' THE ES TUDIS PRFACE .................................................................................................................. . Proposition sur le mode d'utilisation de l'ouvrage en classe .................................... . Units utilises pour exprimer les caractristiques des matriaux ........................... ..

1. L'implantation ............................................................................................... . 2. Les aciers pour bton arm .......................................................................... . 3. I. .. e bton ......................................................................................................... .. 4. Le bton arm ................................................................................................ . 5. L'association bton-acier .............................................................................. . 6. Fondations. Notions de base ......................................................................... . 7. Les fondations superficielles ......................................................................... .

7 .1. Fondations superficielles par rigoles ....................................................... .. 7 .2. Semelles continues armes ....................................................................... . 7.3. Semelles isoles en bton arm ................................................................ . 7.4. Semelles continues sous poteaux ............................................................ ..

8. Les fondations par puits ................................................................................ . 9. Les fondations profondes .............................................................................. .

10. Les radiers ..................................................................................................... .. 11. Les poteaux en bton arm .......................................................................... .. 12. Les linteaux en bton arm ........................................................................... . 13. Les chanages en bton arm ........................................................................ . 14. Les poutres en bton arm ............................................................................ . 15. Les planchers en bton arm ........................................................................ .

15.1. Gnralits ............................................................................................. .. 15.2. Dalle simple ............................................................................................ . 15.3. Planchers avec nervures et dalles .......................................................... .. 15.4. Planchers avec poutrelles prfab1iques prcontraintes ........................ .. 15.5. Planchers avec poutr~Uestreillis ......................................................... . 15.6. Planchers avtpri:Uiil,es ....... ;.~ ... ~: ........................ ~ ................... ~ ..... .I~ ..... .. 15.7. -~lanchers prfabriqus ........................................................................... .

15.8~ P:ll~~-- les .. ~ ........ ';; ............... ; ..................... ; ...................... _ ....... .-~ ... .. 16. Les-.encorbfi~ments ...... _.-................................... : ...................................... _ ... ; .. 17. Les escaliers ................................................................................................... .. 18. Les toitures-terrasses ..................................................................................... .

ISBN 2-216-09282-7

Le photocopillage, c'est l'usage abusif et collectif de la photocopie sans autorisation des auteurs et des diteurs. Largement rpandu dnns les tablissements d'enseigne-ment, le photocopillage menace l'avenir du livre, car il met en danger son quilibre conomique. n prive les

:'lajittill.f)J'UIJ.t:,j'#te_rmunjration. :Eftd~f.Wfs dtiiisiige priv du copiste, toutereprOtluction to,tale ou partielle de cet ouvrage est interdite.

Les ditions FOUCHER, Paris 2002.

3 5 7 9

17 25 39 49 57 63 63 67 71 81 87 93

111 115 133 139 145 175 175 177 195

Prface Dans les domaines scientifique et technologique, l'volution est si rapide qu'elle ne saurait se traduire que par une fonc-tion exponentielle. Elle est l'uvre de l'homme qui, ne pou-vant en contrler l'panouissement, prouve de la peine se situer dans le monde en perptuel changement qu'il a lui-mme cr.

Cette difficult d'adaptation la nouvelle forme d'existence est d'autant plus grande que l'Jiomme est g, donc loign de la priode de formation scolaire, surtout si celle-ci ne s'tait pas soucie de le prparer la remise en cause per-ptuelle de ce qui semble le mieux tabli.

La socit actuelle est en crise :

Trop d'hommes restent dsesprment attachs aux struc-tures qui leur sont familires et leur apportent apaisement, scurit, prudence dans toutes leurs entreprises et souvent maintien d'une situation privilgie.

