Certificat Technique 57 2001 - 2002 Cours de Béton Armé 10 séances de 3 h Objectif : Connaître et comprendre les mécanismes de fonctionnement du Béton Armé Connaître et savoir faire appliquer les règles de l’art et les dispositions réglementaires simples

PROGRAMME

Cours n°1 Généralités sur le Béton Armé 1 - Principe de fonctionnement du Béton Armé 2 - Ossature des bâtiments Principe de conception et de calcul Actions et sollicitations Calcul aux états limites Transmission des efforts Types d’ossatures La descente de charges

Historique des modes constructifs Béton Armé (XX°) Pierre Béton Précontraint Structures mixtes Acier (XIX°)

1 - Le Béton Armé   Le Béton hydraulique : composition Béton = Agrégats + Ciment + Air + Adjuvants eau Propriétés  

Principe de fonctionnement du Béton Armé Association de 2 matériaux complémentaires   Acier   Béton Reprise des efforts de traction par l’acier Reprise des efforts de compression par le béton

Principe de fonctionnement du Béton Armé Association de 2 matériaux complémentaires

N L S = N/ Px = p. L.N/ V = L .N/ W = . L.N/ Prix acier ps b 12,5 Prix béton pb s 250 Poids acier s b 7,85 12,5 1 Poids béton b s 2,5 250 6 _________ = ___ . ___ = 80 . ___ = 4 __________ = ___ . ___ = ____ . ____ = __ A égalité de service rendu (transmission des mêmes efforts), La solution acier est 4 fois plus chère, mais 6 fois plus légère

Poutre soumise à la flexion Parties tendues et comprimées Poutre soumise à la flexion

Poutre soumise à la flexion Parties tendues et comprimées Poutre soumise à la flexion Fibre sup. Fibre neutre ( l = l ) Fibre inf. l l Zone tendue Zone comprimée Avant déformation Après déformation

Apparition des fissures au chargement Absence d’armatures  rupture brutale  Fissuration répartie due à la traction du béton Mise en place d’armatures dans les zones de béton tendu

Armatures en partie supérieure Armatures de flexion d’une poutre Armatures en partie supérieure Appui simple Encastrement Poutre console

Adhérence Acier - béton Forces, actions appliquées au béton Transmission aux armatures par adhérence - État de surface des armatures - Mêmes coefficients de dilatation - Absence de réaction chimique

Ferraillage des poutres

Fissures de flexion (à mi-travée) Armatures lisses : Perte d’adhérence Rupture par écrasement du béton Importance de la ductilité des armatures

Rupture par écrasement du béton en fibre supérieure

L’effort Tranchant

L’effort Tranchant Risque de rupture fragile Cadres d ’effort tranchant Armatures d’effort tranchant Armatures longitudinales de flexion

L’effort Tranchant Ferraillage type d’une poutre

L’effort Tranchant T C   Equilibre du nœud   Equilibre du nœud   Traction  aciers longitudinaux nécessaires Composante verticale  cadres transversaux nécessaires

Fissures d’effort tranchant DANGER

1 - Ossature des bâtiments Constitution d’un bâtiment Les planchers SUPPORTER LES CHARGES LIÉES À L’EXPLOITATION DU BÂTIMENT TRANSMETTRE LES CHARGES DES PLANCHERS VERS LE SOL L’ossature Squelette du bâtiment ACCROCHER LES ÉLÉMENTS DE REMPLISSAGE PERMETTRE AU BÂTIMENT DE TENIR DEBOUT

1 - Principe de la conception et du calcul Résister avec une sécurité appropriée à toutes les sollicitations et déformations pendant toute sa durée d’utilisation

Actions appliquées à l’ouvrage Actions permanentes Poids propre (structure et équipements fixes)  G, G’ Actions variables Charges d’exploitation  Q Charges climatiques  S, W Température et retrait Actions accidentelles Séisme, Incendie, Choc

CHARGES D’EXPLOITATION Quelques chiffres Actions permanentes Poids propre du béton : 2,5 t/m3 Actions variables CHARGES D’EXPLOITATION Immeubles d’habitation : 175 kg/m2 Bureaux : 200 kg/m2 Salles communes hôpitaux : 350 kg/m2 Grands magasins : 500 kg/m2 Les chiffres suivant concernent les surcharges d ’exploitation. Elles sont liées à l ’usage des locaux, les surcharges climatiques. Concernant la neige qui est une charge verticale, on prend les chiffres indiqués suivant la région dans laquelle on doit construire. Pour ce qui est du vent, il n ’y a pas de données précises, les évènements de ces dernières années noua ayant prouvé que rien n ’est jamais figé en matière de sécurité (rappelez le problème des grues et de l ’évolution de la réglementation). Une chose à ne pas oublier, ce sont les effets contraires du vent, à savoir les pressions et les dépressions. CHARGES CLIMATIQUES Neige : de 35 à 56 kg/m2

 combinaison la plus défavorable Combinaison d’actions q Neige Vent G Dimensionnement  combinaison la plus défavorable

 Combinaison possible Sollicitations Les sollicitations sont les efforts internes provoqués en chaque point par les actions qui s’exercent sur la structure - Compression - Traction - Cisaillement - Flexion - Torsion  Combinaison possible (Flexion composée …)

Principe du calcul des ouvrages Résistance Sollicitations dues aux de chaque > Combinaisons d’actions élément les plus défavorables

Nombreuses incertitudes : actions appliquées à l’ouvrage matériaux utilisés méthodes de calcul des sollicitations (modélisation) évaluation des états de contraintes dans les sections résistantes (linéarité) qualité de l’exécution  Coefficients de sécurité

 Coefficient de sécurité R ( __ ) > S (  Qk ) Ƒ  Qk m Équation générale de vérification  Coefficient de sécurité Qk Combinaisons d’actions S Sollicitations agissantes Ƒ Résistances caractéristiques des matériaux R Sollicitations résistantes

Calcul aux États limites État limite : Une condition requise d’une construction est strictement satisfaite et cesserait de l’être en cas de modification défavorable d’une action. États Limites de Service Durabilité de la structure en utilisation normale Fissuration ou déformations excessives empêchant l’exploitation normale de la structure. États Limites Ultimes Valeur maximale de la capacité portante Au delà, ruine de la structure.

 m 1,15 pour l’acier 1,5 pour le béton BAEL 91 R ( __ ) > S (  Qk ) Ƒ  Qk m  Qk charges permanentes : 1 à l ’ELS 1,35 à l ’ELU charges d’exploitation : 1 à l ’ELS 1,5 à l ’ELU  m 1,15 pour l’acier 1,5 pour le béton

2 - Transmission des efforts Actions verticales Descente de charges Contreventement Actions horizontales Sol

Les types d’ossature Murs de refend Poteaux - poutres Portiques (habitations) Poteaux - poutres Portiques (bureaux, entrepôts)

Ossatures poteaux-poutres, et à murs de refend (Kosovo)

(Même pour structure Poteaux - Poutres) Le contreventement Assuré par les murs de refend (Même pour structure Poteaux - Poutres) Noyau central (grande hauteur) Cas particulier

La descente de charges