et dexploitation


Fig. 6 : Vue densemble

6. Application : descente de charges pour un mur de faade

tapes pour dterminer la pression des charges sur le sol (fi g. 6 et 7)

Slectionner une tranche de btiment dune longueur de 1 m sans baie et la plus charge, par exemple par lappui dune ferme de charpente.

Considrer chacune des traves de plancher ind-pendante.

Exemple : Dans le cas de 2 traves, le refend porte une trave de part et dautre de son axe.

Effectuer la descente de charges, niveau par niveau, par calcul cumul partir du haut.

Calculer la pression sur le sol : sans application des coeffi cients de pondration ; avec coeffi cients de pondration des charges.

Tableau de calcul des charges niveau par niveau (n1 n9)

Niveau Dsignation des ouvrages

Charges permanentes G Charges dexploitation Q

L l H ou p.

Poids unit (daN)

Total Cumul L l Poids unit Total Cumul

1 Corniche 1,00 0,40 0,10 2 500 100 100

2 Couvertureen tuiles

6,50 3,80 45 1 112 1 212

Chevrons 6,50 3,80 7 173 1 385

Pannes 16 0,08 0,20 600 154 1 539

ferme 15 0,08 0,20 600 144 1 683

3 Plancher 2,06 1,00 280 577 2 260 1,86 1,00 250 465 465

4 Mur 1,00 2,50 270 675 2 935

5 Plancher 2,06 1,00 280 577 3 512 1,86 1,00 250 465 930

6 Mur 1,00 2,50 270 675 4 187

7 Plancher bas 2,06 1,00 0,12 2 500 618 4 805 1,86 1,00 250 465 1 395

8 Soubassement 1,00 0,64 420 269 5 074

9 Semelle BA 1,00 0,50 0,40 2 500 500 5 574

Total 5 574 1 395

Descriptif sommaire

Maison dhabitation avec tage + combles amnags.

Fondations par semelles continues en bton arm.

Murs de faades en blocs creux de bton de gravillons lourds dune paisseur de 20 cm, hourds au mortier de ciment, avec raidisseurs verticaux incorpors, et chanages chaque niveau dtage.

Plancher dtage courant avec poutrelles prfabriques et table de compression (type 16 + 4 entrevous en bton).

Plancher bas en dalle pleine dpaisseur 12 cm sur isolant polystyrne dpaisseur 60 mm.

Murs de soubassement en blocs perfors en bton dpais-seur 20 cm.

Semelles fi lantes en bton arm de section 50 cm de large et 40 cm de haut, avec enrobage minimal des aciers de 4 cm.


Fig. 8 : Hypothse de rpartition uniforme sous la semelle avec armature renforce

Fig. 9 : Faade en maonnerie et ouvrages associs en bton arm

Fig. 10 : Visualisation du transfert de charges jusquaux fondations

Calcul de la pression sur le sol

Pression exerce sur le sol de fondation sans application des coeffi cients de pondration

(Charge en daN et surface portante en cm)

sol = G + Q

=5574 + 1395

= 1,394 daN/cmS 50 x 100

En utilisant le newton comme unit, on a :

sol = 55740 + 13950

= 139 380 N/m ou 0,139 MPa0,50 x 1,00

Valeur de la pression en appliquant les coeffi cients de pondration prescrits

qu = 1,35 G + 1,5 Q

= 0,193 MPaS

7. Cas dune faade de pavillon avec larges baies

La structure porteuse est constitue par :

la maonnerie en blocs creux de bton avec : un linteau de garage de grande porte ; des poteaux incorpors et des jambages en bton arm ;

la ferme de charpente traditionnelle.

Inventaire des charges (cf. fi g. 9)

lments rpertoris de n 4 n 8.

n 4 - Ferme de charpente qui supporte les pannes, les chevrons, les liteaux et les tuiles sur la moiti de la porte de la ferme et de part et dautre du plan vertical de la ferme ( porte des pannes). Elle sappuie sur le poteau incorpor n 6. Elle introduit une charge perma-nente concentre.

n 5 et n 6 - Les poteaux incorpors reportent leurs charges sur le linteau de la porte du garage.

n 7 - Le linteau dune porte de 3,25 m porte : les charges concentres des piliers n 5 et n 6 ; la maonnerie de blocs de ltage ; les charges rparties du poids propre du linteau, du poids

propre du plancher, et les charges dexploitation sur le plancher.

n 8 - Les jambages de la porte du garage supportent lensemble des charges prcdentes.

Commentaires

Les jambages n 8 sont raidis par un poteau en bton arm incorpor dans les blocs spciaux de la maonnerie.

La dalle en bton arm (paisseur 12 cm) du terre-plein sap-puie sur le mur de soubassement.

Le chanage priphrique de la dalle sert aussi de sommier de rpartition des charges sur les blocs du mur de soubassement.

Le mur de soubassement rpartit une partie de leffort de compression exerc en pied de jambage suivant des lignes extrmes 45 environ (voir les blocs hachurs sur la fi g. 10).

Cet exemple met en vidence la ncessit dtudier les zones les plus sollicites dune construction pour concevoir le systme porteur avec des ouvrages associs en bton arm.La transmission des charges au sol ne doit pas crer de dsordres conscutifs dans les structures en maonnerie ou en bton arm (fi ssurations des murs de faade ou tasse-ments localiss).


Fig. 11 : Maquette du pavillon avec sous-sol, rez-de-chausse et combles amnageables

Fig. 12 : Plan du rez-de-chausse

8. Exemple de pavillon plusieurs niveaux Les lvations des faades, les vues en plan, les coupes, le descriptif des ouvrages permettent danalyser la structure pour effectuer la descente de charges.


Fi Vu tro so co

lments en BA lments en maonnerie porteuse lments de toiture

Se co (fi

1 Semelle continue

2 Semelle largie sous poteau

3 Dalle du sous-sol

4 Poteau incorpor

5 Chanage vertical

6 Chanage horizontal

7 Linteaux

8 Poutre-chanage sur refend

9 Poutrelles du plancher du sous-sol

10 Dalle de compression du plancher

11 Dalle pleine en BA sur vide sanitaire

12 Marches daccs

13 Corniche moulure

14 Appui de baie

28 Isolant thermique (polystyrne ou laine de verre)

29 Cloison de doublage en briques pltrires

30 Drainage des murs extrieurs

31 Enduit monocouche

32 Peinture bitumineuse ou cran dtanchit

lments complmentaires des murs

15 Mur extrieur semi-enterr du sous-sol

16 Refend longitudinal du sous-sol17 Refend longitudinal du rez-de-

chausse18 Mur de faade du rez-de-chausse19 Mur de soubassement

20 Panne fatire21 Panne intermdiaire22 Chevron23 Liteaux24 Gouttire (dalle havraise)25 Tuiles ou ardoises

26 Fatage27 Entourage de chemine


Fig. 14 : Poutre perpendiculaire un mur

Fig. 15 : Poutre ou linteau parallle un mur

Fig. 16 : Chevtre porteur des poutrelles dans le cas dune trmie

9. Charges concentres sur lments porteurs en bton arm

Cas 1 : Poutre perpendiculaire un mur

lment considr : appui de la poutre sur le mur porteur de rive (fi g. 14).

La descente de charges sur lappui prend en compte :

le poids propre de la poutre sur la porte ;

le poids propre du plancher en bton arm qui intresse la poutre de part et dautre de son axe ;

les autres charges permanentes comme la dalle fl ottante, le revtement de sol, etc. ;

les charges dexploitation sur le plancher.