Les jeunes au contraire souhaitent le changement, compren-nent malle conformisme de leurs ans et leur dsir de conser-ver une organisation sociale qui n'a plus aucun espoir de survie. Ils ont une optique trs diffrente des problmes d'ave-nir dont la rsolution devra tre oriente vers la recherche du bonheur de l'homme et non vers le respect aveugle des rgles du profit et de la libre concurrence : leur joie de vivre est fonde sur le dsintressement et la gnrosit. Le professeur, dont la mission est de prparer les lves entrer dans une socit o le progrs est la rgle non seule-ment dans le domaine de la cration mais aussi dans celui des relations humaines, doit se demander si le seul transfert de connaissance et de la logique propre chaque discipline enseigne suffit sa formation. Ne serait-il pas souhaitable de songer d'une faon plus directe faire natre des quali-ts intellectuelles et morales qui permettraient aux jeunes de s'adapter rapidement aux activits professionnelles et de comprendre la socit dans laquelle ils devront vivre avec enthousiasme ?

A l'intrieur de leur vie familiale, de leurs loisirs, de leurs occupations professionnelles, les hommes devront faire preuve de nombreuses qualits:

- A voir beaucoup d'imagination, de courage en toutes cir-constances, de dynamisme.

- Aimer prendre des responsabilits.

- tre prts l'action aprs avoir, par le raisonnement, dfini les consquences de leurs actes, toute dcision rsul-tant de l'improvisation risquant de conduire l'chec.

- Souhaiter disposer de beaucoup d'autonomie et tre en mesure de l'exprimer. Cette attitude, favorable l'ind-pendance, conduit la recherche de la gnralisation qui est indispensable la cration car elle permet l'activit de l'esprit.

- Se dfendre contre l'emprise de leur entourage sur leur propre pense et vouloir affirmer leur propre person-nalit.

- tre capable de comprendre les phnomnes environnants en les soumettant une analyse technique et au raisonne-ment logique.

-Avoir la curiosit toujours en veil sur tout ce qui est nou-veau et savoir se dtacher allgrement du pass pour se situer da1s l'volution et dans l'action venir.

-Ne pas tre attach la situation stable et tre toujours dis-pos au dplacement indispensable au mtier, aU:x loisirs.

-Aimer vivre en socit, pratiquer le travail d'quipe, favori-ser les contacts familiaux qui donnent un sens l'activit humaine.

- Souhaiter donner aux autres du bonheur, tre gnreux dans leurs relations avec leurs compagnons de dtente ou de travail et tre en mest{re de comprendre quel impact sen-timental on a pu provoquer chez celJX avec lesquels on vit.

Cette tude, probablement incomplte, suggre au professeur toutes ses responsabilits 4'ducateur, car il ne peut plus compter sur la maturation interne rsultant de l'acquisition des connaissances pour prparer les jeunes une existence devenue de plus en plus exigeante. Les enseignements sont souvent trop directifs. Dans les ate-liers, chantiers et laboratoires, les lves excutent leur tra-vail en se rfrant des conseils trop prcis, ne laissant pas suffisamment de place l'initiative, au raisonnement, la prise de responsabilits. Il apparat indispensable que tous les travaux scolaires tho-riques et pratiques comportent, conjointement associs, le souci de transfert de connaissances et le dveloppement des qualits intellectuelles. Il s'agit d'appliquer les rgles de la pdagogie par objectifs qui a t prcise dans la circulaire parue dans le courrier de l'ducation nationale. Il est intressant de rappeler ce que doivent tre les soucis des matres : 1. -Apprendre observer les objets et les ensembles immo-

biles et en mouvement dans le but de synthse pour mettre en vidence le rle et le pourquoi des liaisons. Cette apti-tude l'observation doit porter galement sur le com-portement des hommes en action pour permettre l'tude des conditions de travail.

2. -Apprendre conduire une analyse technique. 3. -Rendre familier le raisonnement logique pour permettre

le jugement et le choix. 4. - Dvelopper la curiosit toujours en veil pour tout ce qui

enrichit l'esprit. 5. - Susciter la prise de responsabilits. 6.- Favoriser le dveloppement de l'esprit d'initiative, de

l'imagination cratrice. 7. - Provoquer et organiser le travail en quipe et le faire

aimer. 8. -Dvelopper en toutes circonstances la sensibilit.

