Leçon 9 - Détails de construction 9.1 Généralités 9.2 Appuis

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    Leon 9 - Dtails de construction 9.1 Gnralits En prfabrication, on utilise une srie de dtails de construction, tels les appuis, consoles, rservations dans les lments etc. qui doivent tre dtermins lors de la conception de louvrage. Il est trs important ce stade davoir une perception correcte du transfert defforts au sein de ces lments. Ceci constitue effectivement la base dun bon dimensionnement et dune disposition correcte des armatures. La conception des dtails de construction les plus importants est traite ci-dessous. 9.2 Appuis 9.2.1 Exigences gnrales Lintgrit des appuis dlments prfabriqus est assure par:

    - la prsence dune armature efficace dans les lments, tant au dessus quen dessous du point dappui,

    - lempchement de perte dappui d des mouvements, - une limitation adquate des contraintes dappui.

    La capacit portante de llment de support peut fortement diminuer par fendage ou dchirement prmatur, sous leffet defforts horizontaux au droit de lappui, moins que des appuis coulissants (glissants) naient t prvus. Ces efforts peuvent tre dus au retrait, au fluage et aux variations de temprature. Ils peuvent galement rsulter derreurs dalignement, dlments hors daplomb ou dautres causes. Si leur rle risque dtre dterminant, il y a lieu den tenir compte dans la conception et ltude dtaille de lassemblage. Dans ce cas, on prvoira soit une armature latrale adquate entre lappui et llment sur appui, soit une armature continue, afin de relier entre elles les extrmits des lments sur appui. Dans le cas o des rotations importantes peuvent se manifester aux points dappui dlments soumis flexion, des appuis appropris permettant de reprendre ces rotations seront utiliss. Ces rotations peuvent en outre dplacer le point dapplication de la raction dappui vers lextrmit de lappui. Dans de tels cas, il convient de tenir compte de laugmentation des moments flchissants et des contraintes dappui en dcoulant. Les appuis seront en outre conus et dtaills de manire pouvoir tre disposs correctement, compte tenu des tolrances de production et de montage. 9.2.2 Longueur dappui La longueur dappui nominale dun lment simple est gale la somme de la longueur dappui nette augmente de toutes les tolrances applicables. Une distinction sera tablie entre les lments isols et les lments non isols. Les lments isols sont ceux pour lesquels, en cas de rupture, il ny a pas de voie alternative pour la reprise des charges, comme cest le cas par exemple pour les poutres. Dans le cas des planchers, par contre, un affaiblissement localis au droit de lappui sera toujours compens par la capacit de redistribution des efforts.

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    La longueur dappui nette est dtermine par la contrainte admissible dans la zone de contact de llment dappui et de llment sur appui. Des matriaux dappui sont utiliss afin de redistribuer les contraintes de contact sur toute la surface de contact. Lappui sera plac une certaine distance du coin de la structure dappui afin dviter tout clatement du bord du bton. Les mmes prcautions seront prises pour viter lcornure du coin infrieur aux extrmits de llment sur appui. Il faut en outre tenir compte dcarts dimensionnels ventuels sur la longueur de lappui et sur lentre-distance des deux points dappui. Selon lEurocode 2 [2], la longueur dappui nominale dun appui simple dlments non isols, tel que repris la Figure 9.1, est calcule selon la formule suivante: 23

    22321 = aaaaaa ++++

    dans laquelle - a1 est la longueur dappui nette, compte tenu de la contrainte dappui admissible - b1 est la largeur dappui nette - a2 est la distance ncessaire du bord extrieur de lappui, afin dviter tout effritement. La

    valeur usuelle de a2 varie de 10 15 mm pour les appuis linaires (par ex. les planchers) et de 10 25 mm pour des appuis concentrs (par ex. les poutres)

    - a3 est la distance ncessaire du bord extrieur de llment sur appui; la valeur usuelle varie de 5 15 mm

    - a2 est la tolrance sur la distance entre les deux constructions dappui; a2 = entre distance des constructions dappui /1200

    - a3 est la tolrance sur la longueur de llment sur appui; a3 = longueur de llment /2500

    Fig. 9.1 Disposition de lappui

    La longueur dappui nominale pour les lments isols est de 20 mm suprieure celle dlments non isols. Le tableau suivant reprend les valeurs indicatives de la longueur dappui nominale "a" pour des planchers et des poutres simples sur appui, en fonction du matriau de la construction dappui. Laugmentation de la longueur pour les lments non isols est dj reprise dans le tableau.