Cas 2 : Appui dune poutre ou dun linteau parallle un mur de rive ou de refend

lments considrs : jambage et lon-gueur dappui sur le mur porteur (cf. fi g. 15).

Types de charges :

poids propre du linteau ou de la poutre sur la porte ;

zone de chargement du plancher par les poutrelles sur leur porte (charge permanente et charge dex-ploitation) ;

autres charges amenes par les lments au-dessus.

Exemples : Mur extrieur ou intrieur appuy

sur le linteau ou la poutre Charge due la toiture (poids

propre, neige et vent)

Cas 3 : Trmie dans un plancher

lments considrs : appuis des poutrelles jumeles ( g. 16).

Les reports de charges sont les suivants :

charges permanentes (G) et dexploita-tion (Q) supportes par les poutrelles sur leur porte et qui sont appuyes sur le chevtre en bton arm ;

poids propre du chevtre ;

charges G et Q des poutrelles jume-les porteuses du chevtre et qui sont appuyes sur le mur de rive ;

charges supplmentaires ventuelles : escalier bois ou bton appuy sur une

rive de la trmie ; charpente ventuelle constitue

par exemple de fermettes jumeles ou triples appuyes en bordure de trmie pour des combles ;

poids de la couverture (tuiles ou ardoises) sur la charpente ;

charges climatiques sur la toiture.


Fig. 17 : Toiture avec croupe et visualisation dun appui de ferme sur un mur en maonnerie

Fig. 18 : Appui de ferme sur un sommier (fi g. 14), sur un chanage continu ou sur un poteau incorpor en bton arm

Cas 4 : Zone dappui dune ferme de charpente traditionnelle


ChapitreCiments courants et btons de structure

1. Ciments courants et leur dsignation

2. Appellations et caractristiques des ciments

3. Les btons de structure

4. Carbonatation des btons et corrosion des aciers

5. Attaque par alternance gel et dgel

6. Classes particulires dexposition

7. Exigences minimales pour les btons

8. Ouvrages courants et caractristiques principales du BPE

9. Bon de livraison de BPE et ses indications

10. Btons particuliers pour la mise en uvre

11. Coulage dune dalle sur terre-plein avec un bton autonivelant

2


Fig. 1 : Marque de conformit la norme franaise (NF)

Fig. 2

Fig. 3 : Ciment en sac

Fig. 4 : Exemples de dsignation de ciments courants

1. Ciments courants et leur dsignation

Classement par types principauxLe ciment conforme la norme europenne est appel ciment CEM.Les ciments courants sont regroups en cinq types principaux avec les dsignations suivantes :

CEM I Ciment PortlandCEM II Ciment Portland composCEM III Ciment de haut fourneauCEM IV Ciment pouzzolaniqueCEM V Ciment compos

Classes de composition des ciments

Les lettres A, B, C prcisent la teneur en clinker des ciments.Le clinker rsulte de la cuisson dun mlange denviron 80 % de calcaire et 20 % dargile.

Appellation Clinker AdditionCEM I 95 100 % Complment = constituants

secondaires

CEM II / A 80 94 % Complment = constituants autres que le clinker et constituants secondaires

CEM II / B 65 79 %

CEM III / A 35 64 % Complment = laitier et ventuellement constituants secondaires

CEM III / B 20 34 %CEM III / C 5 19 %

CEM IV / A 65 89 % Complment = constituants secondairesCEM IV / B 45 64 %

CEM V / A 40 64 % Complment = cendres volantes siliceuses ou pouzzolanesCEM V / B 20 38 %

Constituants autres que le clinkerIls sont indiqus par une lettre qui fi gure aussi sur les bons de livraison du BPE.

Exemple : CEM II / A - LL

* Le carbone organique total est dsign par TOC.L Calcaire dont le TOC * < 0,50 % en masseLL Calcaire dont le TOC * < 0,20 % en masseS Laitier granul de haut fourneauD Fume de siliceV Cendre volante siliceuseW Cendre volante calciqueP Pouzzolane naturelleQ Pouzzolane naturelle calcineT Schiste calcin

En prsence de plusieurs constituants :M () = ciment Portland compos au Exemple : M (S - LL) = ciment Portland compos au laitier et au calcaire

Classe de rsistanceIl sagit de la rsistance la compression en MPa obtenue 28 jours. Trois classes sont couvertes : classe 32,5 ; classe 42,5 ; classe 52,5.

La classe de rsistance court terme est indique par une lettre : N : rsistance court terme ordinaire ; R : rsistance court terme leve.

Exemple :

CEM II / A - LL 32,5 RLa notation CE prcisant que ce ciment possde un certifi cat de conformit est : CEM II / A - LL 32,5 R CE

Autres caractristiquesPM Ciment prise merES Ciment pour travaux en eaux sulfatesCP1 ou CP2 Ciment teneur en sulfures limite pour les

btons prcontraints

Les marquages Norme franaise : NF

Certi cat de conformit : CE

Il exprime que le produit satisfait, en matire de rglementa-tion, aux critres de sant, de scurit et de respect de lenvi-ronnement et quil est apte lusage (fi g. 2).

Le marquage CE est agr par le Comit europen de norma-lisation (CEN).

Double marquage : CE + NF

Associe au marquage CE, la marque NF atteste un haut niveau de qualit pour les ciments, et apporte aux utilisateurs une garantie complmentaire sur la composition, les perfor-mances et le contrle des produits.

Marquage de conformit sur les sacs

Il saccompagne dindications rglementaires : numro du CE, socit, adresse, usine, date, etc.


Fig. 5 : Ciment de classe de rsistance 32,5

Fig. 6 : Courbes comparatives des rsistances

Fig. 7 : Courbes Multibat et CEM 32,5

Fig. 8 : Courbes du ciment gris 32,5 et du Superblanc

2. Appellations et caractristiques des ciments

Exemples de dsignation normalise des ciments

Notation pour ciment

courant

Classe de composition

Nature des constituants autres que le

clinker

Classe de rsistance 28 jours

dge

Classe de rsistance court terme

(2 ou 7 jours)

Attestation dun

certifi cat de conformit

Caractristiques complmentaires

PM : Prise merES : Eaux sulfates

Rfrence la norme franaise

CEM I Pas de lettre < 5 % 52,5 R ou N CE CP2 NF

CEM II /A -- LL 32,5 R CE CP2 NF

CEM III /B -- 42,5 N CE PM--ES NF

Ciment de classe 32,5 pour travaux courants Domaines dutilisation Btons de fondation (semelles, longrines) Btons de structure (poteaux, poutres, planchers, etc.) Btons de dallage (dalle paisse sur terre-plein)

Principales caractristiques physiques et mcaniques

Couleur (luminance L*) Gris (63 < L* < 71)Dbut de prise (Dp) 2 h 30 < Dp < 3 h 10Rsistance mini 1 jour 10 MPaRsistance mini 2 jours 16 MPaRsistance mini 28 jours 40 MPaMasse volumique 1* La luminance, dsigne par L, indique lintensit lumineuse moyenne laide dun nombre indicateur.