3

Pour favoriser le dveloppement de cet enseignement, qui don-nera aux jeunes la possibilit d'atteindre dans tous les domaines l'indpendance intellectuelle, MM. Lete1tre et Renaud ont crit un ouvrage de technologie professionnelle pour les lves des sections btiment gros-uvre, afin de rendre possible cette fonne de pdagogie qu'ils ont exprimente avec succs.

Ce livre, rdig en deux tmnes, laisse aux matres toute libert pour l'organisation de leur enseignement.

Il contient une documentation trs riche et moderne, et donne des conseils et infonnations favorisant la ralisation, par les

lves, de travaux de chantier rels qui doivent se substituer aux exercices scolaires sclrosants parce que sans intrts vi-dent pour les lves.

Les auteurs ont bien voulu crire comment ils souhaitent que leur ouvrage soit utilis par les matres et par les lves.

Il m'est agrable de les complimenter et d'exprimer le sou-hait que leur travail reoive l'accueil qu'il mrite.

A. Campa.

Le bton : plasticit des formes. (Document C.L.F. Ciments Lafarge-France.)

4

PROPOSITION SUR LE MODE D'UTILISATION DE L'OUVRAGE EN CLASSE

Le prsent ouvrage est destin servir de document de travail l'tudiant avec l'aide de 1 'enseignant, dont le rle consiste bien poser le problme de construction au dpart pour mieux l'analyser ensuite.

n s'agit davantage de crer chez l'tudiant une tournure d'esprit plutt qu'une accymulation de donnes et de connaissances. La pdagogie active utilise les motivations intrinsques: le professeur devient animateur. n fait comprendre et utiliser les connaissances acquises.

Sans imposer une doctrine, et encore moins une recette, voici quelques suggestions proposes pour tirer le meilleur parti du livre.

1er TEMPS: Approche du sujet par 1~ tudiant

28 TEMPS: Sance avec interactions maitre lves

A. -Le thme d'tude de la prochaine sance est dfini par l'enseignant qui encourage l'tudiant : - se documenter sur les points essentiels qui apparaissent dans les ttes de cha-

pitre du livre ; - runir des informations de sources diverses ; - prparer des questions poser 1' enseignant.

B. - La curiosit et le besoin de savoir sont veills. Le professeur peut aider l'tudiant l'aide d'un guide d'observation ou un guide de recherche sur les points cls.

A.- Comment crer chez l'tudiant l'habitude d'tre l'afft et d'utiliser les informations en vitant la passivit et la dispersion ?

B. - L'enseignant cherche avant tout visualiser les problmes. ll labore et construit le matriel didactique. ll tire parti des dispositions naturelles de tout tre : - curiosit, besoin de connaissances, besoin d'autonomie ; - dsir de ralisation de soi, d'panouissement personnel par la mise en action

de ses capacits intellectuelles.

C.- Pour cela le professeur cherche sensibiliser l'tudiant par la dcou-verte personnelle et la clarification progressive du sujet tudi : - poser et dfinir nettement le problme ; - mettre en vidence les variables ; - isoler un facteur ; - effectuer des observations, des constatations, des mesures ; - dduire des rgles, des principes, des consquences ; - amener 1' tudiant des conclusions videntes, logiques, utiles dans sa pro-

fession; - tudier des cas concrets en utilisant les connaissances.

L'enseignant est l pour que tout ceci apparaisse I 'tudiant avec la clart et la rigueur qui conduit la conviction sans toutefois perdre de vue la ralit des chantiers.

L'effort de 1' enseignant se situe davantage dans la manire de transmettre le mes-sage que dans la prparation matrielle de croquis, de schmas destins l'tu-diant, qui absorbent inutilement une grande part de son temps et qu'il aura sa disposition dans l'ouvrage.

5

3e TEMPS: L'exploitation directe de la leon s'effectue par l'tudiant et c'est l'ensei-gnant qui propose : - soit un rsum (structure de la leon) des points cls sous forme d'une fiche

exploitable par les tudiants ; - soit l'tablissement du plan de la leon par les tudiants dont le but devient:

- mmorisation et classification, - logique et synthse;

- soit l'tude d'une partie seulement du thme trait; - soit des complments donns sous fonne ;

- de diapositives, - de films, - d'tudes de chantiers, - de condenss remis aux tudiants, - de travaux de groupe.