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    Elment sur appui Matriau de la construction

    dappui Epaisseur de la

    dalle h ou longueur de la

    poutre

    Longueur dappui

    nominale

    Planchers alvols Pr-dalles Poutrains et entrevous Planchers nervurs Poutres de toiture secondaires Poutres de plancher Poutres de toiture

    bton/acier maonnerie

    bton / acier - avec soutien temporaire - sans maonnerie - avec soutien temporaire - sans

    bton/acier maonnerie bton bton bton bton

    h < 270 mm 270 h 320 h > 320 mm h < 220 mm

    220 h 270 h > 270

    - - -

    15 m

    8 m

    = 12 - 20 m

    24 m 40 m

    70 mm 100 mm 130 mm 70 mm 100 mm 150 mm

    30 mm 50 mm

    40 mm 50 mm

    85 - 100 mm 100 mm

    150 mm

    140 mm

    200 - 230 mm

    195 mm 225 mm

    Tableau 9.2 Valeurs indicatives pour longueurs dappui nominales

    9.2.3 Appuis becquets Les appuis becquets sont couramment utiliss pour limiter la hauteur de construction des poutres et des planchers. Ils sont calculs laide de modles bielles tirants. LEurocode 2 prvoit deux modles de bielles-tirants (Figure 9.3). Dans le cas dlments prfabriqus, une combinaison des deux modles est souvent utilise. Larmature de stabilit est dimensionne selon le modle (a), mais des barres diagonales seront places pour viter autant que possible des fissurations dans le talon.

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    (a) (b)

    Fig. 9.3 Modles alternatifs de bielles-tirants La Figure 9.4 montre une bonne disposition darmature dun appui becquet. As reprend leffort de traction d au moment flchissant dans le becquet ainsi que leffort horizontal dans lappui. Asb sont des triers horizontaux dans le becquet destins au frettage de la raction dappui et au transfert de laction goujon dans la liaison. Asa sont des triers verticaux lextrmit de la poutre juste devant le becquet. Ils ont pour fonction de transfrer leffort vertical de raction prsent dans lappui becquet vers larmature principale de traction dans la poutre. Ces triers ainsi que les triers horizontaux Ase servent aussi au frettage de leffort de prcontrainte lextrmit de la poutre. Les triers obliques As, quant eux, ont pour but dempcher la fissuration dans le becquet et la corrosion ventuelle au travers des fissures. Toutes ces armatures doivent prsenter un ancrage suffisant.

    Fig. 9.4 Exemple dune disposition darmature correcte dans un appui becquet

    Dans le cas dune liaison becquets entre deux poutres, les dispositions darmatures telles que ci-dessus doivent tre excutes de faon symtrique comme indiqu dans la Figure 9.5.

    Fig. 9.5 Appui becquets symtrique pour des poutres

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    9.2.4 Appui talon pour des poutres Dans le cas de planchers appuys sur des poutres L ou des poutres en T renvers, lon a tendance rduire au maximum la hauteur du talon, afin de limiter au maximum lpaisseur du plancher. La hauteur du talon est gnralement de 150 mm, mais lon rencontre galement 100 mm. La Figure 9.6 montre le transfert des efforts dans une poutre de plancher avec appuis talon; la Figure 9.7 donne un exemple de disposition possible de larmature de prcontrainte et des triers. En principe, la raction dappui du plancher doit tre transfre la zone de compression de la poutre de plancher. Ce mcanisme seffectue de la manire suivante: - le talon se comporte comme une construction courte en porte--faux, calcule selon la mthode

    de la bielle. La bielle de compression est appuye dans la poutre de plancher sur une armature longitudinale de la poutre. Le tirant horizontal de la bielle est repris par les triers horizontaux du talon.

    - Leffort tranchant vertical est transfr quant lui par les branches verticales des triers, situes dans la poutre de plancher, vers la zone de compression situe dans la partie suprieure de la poutre.

    - Les efforts de cisaillement de la charge de plancher doivent tre repris par la section de bton du talon.

    Fig. 9.6 Transfert defforts dans le talon de la poutre de plancher La Figure 9.7 donne quelques exemples de la disposition de larmature de prcontrainte et dacier doux dans les poutres de planchers avec appuis talon.

    Poutre de rive Poutre intermdiaire

    Fig. 9.7 Exemples darmature de poutres de plancher avec appuis talon

    triers plis automatiquement

    Charge de plancher

    Bielle de compression

    Effort de traction horizontal

    Ancrage effort de traction horizontal

    Effort de traction vertical

    Ancrage effort de traction vertical

    Armature de prcontrainte

    Torons de prcontrainte

    triers dattente pour liaison avec couche de solidarisation coule en place

    150 mmTorons de prcontrainte

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    9.3 Consoles en bton 9.3.1 Gnralits En prfabrication, les consoles sont utilises pour des liaisons poutre-colonne et poutre-poutre, mais galement pour des appuis mur-plancher. Les Figures 9.8 et 9.9 illustrent diffrents types de consoles. Les consoles pour colonnes du type 'c' sont plus difficiles produire en raison de la complexit du coffrage et des armatures. Elles ne