Ciment de classe 52,5 haute rsistance mcanique Domaine dutilisation Btons ncessitant un dcoffrage raide rapide Btons raliss des tempratures comprises entre 1 et 8 C Btons prcontraints pour prdalles ou poutrelles

Principales caractristiques physiques et mcaniques

CEM I 52,5 R 52,5 NCouleur (luminance L*) Gris (59 < L* < 65)Dbut de prise (Dp) 2 h 00 < Dp < 2 h 20 2 h 00 < Dp < 2 h 45Rsistance mini 1 jour 25 MPa 14 MPaRsistance mini 2 jours 40 MPa 25 MPaRsistance mini 28 jours 65 MPa 58 MPa

Ciment maonner dappellation MultibatCe liant tout faire, de teinte grise, sert surtout raliser des mortiers pour la maonnerie de blocs ou de briques. Composition chimique du produit Lafarge Multibat

Clinker 55 %Calcaire 45 %Adjuvants Entraneur dair, hydrofuge

Caractristiques mcaniques

Dbut de prise (Dp) 2 h 10 < Dp < 3 h 00Rsistance mini 7 jours 15 MPaRsistance mini 28 jours 20 MPa

Ciment blancLes matires premires (calcaire + argile) sont les mmes que pour la fabrication du ciment Portland, mais ne contien-nent pas doxydes de fer ou dautres oxydes mtalliques. Des prcautions de fabrication sont prises pour viter toute inci-dence de coloration. Caractristiques physiques et mcaniques

Couleur (luminance L*) Blanc L* 932 h 40 < Dbut prise < 3 h 00 classe 32,5 R classe 42,5 PMRsistance mini 1 jour 14 MPa 14 MPaRsistance mini 2 jours 21 MPa 24 MPaRsistance mini 28 jours 45 MPa 57 MPa


Fig. 9 : Classes dexposition suivant les ouvrages et lenvironnement

Pour les btons ne subissant aucune agression, non arms ou faiblement arms et avec un enrobage dau moins 5 cm : XO.

do

c. :

CIM

BT

ON -

BPE

3. Les btons de structure

Ils concernent les ouvrages extrieurs et intrieurs au bti-ment (fondations, poteaux, poutres, planchers, etc.).

Ils sont utiliss sous forme de btons prts lemploi (BPE) ou fabriqus sur le chantier.

Ils sont soumis aux prescriptions de la norme europenne (NF EN 206-1).

Classes courantes dexposition

Aucun risque de corrosion ou dattaque

X0 Bton non arm ne subissant aucune agression

Corrosion induite par la carbonatationLes aciers sont protgs par le ciment.Les composants hydrats du ciment se carbonatent dans le temps et le seuil de protection descend suivant lhumidit du milieu.

XC1 Bton arm sec (faible humidit de lair ambiant)

XC2En France, assimil XC1

Humide, rarement sec

Ouvrages : cas frquent des fondations

XC3En France, assimil XF1

Humidit modreHumidit de lair ambiant moyenne ou leve

XC4En France, assimil XF1

Alternance dhumidit et de schage

Attaque gel/dgel(fi g. 15)

XF1 Zone de gel faible ou modr

XF2 Zone de gel faible ou modr + sels de dverglaage

XF3 Zone de gel svre

XF4 Zone de gel svre + dverglaage

Spcifi cations selon la classe dexposition

X0 XC1-XC2XF1-XC3-

XC4 XF2

Rapport eau/liant effective /liant

0,65 0,60 0,55

Classe de rsistance minimale

C 20/25 C 25/30 C 25/30

Teneur minimale en liant quivalent (kg/m3)

150 260 280 300

Teneur minimale en air entran (%) 4

Classes daffaissement avec mesures au cneClasses S1 S2 S3 S4 S5

Affaissement (mm)

10-40 50-90 100-150 160-210 220

La classe daffaissement se dtermine par lessai de consis-tance qui consiste mesurer laffaissement dun bton frais moul par couches suivant un processus codifi dans un cne mtallique (fi g. 18).

Le dmoulage est suivi de la mesure de laffaissement du bton (fi g. 19).

La norme est cite en rfrence dans les cahiers des charges et descriptifs des travaux de maisons individuelles.

Elle contient des rgles prcises relatives la spcifi cation, la fabrication, la livraison et le contrle de la conformit des btons.

Bton proprits spcifi es (BPS)

Les proprits requises sont spcifi es par le client-prescrip-teur au producteur de BPE qui est responsable de la fourni-ture dun bton qui rpond aux exigences formules.

Les performances du bton sont garanties par le fournisseur de BPE :

classe dexposition (risque ou non de corrosion, humi-dit, gel) ;

rsistance la compression 28 jours dge sur cylindre ou sur cube avec exigence minimale suivant les classes dexposition ;

consistance par essai daffaissement du bton frais ;

classe de chlorures (symbole Cl) avec teneur en % ;

dimension maximale des granulats (par exemple 12,5 mm, 20 mm ou 22,4 mm).

Exemples de dsignation

Bton BPS pour des semelles fi lantes

Classe dexposition XC1

Classe de rsistance sur cylindre C 25

Classe de consistance S 3

Classe de chlorures Cl 0,40

Dimension maximale du granulat mm 20

Bton composition prescrite (BCP)Cest un bton pour lequel la composition et les constituants utiliser sont indiqus par le client-prescripteur disposant dune relle comptence dans la formulation du bton. La responsabilit incombe lutilisateur.Les btons composition prescrite sont rarement fabriqus par des centrales de BPE, mais plutt sur des chantiers denvergure.

Ils nentrent pas dans le cadre des travaux courants en maison individuelle.


Enrobages minimaux des aciers

La distance aux parements est au moins gale :

1 cm en local couvert sans risque de condensation ;

3 cm en cas de parois soumises des condensations, des intempries ;

5 cm pour les ouvrages la mer ou exposs aux embruns ou des milieux agressifs (cas des fondations).

Fig. 10 : Variation du pH et risque de corrosion si pH < 9

Fig. 11 : Semelle de fondation

Fig. 12 : La carbonatation progresse vers lacier

Fig. 13 : Dbut de corrosion et fi nes fi ssurations

Fig. 14 : Oxydation de lacier gonfl ement clats

La norme btonLa rcente norme bton (NF EN 206-1) tient compte, dans les classes courantes dexposition, de la corrosion induite par la carbonatation.

Les conditions dhumidit d nissent quatre classes dexposition.XC1 : sec et humide en permanence ;XC2 : rarement sec avec mmes exigences minimales que XC1 ;XC3 : humidit modre avec mmes exigences que XC1 ;XC4 : alternance humidit et schage avec exigences XC1.

Causes et mcanisme de la carbonatationLa carbonatation des ciments est due la raction chimique de la chaux hydrate, libre lors de la prise, avec le dioxyde de carbone.

Ca (OH)2chaux hydrate

+ CO2dioxyde de

carbone

Ca CO3carbonate de calcium

La consquence directe de cette raction est la diminution du pH du bton et les risques doxydation des armatures.pH : potentiel hydrogne indicateur, sur une chelle de 0 14, du caractre acide ou basique dune solution.

Le bton, un milieu basiqueLe bton est un milieu basique (pH lev, gal 12 ou 13) qui protge les aciers contre la corrosion (rouille et gonfl ement).

Lorsque le pH diminue sous leffet de la carbonatation, les aciers peuvent soxyder avec un pH < 9.

La rouille dveloppe un volume plus important que celui de lacier (de 6 10 fois le volume apparent) et elle cre une contrainte de traction qui provoque lclatement du bton denrobage.

La vitesse de carbonatationLa vitesse de carbonatation dpend de : la porosit du bton qui varie suivant : la nature du liant et sa fi nesse, le dosage en ciment, le rapport eau/ciment (E/C) ; la compacit lors de la mise en uvre par vibration ou non ; lhumidit du milieu ambiant ; lpaisseur denrobage ou de la gaine de bton autour de lacier.