Nota : Certains thmes n'ont pas t traits et les problmes rela-tifs aux matriaux et leur fabrication n'ont pas fait l'objet d'une tude systmatique. La totalit des objectifs envisags peut ne pas avoir t tudie en classe. En rsum, l'tudiant devient le principal acteur, l'artisan de son savoir et de son ducation. L'enseignant est l en qualit de pilote pour agir sur tous les leviers, ceux de l'attention, de l'observation, de la motivation et du raisonnement. C'est dans cette voie que rside la noblesse de sa tche et qu'il puise les joies d'enseigner et de former des hommes.

Les Auteurs.

6

UNITS UTILISES POUR EXPRIMER LES CARACTRISTIQUES DES MATRIAUX

1 Units lgales du systme international - Force, le Newton : 1 N. - Masse, le kilogramme : 1 kg. - Longueur, le mtre : 1 m. - Temps, la seconde : 1 s. - Acclration, le mtre la seconde, par seconde :

1 rnls2 - Pression, le Pascal : 1 Pa = 1

1 N2 rn.

Le Pascal (symbole Pa) est une unit trs petite et c'est souvent, en btiment, le Mgapascal (symbole MPa) qui est utilis :

1 MPa = 1 000 000 Pa = 1 N/mm2 - Contrainte, la norme prvoit pour les aciers, comme unit de contrainte, le newton par mm2: 1 Nfmm2.

2 Relations entre les units La force et la masse sont lies par la relation F = my, y tant 1' acclration communique la masse m par la force F. Fest en N, men kg et yen m/s2. Si la force est le poids, attraction de la terre sur les corps, P =mg, PenN, men kg etg = 9,8 rn!s2. Le nombre qui exprime le poids est gal 9,8 fois le nombre qui exprime la masse. Si un corps a une masse de 1 kg, son poids est de 9,8 N, soit environ 10 N (ou 1 daN). Jadis on avait choisi une unit de force qui s'exprimait par le mme nombre que la masse lorsqu'elle tait mesure en kg : le kilogramme-force: 1 kgf. Cette unit est dclare illgale. Les units qui ont encore cours, notamment dans les bureaux d'tude du btiment, S

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~ ~-Fig. 3. - Plan de masse. chelle 1/500

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Fig. 3 bis. - (Dtails)

a.oo

--- ---........ - -- ----::::::::-------::...__..- = -PROBLME POS: Implantation des 2 tours avec les donnes du plan de masse. Indications: (voir dtail fig. 3 bis) 1. Implanter d'abord la 2etour puis lape_ 2. Tracer les lignes directrices :

a) parallle 8.00 rn de l'alignement en bordure de rivire ~ alignement AB

b) oblique passant par deux points : l'un connu 24,00 rn de la limite sparative sur l'ali-gnement arrire du parcage ; l'autre point est dterminer par les valeurs trigonom-triques sur la ligne AB.

Par lecture des cotes ou calcul, on a :

Distances orthogonales des faades : [182 -122 = 13,416 rn et (20,00 + 13,416) = 33,416 m Distances entre an les des tours : 18,00 rn et 32,0002 + 33,452 = 46,26 m Angle a form par l'alignement AB et la de la 1re tour:

sin a= 0,722

Valeur de 0,722 x 13,416 = 9,69 m 3. Tracer les perpendiculaires et parallles aux lignes direc-

trices. 4. Contrler les rsultats (angles et distances)

Exemple : mesurer les diagonales des tours.

e

1. IMPLANTATION 1 Quels ouvrages et quels tracs 1 2.1.2 - Plan de masse qui sert localiser le btiment

construire et les abords immdiats (fig. 2) : L'implantation consiste matrialiser sur le terrain tous les tracs gomtriques prvus par le dossier des tra-vaux indispensables la ralisation d'un ouvrage. Ceux qui sont indispensables pour la construction d'un immeuble:

- terrassements excuter (excavation pour dblai en grande masse);

- dlimitation des rigoles ou des tranches ; - position des puits, des pieux, des semelles isoles

ou continues pour les fondations ; - passages des rseaux de canalisations et emplace-

ment des regards, fosses, galeries techniques ; - trac des murs :

-de faade, - de pignons, - de refends, - de poteaux et parties de mur (trumeaux).

- proprits non bties ;

2 Documents ncessaires

"-Cl) Ch

'Cb c: c: .g

Cl) ..! .....

c: Q Cl) Cl) ~ li :::1 0

Ils font partie du dossier des travaux et sont fournis par le bureau d'tude :

2.1 Documents graphiques 2.1.1 - Plan de situation permettant de situer le ter-rain par rapport une artre connue (rue, boulevard, route, etc.) (fig. 1}.

FIG. 1. - Plan de situation.

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1 1

1 '-... c a 1 B .2 "0 1 :J

J Q: 1

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1

Proprit de Monsieur FOURNIER PLAN DE MASSE Echelle 1/500

Propritaire: Tessier Terrain n85 p - 1 Section D )

1 gf 1 1

_j LOT N 37

8 0

Section D _Terrain n86p

FIG. 2. - Plan de masse. (Document rduit 700/1 000.)

9

10

2.1.3 - Plan d'implantation proprement dit, tabli pour les ensembles et pmfois complt par :

- l'implantation des plates-formes de teiTassement (fig. 3 et 4) ;

- le plan de situation des profils (fig. 5); - les plans dtaiHs de profils en long et en travers

(cotes de niveaux). L'implantation est base la fois sur les alignements et les nivellements.

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2.2 Pices crites Elles fournissent tous les renseignements techniques utiles. 2.2.1 - Le devis descriptif prcise les travaux, les modes opratoires, les matriaux utiliser. 2.2.2 D Le quantitatif qui prvoit les swfaces, les cubes, etc., de chaque partie d'ouvrage. 2.2.3 D Les documents techniques unifis (D.T.U.). 2.2.4 - Les cahiers des prescriptions communes et sp-ciales.

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m quodriUage 15m x15m p 7P ~niveaudes ~7 ~ terrassements 9 niveau fini l

3 IMPLANTATION DES TERRASSEMENTS

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11

3 lments de rfrence 3a 1 Alignement de rfrence

Il est choisi dans chaque cas particulier en fonction des voies construites ou non et suivant des repres ou points fixs par le service de voirie (fig. 2, 6 et 7). Exemples:

- axe de la voie publique; /!

1

- arte suprieure de la bordure du trottoir ; - alignement des difices existants ; - repres fixs la demande du constructeur (cas fr-

quent dans les lotissements). 3a2 Repres de nivellement (fig. 8) Comme prcdemment, les lments favorables servent, par exemple :

- un point dtermin d'un niveau suprieur de la bor-dure de trottoir ;

- le tampon d'une bouche d'gout ou, mieux, le radier en vue de l'vacuation possible des eaux vannes, uses ou pluviales ;

- un repre tmc sur un pilier ou sur un seuil. Les repres de nivellement peuvent tre rattachs au N.G.F. (niveau gnral de la France) ou affects d'une cote de niveau conventionnelle (fig. 9 et 10).

Chaise ll"3 r D il

:.~_,. _.

1 Zone non dificandi

1 1

--~~ment ~!JUde c:tture _____ l Bordure de trottoir ----------FIG. 7. -Schma de principe.

~ n"473 r------, 1

-325m2: 19 .~

1 22.00 1

50m2:~ 18 n 480 1 122.00

Il) 0 ...,

L----vto~ n 478 i- --1 7.00 ~1 ~,

L Lgende

~ 16 : 1 10.00 t L-----..J

418m2 n'65 1

322 1 0

0 ...,

1 f

L

22.05 1 1 ':~-;;--~-1 20.00

596m2

implantation obligatoire zone d# implantation

FIG. 6. - Extrait de plan de lotissement.

J Axe de la route J,. N_o +_A_1 ---,-

~ T No niveau de Bordure de trottoir _ - __.r-; Jk rfrence ~~-----------~c~,~-~-~------------------------~N~o~----~A1 ~-----r ' .... 1

.... ,

----t. -----ConaiLs!J JOO~s___ _ ____ _

0::::: -~~out lu

No-lu

FIG. 8. -Coupe transversale.