La carbonatation du bton est un phnomne lent, non linaire, et qui se ralentit avec le temps. titre indicatif, un bton courant prsente une profondeur de carbonatation de 25 mm au bout de 25 ans dans un milieu ambiant humide sans excs de classe XC1.

Les armaturesElles sont dautant mieux protges par un ciment qui contient peu de sulfate et peu de chlorure, comme cela est prescrit par la norme, si elles sont bien enrobes par un bton plastique, compact, homo-gne. Les prescriptions denrobage minimal et celles de btonnage correct, en fonction du diamtre des barres et du diamtre du plus gros granulat, doivent tre respectes.

Il est important de signaler que si les dgts causs par la carbo-natation affectent les btons des ouvrages classiques des faades (nez des dallages, poteaux, chanages, poutres), ceux causs dans le domaine beaucoup moins visible des fondations demeurent aussi importants pour la prennit des ouvrages enterrs.

4. Carbonatation des btons et corrosion des aciers


5. Attaque par alternance gel et dgel

Les classes dexposition

Les classes dexposition de type XF sappliquent lorsque le bton est soumis des cycles de gel et de dgel alors quil est mouill.

La norme tablit un classement des zones de gel en France suivant un classement en trois catgories (fi g. 15).

Le froid augmente la dure de prise du ciment et retarde le durcissement du bton. Le temps de prise est de 6 h 5 C, 3 h 20 C et 1 h 50 C.

Le risque de gel sur un bton frais se fait sentir ds que la temprature est infrieure 5 C en tenant compte de la chaleur dhydratation du liant.

Les prcautions prendre par temps de gelLes prcautions prendre sont les suivantes :

utiliser un ciment ayant une rsistance court terme leve de classe 32,5 R ou 52,5 R ;

choisir un adjuvant appropri dosage prvu par le fabricant :

superplasti ants rducteurs deau de gchage. Ces plas-tifi ants sont base de silice fossile, dargile collodale et dactate de polyvinyle. La plage de dosage est de 0,3 0,6 l pour 100 kg de ciment. Ils sont aussi recommands pour le transport du bton la pompe ;

entraneurs dair. Ils introduisent dans le bton des bulles dont la granulomtrie est de lordre du micron (1 m ou 1 mm/1 000), espaces de 100 200 m. La dose est trs faible : 0,05 0,3 l pour 100 kg de ciment. Les bulles formes lubrifi ent le bton frais et crent des coupures dans les rseaux capillaires. Elles favorisent une meilleure ouvrabilit, une rduction de la quantit deau, une compacit accrue et une meilleure protection au gel ;

antigels acclrateurs liquides.

Le coulage du bton par temps froid doit saccompagner des prcautions suivantes : utiliser un ciment forte chaleur dhydratation (CEM II / A

55 R) plutt que des ciments avec ajouts ; viter les dosages en ciment infrieurs 350 kg/m3 ; utiliser de leau de gchage une temprature minimale de

10 C et des granulats non gels en surface ; protger les btons aprs la mise en uvre.

6. Classes particulires dexpositionCes classes correspondent une corrosion induite par des chlo-rures et une attaque darmatures. Elles correspondent des expositions spcifi ques pour des ouvrages exposs leau de mer ou des milieux chimiquement agressifs (air marin, sols).

Origine Classes dexposition NotationCorrosion induite par des chlorures prsents dans leau de mer

Ouvrages exposs lair salin, mais pas en contact avec leau de mer(exemple : littoral atlantique et structures moins de 1 km de la cte)

XS1

Ouvrages immergs en permanence

XS2

Ouvrages en zone de marnage ou soumise des projections

XS3

Corrosion induite par des chlorures sans origine marine

Humidit modre XD1Humide, rarement sec XD2Alternance humidit et schage XD3

Attaque chimique : sols pollus, eaux de surface ou souterraines

Environnement faible agressivit chimique

XA1

agressivit chimique modre XA2 forte agressivit chimique XA3


courantes Fig. 17 : Fondations par semelles ou longrines

7. Exigences minimales pour les btons

Tableau des exigences minimales

Classe dexposition

(fi g. 16)

Classe de rsistance minimale

MPa

Teneur minimale en liant

quivalent

kg/m3

Rapport eau/liant effective

Teneur en air

Sans risque XO - 150 -

Risque de carbonatation

XC1

XC2C 20/25 260 0,65 -

Gel/dgel XF1

C 25/30 280 0,60 -Risque de

carbonatationXC3 XC4

Chlorures non marins

XD1

Gel/dgel

XF2 C 25/30 300 0,55 4%

XF3 C 30/37 315 0,55 4%

XF4 C 30/37 340 0,45 4%

Chlorures marins

XS1 XS2 C 30/37 330 0,55 -

XS3 C 35/45 350 0,50 -

Chlorures non marins

XD2 C 30/37 330 0,55 -

XD3 C 35/45 350 0,50 -

Attaques chimiques

XA1 C 30/37 330 0,55 -

XA2 C 35/45 350 0,50 -

XA3 C 40/50 385 0,45 -

Commande de bton BPELes btons proprits spcifi es (BPS) sont des btons pour lesquels les proprits requises sont prcises par le prescripteur (entreprise) au producteur de BPE.

Commande de bton BPE

Les spcifi cations de base sont les suivantes : conformit la norme CE/NF ; classe dexposition ; classe de rsistance la compression ; classe de consistance ; classe de chlorures ; choix du diamtre maximal des granulats.

Le producteur de BPE est responsable de fournir un bton satisfaisant ces exigences.

Exemples de classes granulaires suivant les carrires :

5 11 mm, 8 16 mm, 10 20 mm, 11,2 22,4 mm, 14 20 mm.

Rappels des spcifi cations suivant les classes dexposition

Classe dexposition XO

XC1 XC2

XF1 XC3 XC4

XF2

Classe de rsistance - C 20/25 C 25/30 C 25/30

Rapport :

eau/liant quivalent- 0,65 0,60 0,55

Teneur minimale en ciment 150 260 280 300

Teneur minimale en air entran (%) - - - 4

Exemples :

Semelles lantes et longrinesClasse dexposition : XC2Bton C20/25E/C max : 0,65Affaissement au cne : S3Granulat max : 20 mm

Plots ou puitsClasse dexposition : XC2, XD1Bton C 25/30Dosage minimal E/C max : 0,60Affaissement au cne : S2Granulat max : 22,4 mm


Fig. 18 : Cne dAbrams

Fig. 19 : Principe de la mesure

8. Ouvrages courants et caractristiques principales du BPE

Fondations

Semelles fi lantes

Semelles isoles

Plots btonns

Puits

Longrines

Classes habituelles

de rsistance : C 20/25, C 25/30, C 30/37

dexposition : XC2, XF1

daffaissement au cne : S2, S3, S4

de chlorures : Cl = 0,40 %

diamtre max du granulat : 12,5 mm, 20 mm, 22,4 mm

Le ciment utilis sera de type CEM II/A ou B, avec complment L, S, D, V, P, etc.

Classe du liant : 32,5 N ou 32,5 RDosages moyens : 260 330 kg/m3

Dalles et planchers

Dallages sur terre-plein (dalle dp. 12 cm)

Dalles de compression de plancher avec poutrelles et entrevous

Dalles pleines de balcon ou de terrasse

Prdalles BA ou bton prcontraint

Classes habituelles

de rsistance : C 25/30, C30/37

dexposition : XC1, et ventuellement XF2 XF4

daffaissement au cne : S3, S4

de chlorures : Cl = 0,40 %

diamtre max du granulat :

8 10 mm pour une dalle de compression dp. 5 cm

12,5 mm pour une dalle pleine dp. 10 cm

20 mm pour dalle dp. > 10 cm

Suivant condition de btonnage correct

Le ciment utilis sera de type CEM II/A ou B avec complment L, S, D, V, P, etc.