FIG. 9. -Repre cyclindrique, type M. 12

FIG. 10. - querre optique. prcision 3 mm 10 m pour les retours d'angle. Elle sert pour: - l'alignement, - le trac d'angle 90

(travaux de terrassement).

4 Comment raliser l'implantation 1 4.1 Le piquetage But recherch : matrialiser au moins deux axes gn-ralement orthogonaux, l'aide des instruments d'op-tique (cercle-niveau de chantier) (fig. 4 et 11). Moyen : tablir une base hors de 1' emprise de la construction, paralllement l'axe longitudinal du bti-ment. La base d'implantation sert obtenir les lignes direc-trices (fig. 12). Sur les grands chantiers, le piquetage est souvent confi au gomtre.

4.2 Le nivellement du terrain But recherch : situer des repres pour effectuer les dblais ou les remblais la cote prvue. Moyen : raliser un quadrillage grande maille carre de ct 10, 15 ou 20 rn suivant l'tat de surface (voir fig. 4). Les piquets placs chaque sommet servent dtermi-ner la cote d'altitude et la profondeur atteindre.

4.3 Les pratiques du chantier (phases de l'excution) 4.3.1 - Dbroussaillage et nivellement grossier. 4.3.2 - Reprage du btiment (piquets aux angles). 4.3.3 - Mise en place des chaises d'implantation (fig. 7 et 13):

- les chaises d'angles rentrants; - les chaises d'angles sortants ; - les chaises pour les murs de refend ; - les chaises doubles dans le cas de pentes accentues.

diH6renc de n;veau = b-

1 Mesure de dnivellation

Angle ASB: 1f0

2 Mesure d'un angle

FIG. 11. 1 { Exemples d'utilisation 2 (Schmas de principe) 3 - Cercle d'alignement niveau SCN 4 - Thodolite niveau STN

(Document SLOM.) x ID ____ Bose___;_;_ __ d'impku:1tation t ~e de route. ~ de trottoi! _ou autre 1

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____ L __ _l ___ ~es ___ , ______ _ ------~ __ _l ____ dit:_~trices ----!---- _____ _

-- ___ L ____ _ l 1 Cotes cumules

D 0 1

x'

4

FIG. 12. - Btiment implant l'aide de deux lignes directrices partir d'une base XX'. A, B etC, D constituent des repres principaux. L'intersection des lignes directrices en 0 donne l'origine des mesures prendre sur elles. Les chaises sont tablies ensuite en 9-12, 10-13, etc.

FIG.13.

~ ~==~~=:: ii ii ! ; : f!v(an/ai!Cn krminle. t ti li 11 ~=n 1 1

1 1 ___ Lj

__ ..:.._ : ~ ===- -:.~ ~

4.3.4 - Dtermination des lignes principales du bti-ment en les matrialisant par des cordeaux ou du fil recuit placs sur les chaises (fig. 12). Le report des cotes s'effectue :

- en mesurant sur une horizontale (fig. 14);

13

~ .J:>.

[ :=:-] 1~:1 TRACS GOMTRIQUES

( IMPLANTATION)

Batiments avec ailes

Nus 1 firis

FIG. 17.

ourbe avee centre inaccessible

FIG.15.

Btiment avec aile en rectangle et tour de section circulaire

. Directrice

-;-e

l-.,.J

:: T. ~"Iii

1" "i

Btiment aV&c pan coup ne prsentant qu'un seul angle de 100Gr.

Groupe de btiments de forme allongee avec faade. incurves __ _

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l - 1 " .. ,, 1 1 ...

1 ~ " 1 ~. '

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FIG. 1s. schma d'implantation

TRACS GOMTRIQUES (IMPLANTATIONS DIVERSES)

1

1:' ...

1 1

lgende{.,.__.... c~aise 0 ptquet d'angle

- en procdant par cotes cumules partir d'une mme origine (fig. 12 et 16}.

Pour tracer une parallle, il faut videmment mesurer sur une perpendiculaire l'alignement initial (fig. 16 et 17):

- les poteaux et les semelles sont implants suivant leurs axes (fig. 18);

- les angles sont obterius avec les instruments d'op-tique, ou la rigueur en appliquant le thorme de Pythagore pour les angles 90 (fig. 19).

--~ .hnw/!.4 "'~ 1

~B.A. !JpPI!!!J..!Is suiwml /,vrs axs.

FIG.18.

querre mtal

FIG. 19a.- Piquets de chaise d'implantation

5 Responsabilit de l'entreprise L'implantation est la charge de l'entreprise qui engage sa responsabilit. L'entrepreneur doit vrifier que les dimensions portes sur les plans concordent avec les constatations effec-tues sur le terrain. Le piquetage ayant servi l'implantation est laiss sur le terrain afin d'en permettre la vrification contradic-toire. Pour les gros chantiers, c'est l'entrepreneur qui demande 1' architecte, la vrification contradictoire de son pique-tage. L'architecte dsigne alors un expert qui sera pay par l'entrepreneur, suivant le cahier des prescriptions spciales du chantier .

Dtail de fixation FIG. 19c.

FIG. 19b.- Piquet de chaise d'implantation.

QUIEST~ONNAIRIE SUR L'IMPLANTATION ET RPONSES

Quel est le problme rsoudre ?

Quels sont les lments de rfrence ?

Comment implanter ?

Matrialiser un trac gomtrique. Analyser l'tude de cas propose page 3.

pour l'alignement ? } Rponse au 3. pour le nivellement ?

qu'est-ce qu'une base? qu'est-ce qu'une ligne directrice ? o placer les chaises ? comment reporter les cotes ?

} Voir les figures 7 et 12. 15

16

.&~aN Palier de ductilite charge de rupture

y 7 F~~---------------------------~~--~

1 F2 4------------------------~D~ Fe- _____ B 1 (1 FIG.1. charg~ de limite

elastique

Contrainte de limite lastique :

Fe (N) uen=s {mm2 ) Allongement en pourcentage :

L'-L A%=-L-x 100 Dplacement de la section S : Bey 8 1, a2, a~, a'3 Rsistance la rupture :

Fr (N) uar=s (mm2) 0

!g

L Zone de dlfor-

(2)

1 ( 3) ,__ __ _p_ro_u_v_e~-uJ!_e_a_p_re_' s_s_u_pp_res_s_io_n_d_e_F;,;..1_,I

1

d

Zone des 01 ands atlonaements -

prouvel soumise F2 (4) r------u--------......... -~--...--......_....._ _ __,1 Fz ~

, ,, ~---~--~-1 (S) ~---e-p_ro_u_v_e~11_e_a_e_--~_es __ s_:~_PP_~_re_s_s_ion __ d_e __ Fg_-~-----~--~--~

~~a~i~--~ , " 1 -

K

1

k x ...

(S} ~--e---Piro_u_ve-i~~ ... re_a_p~~---e-s _r~ ..... p_t_ur __ e ____ -~-r-----------~a'-;--------......;----..J1F3 < Fz ~ reducttondela~~ r--~~-------------=-.1.'--------:-l (Striction) L'

FIG.2. Schma de principe du diagramme de l'essai de traction {les allongements ont t considrablement amplifis.)

2. ACIERS POUR BTON ARM 1 Comment s'obtient l'acier?

1.1 La mtallurgie de l'acier comporte deux oprations essentielles

1. - Production de la fonte par rduction chaud du minerai au moyen de 1' oxyde de carbone, produit par la combustion incomplte du coke dans un haut four-neau.

2. - Transformation de la fonte en acier par dcarburation plus ou moins complte dans les aciries et adjonction ventuelle de certains mtallodes et mtaux: c'est l' affmage de la fonte.

1.2 L'affinage de la fonte est ralis princi-palement par deux mthodes

l. - Souftlage de l'air au travers de la fonte en fusion dans les convertisseurs THOMAS ou BESSEMER ou plus rcemment dans des appareils utilisant l'oxygne pur (procd Duplex).