Classe du liant : 32,5 N, 32,5 R ou 52,5 N ou R

Dosages moyens : 300 350 kg/m3 + adjuvants

Exemples pratiques de composition de btons courants de

Mesure de la consistance du bton au cne dAbrams

Le moule tronconique est rempli en 4 fois avec le bton tass par piquage, aras puis dmoul.

Classe Affaissement (mm)S1 10 40S2 50 90S3 100 150S4 160 210S5 220

Le dosage en eau est indicatif, il dpend :

du degr dhumidit des granulats ; de laddition ou non dun adjuvant plastifi ant, dun

entraneur dair ou dun rducteur deau ; du mode de vibration (rgle ou aiguille vibrante).

Rsistance en compressionfc28 en MPa

Dosage en ciment, en sable et en gravillon pour 1 m3 de bton

Ciment Sable 0/5 Gravillon 5/12,5 Eau

(kg) (dm3) (kg) (dm3) (kg) (l)

25 330 600 930 720 1 044 160

30 380 570 884 735 1 065 160

chantier

Les exemples qui suivent sont issus des abaques G. Dreux pour raliser un bton de chantier la btonnire : ouvrages courants en bton arm (semelles, poutres, etc.) ; classe du ciment 32,5 ; affaissement au cne S2 (50 90 mm).


Fig. 20 : Btonnire porte et tapis bton

9. Bon de livraison de BPE et ses indications

Raison sociale du fabricant BPENom de socitCoordonnes (adresse, etc.)n Siret

La responsabilit du choix de la classe dexposition incombe au client-prescripteur.

Les btons proprits spcifi es (BPS) sont les produits principalement commercialiss par le BPE.

Norme bton

NF EN 206-1

Centrale Date Bon de livraison n :Quantit de bton :Camion n :Chauffeur :Bon de commande n :

Nom du client Adresse

Chantier Adresse et zone

Commande n Voyage

Cube command Cube livr Reste livrer : . m3

Code bton de la centrale Appellation commerciale : BPS C25/30 42.5 PM XF1 D 20 S3

Bt

on

Dsignation du bton

BPSBton proprits spcifi es

Certifi cationNF EN 206-1

Classe dexposition (1) XF1, XC3, XC4

Rsistance caractristique

Classe de rsistance la compression sur cylindre/sur cube : C 25/30

Ciment (C)

Additions (A) (3)

CEM II / A-V 42,5 PM CP2Usine productrice du cimentAdjuvants : nature et dosage

Dosage (C + kA) (4)Dosage mini en ciment : 300 kg/m3

Type : P/RE Dosage : 0,40

Granularit D : 0/20

Consistance S3 correspondant 100-150 mm daffaissement au cne

Classe de chlorures (Cl %)

Teneur en pourcentage de masse dions chlorure rapporte la masse de cimentCl : 0,40 %

Heures

1re gche

Arrive sur chantier

Dchargement Dpart chantier

Retour centrale

Attente Temps rotation

Convenue Relle Dbut Fin

9 :30 10 :00 9 :45 9 :45 10 :15 10 :15 10 :30

Quantit m3 bton dvers (a) avec tapis = 7 m3 (b) avec goulotte =

Ajout deau la demande du client Nom du client :

Nombre de litres : Signature client : Livraison rceptionne le :

Le producteur dgage toute responsabilit Signature :

(1) La classe dexposition X0 ne peut convenir quen cas de non-exposition du bton lhumidit, au gel ou tout autre milieu agressif.

(2) Notation usuelle : bton non arm NA, arm BA ou prcontraint BP.

(3) Additions : calcaires L, cendres volantes V, cendres volantes humides VH, additions siliceuses U, laitiers moulus S, fumes de silice D.

(4) Coef cient k dune addition limite en % du liant.

Codes des adjuvants

Acclrateur de prise : Ap

Acclrateur de durcissement : Ad

Superplastifi ant haut rducteur deau : F/Hr

Superplastifi ant retardateur de prise : F/Rp

Hydrofuge de masse : H

Entraneur dair : E

Plastifi ant rducteur deau : P/Re

Caractristiques du tapis bton et des btonnires portes

Porte maximale 11,50 m

Hauteur max. dacheminement 7,50 m

Profondeur max. dacheminement 4,00 m

Dbit 45 - 70 m3/h

Vitesse de la bande 3,5 m/s

Largeur de la bande 360 mm

Capacit des btonnires portes 7,8 et 9 m3


Fig. 21 : Reprsentation de la dfl oculation des grains de ciment

Fig. 22 : La dfl oculation permet une rduction deau en favorisant louvrabilit

Fig. 23 : Courbes de rsistance fonction du temps

10. Btons particuliers pour la mise en uvre

Bton autoplaant (BAP) Abrviation : BAP

Cest un bton trs fl uide, homogne et stable, mis en uvre sans vibration. La compa-cit sobtient par le seul effet gravitaire.Les rsistances et la durabi-lit sont quivalentes celles des btons traditionnels et conformes la norme des BPE.

Ce genre de bton est surtout utilis pour le remplissage en pleine masse des fondations par semelles fi lantes des maisons.

Exemples de produits : Agilia Mi Fondations

(Bton Lafarge) ; Isyfond (Unibton-

Btiment).

Caractristiques du BAP

Classe de rsistance C 20/25

Classe dexposition XC1, XC2 et ventuelle-ment XF2 XF4

Classe daffaissement au cne S5 : talement gnrale-ment suprieur 600 mm

Classe de chlorures Cl = 0,40 %

Diamtre max. du granulat 12,5 ou 20 mm

Bton autonivelant (BAN) Abrviation : BAN

Il est surtout utilis dans le cas de coulages horizontaux de faible paisseur (< 200 mm).

Il est autonivelant grce sa fl uidit et permet la suppres-sion de la vibration.

Il permet un trs bon enro-bage des aciers qui doivent tre cals.

Domaines dutilisation : dallages sur terre-plein

dune paisseur de 12 cm ;

dalles de compression des planchers ;

balcons ou terrasses avec dalle en bton arm.

Produits du commerce : Agilia Mi d&p de Lafarge

Btons ; Isyplan de Unibton.

Caractristiques du BAN

Classe de rsistance C 25/30

Classe dexposition XC1, XC2 et ventuelle-ment XF2 XF4

Classe daffaissement au cne S5 : talement gnrale-ment suprieur 600 mm

Classe de chlorures Cl = 0,40 %

Diamtre max. du granulat 8, 10, 12,5 ou 20 mm suivant lpaisseur de la dalle

Prcautions et points de vue du fabricant

Prcautions Points de vue du fabricant

Ne pas faire dajout deau ou dautre produit sur le chantier.

La composition des btons et le dosage des adjuvants sont confi dentiels.

Vrifi er ltanchit des coffrages et la fi xation des rservations.

En cas de forte pluie, protger la surface par un fi lm.

Niveler laide dune barre dbulleuse en 2 passages croiss. (cf. fi g. 26)

Proprit de fl uidit sans sgrgation, mais bton non adapt pour surface en pente.

Pulvriser un produit de fi ni-tion pour la protection et favoriser le durcissement en surface. (cf. fi g. 29)

Bton autonivelant qui permet la suppression de la vibration et la rapidit du coulage.

Proprits des btons autonivelantsIls doivent prsenter, ltat frais, des proprits douvrabilit sans utiliser de moyens de vibration.

Lobjectif est dobtenir une grande fl uidit du bton sans sgrgation et sans diminution de la rsistance mcanique.

La consistance est trs fl uide, avec un affaissement > 22 cm au cne dAbrams ou encore un talement de 60 cm obtenu au bout dune minute.

Ils sont caractriss par la prsence dlments fi ns : quantit de sable par m3 suprieure celle des btons

courants ; ajouts de fi ns calcaires ou de cendres volantes.

Lincorporation dagents collodaux augmente la stabi-lit des btons et vite la sgrgation, mais elle accrot la demande en eau do la ncessit dutiliser des superplasti-fi ants rducteurs deau.

Mcanismes daction par dfl oculation des grains de ciment par utilisation dun fl uidifi ant et rsultats :


Fig. 24 : Cuve tournante incline 15 avec pales en hlices formant une vis Le sens inverse de rotation permet lvacuation du bton

Fig. 25 : Simple dversement par goulotte et rallonges Fig. 26 : Schma de mise en uvre avec livraison du bton par camion toupie

Fig. 27 : Coulage Fig. 28 : Passage de la barre Fig. 29 : Pulvrisation du FinAgilia Pa

11. Coulage dune dalle sur terre-plein avec un bton autonivelant

do

c. :

LAFA

RG

E B

TO

NS


ChapitreAciers en barres et en treillis souds

1. lments porteurs en bton arm et caractres mcaniques des aciers

2. Caractristiques des aciers en barres pour le bton arm

3. Armatures prfabriques par travaux courants

4. Fiche technique : armatures des chanages

5. Caractristiques des armatures des treillis souds standards

6. Dispositions des panneaux de treillis souds et des barres HA

7. Utilisations des treillis souds

8. Cas dun plancher avec poutrelles et entrevous

9. Emplois des barres HA et des treillis souds dans les dalles

3


Fig. 2 : Section A-A

Fig. 1 : Plan de ferraillage de la poutre L1

1. lments porteurs en bton arm et caractres mcaniques des aciers

Les lments porteurs en bton armLes armatures sont prsentes dans tous les lments porteurs en bton arm. Il sagit des semelles, des poteaux, des poutres, des dalles et des planchers, etc.

Le matre duvre con e au bureau dtudes bton arm la mission de concevoir et danalyser la structure en bton arm du btiment.

Le bureau dtudes a pour fonction : deffectuer une notice de calcul ; dtablir les plans darmatures avec les renseignements tech-

niques indispensables relatifs lexcution des ouvrages.

Caractres mcaniques garantis des aciers

Barres et treillis souds

Barre lisseBarre haute

adhrenceTreillis soud

Symbole HA TSLimite dlasticit (MPa)

215 235 400 500 500

Rsistance la rupture (MPa) 230 410 480 550 550

Allongement de rupture 22 % 25 % 14 % 12 % 8 %

2. Caractristiques des aciers en barres pour le bton arm

Diamtre nominal

(mm)

Section des aciers (cm) Masse (kg/m)Nombre de barres

1 2 3 4 5 6 7 8 9

5 0,20 0,39 0,59 0,79 0,98 1,18 1,37 1,57 1,77 0,154

6 0,28 0,57 0,85 1,13 1,41 1,70 1,98 2,26 2,54 0,222

8 0,50 1,01 1,51 2,01 2,51 3,02 3,52 4,02 4,52 0,395

10 0,79 1,57 2,36 3,14 3,93 4,71 5,50 6,28 7,07 0,617

12 1,13 2,26 3,39 4,52 5,65 6,79 7,92 9,05 10,18 0,888

14 1,54 3,08 4,62 6,16 7,70 9,24 10,78 12,32 13,85 1,208

16 2,01 4,02 6,03 8,04 10,05 12,06 14,07 16,08 18,10 1,578

20 3,14 6,28 9,42 12,57 15,71 18,85 21,99 25,13 28,27 2,466

25 4,91 9,82 14,73 19,63 24,54 29,45 34,36 39,27 44,18 3,853

Pour une utilisation en maison individuelle, les barres sont en gnral dune longueur de 6 ou 12 m.

Reprage et dsignation des armatures sur les plans dexcution (fi g. 1 et 2)

Repre de larmature

Nombre par lit

Nuance

HA ou

Diamtre

(mm)

Nombre par

lment

Nombre dlments

Espacement st(cm)

Longueur de coupe

(cm)

Dtail faonnage Tableau rcapitulatifIl facilite :

le quantitatif des aciers par diamtre pour la commande ;

lexcution pour le dbit et le faonnage des barres sur chantier ou en atelier.

4 2 HA 14 2 1 / 579Dessin de forme de la barre

7 / HA 6 37 1St non constant et indiqu sur le dessin

109Dessin de larma-ture transversale (cadre)

Exemple de plan de ferraillage de la poutre-longrine L1


Fig. 3 : Vue perspective du poteau et de son ancrage

Fig. 4 : Dessin en sortie informatique

Fig. 5 : Armatures avec aciers HA

Exemple de plan de ferraillage dun poteau

Choix darmatures de semelles fi lantes renforces


do

c. :

STA

ND

AR

M

3. Armatures prfabriques par travaux courants

Les aciers utiliss sont haute adhrence (HA) de nuance Fe E 500.

Les dimensions des lments prfabriqus complets ou accessoires sont indiques.

Les indications donnes prcisent : le nombre et le diamtre des fi lants ; les diamtres et les espacements des cadres, des triers,

des barrettes.

Zones risques sismiques en FranceZone 0 sismicit ngligeableZone 1A sismicit trs faibleZone 1B sismicit faibleZone 2 sismicit moyenne

Par principe de prcaution, les constructeurs utilisent les sections prescrites dans la zone 1A mme si la construction est situe en zone 0.

Les renseignements sur les zones et les cantons risque sismique sont donns par la DDE.


Fig. 7 : Chanages horizontaux et verticaux

Fig. 8 : Chanages des murs en maonnerie

Fig. 9 : Liaison des armatures :angles saillants ou rentrants

Fig. 10 : querres de liaison faade et refend

Fig. 11 : Longueur de recouvrement de barres

4. Fiche technique : armatures des chanages

do

c. :

STA

ND

AR

M

Vue en plan en angle de mur Vue en plan de la liaison


Fig. 12 : Notations

do

c. :

AD

ETS

5. Caractristiques des armatures des treillis souds standards

L : Longueur du panneau/ : Largeur unique (2,40 m)D : Diamtre du fi l le plus longd : Diamtre du fi l le plus courtE : Espacement des fi ls les plus longse : Espacement des fi ls les plus courts

AR : About arrire AV : About avantad = ag : About de rive


Fig. 13 : Disposition recouvrements dcals Fig. 15 : Disposition dite en tiroir pour grande porte

Fig. 14 : Recouvrements dcals des panneaux Fig. 16 : Disposition de principe des aciers TS et HA

Fig. 17 : Allure des diagrammes de fl exion suivant A-A

Fig. 18 : Armatures en treillis souds et barres haute adhrence

6. Dispositions des panneaux de treillis souds et des barres HA


Fig. 20 : Plancher courant avec table de compression

Fig. 21 : Plancher dtage avec dalle fl ottante

Fig. 22 : Plancher pour un vide sanitaire

Fig. 19 : Dispositions constructives

7. Utilisations des treillis souds

Utilisation ProduitDallage sur terre-plein ST 25 C mailles 150 x 150 mm

et fi ls 7 mm Dalle en bton arm porte sur les murs priphriques et sur des plots ou des ttes de puits en bton

ST 10 ou ST 20 suivant tude

Dallage lgrement arm soumis de trs faibles charges

ST 10 mailles 200 x 200 mm et fi ls 5,5 mm

Dalle de compression de plancher poutrelles

ST 10 (zones sismiques 1A, 1B et 2)PAF C mailles 200 x 200 mm et fi ls de 4,5 mmRAF C mailles 200 x 200 mm et fi ls de 4,5 mm

Dalle pleine en bton arm de plancher ou prdalle

Tous panneaux de structure ST aprs tude

Dalle fl ottante sur dallage ou sur plancher en bton arm

RAF R ou PAF R utiliss en treillis anti-fi ssuration

Voile en bton arm PAF V et ST 10 selon lpais-seur des parois

8. Cas dun plancher avec poutrelles et entrevous

Produit Ouvrages lmentairesBarre HA Chanages priphriques

Chapeaux de rive et intermdiairesRenforts de trmie et attentes ventuelles

Treillis soud Dalles de compressionDalles fl ottantes

valeur de lrDiamtre

(mm)lr

(cm) 6 81012

90105115130


Fig. 23 : Dalle porte avec armatures TS

Fig. 24 : Armatures de la dalle porte

Constitution du systme porteur :a murs priphriques en blocs

perfors de btonb plots de fondation

intermdiairesc renforts par aciers HA formant

poutres platesd dalle dp. 12 cm arme par

des panneaux de treillis souds de type ST 25 C

e chanage priphrique : 4 HA 8 fi lants + cadres espacs de 150 mm

f bton BPS de rsistance C 25/30 avec granulats max 20 mm, de consistance S3

Fig. 25 : Visualisation de la ralisation

9. Emplois des barres HA et des treillis souds dans les dalles

barres HA de renfort (repre 6) treillis souds en panneaux infrieurs (repre 7) chapeaux en barres HA en rive et sur plots chapeaux en TS au droit des renforts


ChapitreBton arm : principes et applications

1. Principe n 1 : utiliser le bton en compression et lacier en traction

2. Principe n 2 : assurer la liaison bton-acier

3. Principe n 3 : appliquer les rgles de mise en uvre

4. Application des principes aux poteaux en bton arm

5. Dispositions constructives des poteaux et colonnes

6. Fiche technique : armatures des poteaux et semelles isoles

7. Poteaux ancrs sur semelles isoles et sur semelles continues

8. Poteaux soumis la compression et la fl exion

9. Ancrage et liaison des poteaux en pied et en tte

10. Application des principes aux poutres en bton arm

11. Moment de fl exion en une section de poutre

12. Diagrammes de dformations et contraintes en fl exion simple

13. Armatures principales dans les zones tendues

14. Effet produit dans les sections par leffort tranchant

15. Fissuration deffort tranchant

16. Espacements des cadres et triers et dispositions constructives minimales

17. Indications de la notice de calcul et plan darmatures de la poutre

18. Formulaire de poutres rectilignes simples

19. Exemple dutilisation du formulaire

4


Fig. 1

Fig. 2 : Barre soumise un effort de traction

Fig. 3 : Diagramme conventionnel de lacier

Fig. 4 : Section de poutre soumise la fl exion Fig. 5 : Aciers principaux dans la zone tendue

Fig. 6 : Tronon de poutre compris entre les sections S1 et S2 spares par une longueur lmentaire dx

1. Principe n 1 : utiliser le bton en compression et lacier en traction

Le bton et lacier sont associs et sutilisent suivant leurs performances mcaniques et la nature des efforts.

Le bton sert quilibrer surtout les efforts de compression dans les zones comprimes des ouvrages en bton arm.

Exemple : poteaux de btiment, lments fl chis comme les poutres avec sections partiellement comprimes.

Lacier est destin essentiellement quilibrer les efforts de traction dans les zones tendues des lments en bton arm.

Exemple : semelles de fondation, longrines ou poutres, dalles portes pour les dallages, etc.

Rsistances courantes du btonCompression

(MPa)Traction(MPa)

Rapport compression /

traction16 1,56 10,2620 1,80 11,1125 2,10 11,9030 2,40 12,5035 2,70 12,9640 3,00 13,3345 3,30 13,6450 3,60 13,89

Le bton rsiste bien en compression mais accuse une faible rsistance la traction (12 fois moins en traction quen compression pour un bton de type BPS C 25/30).

La rsistance caractristique la traction lge de j jours, note ftj, est conventionnellement dfi nie par la relation :

ftj = 0,6 + 0,06 fcj

fcj est la rsistance la compression du bton j jours. La formule est valable pour les valeurs de fcj 60 MPa.Exemples

Type de bton

Traction lge de 28 joursft28 = 0,6 + 0,06 fc28

Rsistance caractristique

BPS C 25/30 ft28 = 0,6 + 0,06 x 25 2,1 MPa

BPS C 30/37 ft28 = 0,6 + 0,06 x 30 2,4 MPa

Caractristiques des aciers en barres (HA) et des treillis souds (TS)

Caractristiques HA TS

Limite dlasticit (MPa) 500 500

Rsistance la rupture (MPa) 550 550Allongement de rupture 12 % 8 %Coeffi cient de scellement pour la longueur de scellement 1,5 1,5

Module dlasticit pour le diagramme dformations-contraintes de lacier (MPa) Es = 200 000

Principe de scurit

Les rsistances caract-ristiques du bton et de lacier sont affectes de coeffi cients minorateurs dtermins par les rgles de calcul en fonction de ltat limite considr : tat limite ultime (ELU) ; tat limite de service (ELS).

Il nest pas tenu compte dans les calculs de la rsistance du bton la traction dans les zones tendues des ouvrages en bton arm.

La rsistance aux efforts de traction est assure unique-ment par les aciers.

On distingue : les armatures princi-pales qui quilibrent lef-fort de traction dans les zones tendues ; les armatures secon-daires constitues par des cadres ou des triers qui quilibrent leffort tranchant sur toute la longueur dune poutre et principalement au voisi-nage des appuis.


Fig. 7 : Dilatation identique

Fig. 8 : Adhrence et essai darrachement dune barre

Fig. 9 : Non-adhrence = non-transmission des efforts du bton lacier. Lallongement de larmature est nul.

Fig. 10 : Adhrence = entranement de larmature par le bton. Lacier est soumis un effort de traction.

Fig. 11 : quilibre du tronon de barre dx entre les sections S1 et S2

Fig. 12 : Visualisation des troncs de cne

2. Principe n 2 : assurer la liaison bton-acier

La liaison bton-acierLe bton et lacier doivent tre troitement associs pour travailler ensemble. Lacier ne doit pas glisser lintrieur du bton. La liaison seffectue par adhrence tangentielle et par frottement.

Liaison bton et acier = adhrence mutuelle + forces de frottement

Les facteurs favorables ladhrenceLes facteurs favorables sont : le dosage en liant et la granularit qui infl ue sur la maniabi-

lit du bton vibr ; la plasticit suivant la teneur en eau et en adjuvants ; la compacit du bton avec la vibration ; lpaisseur denrobage minimal des aciers ; le btonnage correct et ses conditions en fonction des arma-

tures et des diamtres des granulats ; la surface des aciers qui doit tre propre, exempte de rouille

non adhrente, de terre, dhuile ou de graisse.

La dilatation de lacier et du btonLassociation du bton et de lacier est possible en raison de leur coeffi cient de dilatation thermique de valeurs trs voisines, 12 x 10-6 ou 12 microns par mtre et par degr.

Exemple

Un lment en bton arm de 10 m de long soumis une diffrence de temprature de 20 C se dilate de l :

l = 10 m x 20 C x0,000 012

x 103 = 2,4 mm1 m x 1 C

En consquence, des joints de dilatation sont prvus pour les ouvrages exposs : terrasses en bton arm, balcons, corniches, etc.

Le bton et lacier varient de longueur ensemble, comme un matriau homogne, sans nuire la structure interne de llment en bton arm.

Le rle de ladhrence

Protger les aciers de loxydation

Il se forme une ferrite de chaux qui assure la protection de lacier contre la rouille.

La protection des aciers dpend de lpaisseur denrobage et de la compacit du bton.

Assurer lquilibre et la transmission des efforts

Leffort de traction varie entre deux sections de bton arm et les forces dadhrence doivent satisfaire lquilibre.

Ladhrence oblige le bton suivre lacier par action sur le primtre utile de larmature, do lappellation adhrence par entranement , en sopposant au glissement de lacier tendu (fi g. 11).

Actions du bton sur la barre

Il se forme une srie de troncs de cne embots (fi g. 12).

Ils agissent la manire de cliquets, comme des biellettes inclines venant coincer la barre par frottement.

(F + df) F s . . . dx = 0


Fig. 14 : Cales darmatures

Fig. 15 : Semelle continue en bton arm coule pleine masse

Fig. 16 : Ancrage rectiligne par simple recouvrement

Fig. 17 : Ancrage par courbure des barres tendues

Fig. 18 : Crochets courants

Fig. 13 : Notations

3. Principe n 3 : appliquer les rgles de mise en uvre

Enrobages minimaux des aciers

Lenrobage est lpaisseur de bton qui recouvre lacier la paroi la plus voisine pour le protger de loxydation.

On utilise le symbole c pour dsigner lenrobage (fi g. 13).

Travaux en bton arm Enrobage

Ouvrages la mer ou exposs aux intempries 5 cm

Semelles de fondation 4 cm

Parois soumises des intempries, des conden-sations ou au contact de liquide 3 cm

Ouvrages courants en lvation : Chanages et linteaux Poteaux et poutres, etc.

2,5 cm en rgle gnrale

Parois situes dans des locaux couverts et clos, non exposs aux condensations 1 cm

NB : lenrobage minimal (c) est au moins gal au diamtre maximal du granulat utilis (cg) et celui du plus gros diamtre dacier enrober (L) : c cg et c L

Conditions de btonnage correct

Il sagit dobtenir un bton compact et bien vibr, et un espa-cement minimal des aciers longitudinaux et transversaux (cadres, triers, pingles) comme le prescrit le rglement du bton arm.

Conditions

eh { 1,5 cg ; L }ev { cg ; L }ct L

t

h/35

L b/10

Les cales darmatures

Elles garantissent la position des aciers en lvation et leur enrobage au cours du btonnage.

Exemple douvrage : semelle fi lante en bton arm

Longueurs de recouvrement

Il sagit dassurer la continuit mcanique dune armature soumise par exemple un effort de traction.

Barres haute adhrence de nuance FeE 500 Longueur prconise

Ancrage rectiligne (fi g. 16) 50

Ancrage avec un crochet normal avec un angle de 180 et un rayon de courbure gal 5 fois le diamtre (fi g. 17)

30


Fig. 19 : Adhrence et scellement droit Fig. 20 : Primtres utiles

Fig. 21 : Leffort de traction est repris en toute section du recouvrement

Fig. 22 : Recouvrement des panneaux de treillis souds (22a et 22b)

Fig. 23 : Ancrages des cadres, triers, pingles

Dtermination de la longueur dun recouvrement

Recouvrement rectiligne dune barre

Exemples dutilisation en ouvrages courants : semelles de fondation fi lantes ; poteaux ancrs sur des semelles ; chanages verticaux ou horizontaux ; armatures de poutres ou de dalles. Longueur de recouvrement lrElle dpend : du diamtre de la barre ; de la rsistance caractristique de lacier fe ; de la contrainte dadhrence ultime su

su = 0,6 . . ftj est le coeffi cient de scellement pris gal 1,5 pour les aciers HA

ftj est la contrainte de traction du bton

Effort normal de traction sur lacier NstSection de lacier x rsistance caractristique

Nst = . 2 . fe (1) 4

Forces dadhrence sur la longueur de scellement FadFad = . . su . ls (2)

Condition dquilibre : (1) = (2)

Nst = Fad ls = . fe (3) 4 su

Longueurs de recouvrement lr en fonction du diamtre

fc28 20 25 30 35 40 45 50

su 2,43 2,83 3,24 3,64 4,05 4,45 4,86

lr 51,4 44,2 38,6 34,3 30,9 28,1 25,7

Exemple Bton de classe de rsistance C 25/30 Contrainte dadhrence : 2,83 MPa Acier de nuance 500 Diamtre de la barre : 14 mm

Longueur de scellement droit (formule 3) :

ls = 1,4 cm x 500 MPa = 61,84 cm 4 x 2,83 MPa

soit : longueur de recouvrement 44,2 fois le diamtre

En pratique, on prend les valeurs forfaitaires suivantes pour les longueurs de recouvrement lr avec un acier de nuance HA 500 : lr = 50 pour les jonctions des barres tendues

sans crochets ; lr = 30 pour les jonctions des barres compri-

mes (poteaux).

Recouvrement des panneaux de treillis souds Les ancrages rectilignes et les dispositions des

panneauxIls sont prciss dans le chapitre 3 (fi g. 12 15 p. 40-41). Le recouvrement des panneauxLe recouvrement des panneaux avec 3 soudures dans le sens porteur est souvent effectu dans un mme plan (cf. fi g. 22a).Le recouvrement en plans distincts (fi g. 22b) est rducteur pour lobtention de la hauteur utile.

Principe de scellement de la barre par adhrence

La contrainte de traction de lacier varie sur la longueur de scellement.La contrainte dadhrence sur la barre est suppose constante. Tableau des primtres utilesLe primtre utile minimal est circonscrit la section droite dun paquet de 2 ou 3 barres.

Barre isole . Paquet de 2 barres

( + 2) .

Paquet de 3 barres

( + 3) .

Ancrage total


Fig. 24 : Essai du bton en compression

Fig. 25 : Armatures transversales toujours prescrites

Fig. 26 : Longueur de fl ambement et lancement

Fig. 27 Fig. 28 Fig. 29 Fig. 30

Fig. 31 : Ossature en bton arm

Fig. 32 : Les poteaux sont la fois comprims et fl chis

4. Application des principes aux poteaux en bton arm

Principe de scurit : armatures longitudinales et transversales dans les poteaux


Fig. 33 : Notations Fig. 34 : Six barres exiges Fig. 35 : Disposition requise

ig. 37 : Jonction poteaux et poutre

Fig. 39 : Poteau dangle en LFig. 38 : Poteau et semelle isole

5. Dispositions constructives des poteaux et colonnes

Armatures longitudinales Espacements maximaux entre les barres Exemple

Rles participer leffort de

compression du poteau ;

sopposer au fl ambage ;

assurer la continuit entre poteaux superposs.

Remarque : Pour les sections polygonales, on place une barre dans chaque angle.

Section rectangle Section circulaire Section rectangulaire : 20 x 40 cm

c 20 cm + 10 cm = 30 cmc < 40 cm

Espacement : symbole c

c a + 10 cmc 40 cm

Nombre n de barres disposes la priphrie du parement en tenant compte de lpais-seur denrobage.

Armatures transversales D

choisir et real i serles fond ations

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