2. - Fusion de fonte et de ferrailles oxydes, en propor-tions variables, sur la sole d'un four rverbre : four MARTIN en briques rfractaires.

3. - Dsoxydation de la fonte et ferrailles dans des fours lectriques.

2 Essai de traction d'un acier 2.1 But des essais Les constructions en B.A. doivent rsister sans risque de rupture, de dtrioration ou d'usure prmature. En consquence, les proprits mcaniques des aciers employs doivent tre connues avec prcision.

N contrainte N/mm2 (MPa) 5 400

Contrainte de rupture

2.2 Diagramme de l'essai de traction Il s'effectue par l'enregistrement graphique de l'allonge-ment d'une prouvette normalise en fonction de la charge (fig. l et 2). 2.2.1 - La partie OB correspond la priode de dfor-

mation lastique. Les allongements sont sensiblement proportionnels aux charges. Si 1' effort cesse, le barreau reprend sa longueur initiale. 2.2.2 - Le point B marque la fin de la priode lastique. La

charge correspondante Fe est la charge de limite lastique.

2.2.3 - La partie de courbe BCDK correspond une priode de dformation permanente o les allon-gements ne sont plus proportionnels aux charges.

Pour un effort F2, l'allongement est a2 si l'on supprime la charge, 1' prouvette conserve un allongement a '2 2.2.4- Enfin pour un effort Fr, la rupture s'effectue aprs rduction de la section (striction). 2.3 Rsultats de l'essai de traction L'essai de traction permet de dfinir plusieurs grandeurs qui sont caractristiques du mtal essay :

- la limite d'lasticit :fe; - la contrainte de traction: ast; - l'allongement relatif de 1' acier tendu : es; - le module d'lasticit: Es= 200 000 MPa.

Nota : le critre mcanique de base dans les calculs est la limite d'lasticit garantie fe.

D

240 Contrainte obtenue la limite lastique ife) hA OA: zone lastique ~~

1 AB :palier de ductilit

Module d'lasticit : Es= fe/ s Exemple:

Es= l.i~ Njmm2 X 100 Es= 200 000 Njmm2

1 ABCD : zone des dformations permanent~s

1 CD : zone o se produit la striction 1 ; 1 ! 1

! 1 1 !

Es

FIG. 3. - Diagramme de traction d'un acier de nuance douce.

17

3 Aciers utiliss dans les ouvrages en bton arm

- Mode de production : les ronds lisses sont obtenus par laminage chaud d'un acier doux.

- Limite d'lasticit: symbole fe. (Observer les fig. 3 et 4).

18

On distingue, en raison de leurs caractristiques et suivant leurs utilisations :

- les ronds lisses

- les aciers Haute Adhrence {

o barres H.A. o fils H.A. o treillis souds

NOTA: o les baues haute adhrence sont livres en barres droites;

o les fils haute adhrence sont livrs en couronnes ou en baiTes ;

o les treillis souds sont livrs en rouleaux ou en panneaux.

3.11 Ronds Disses - Forme de leur surface: aucune asprit, c'est pour-

-quoi ces aciers sont appels ronds lisses.

Elle est de: fe= 215 MPa pour racier dsign FeE 215 fe = 235 MPa pour l'acier dsign Fe E 235

NOTA: La limite d'lasticit garantie fe sert de base pour dterminer les contraintes de calcul (voir thme n 5).

3t2 Ace~rs lhlau'lte adhre1111ce (aciers H.A.)

- Forme de leur surface : elle prsente des asprits ou reliefs tels que venous, crneaux, nervures, etc., afin d'amliorer 1' adhrence acier -bton.

Classement et mode de production On distingue 4 types d'aciers haute adhrence:

TYPES D'ACIERS HAUTE ADHRENCE

Type 1 : aciers naturels . Les barres H.A. sont obtenues par laminage chaud d'un acier naturellement dur. Les caractristiques obtenues -dpendent de la composition chimique de l'acier utilis.

Remarque : il existe aussi des aciers de type 1 obtenus partird'unacierdouxlamin chaud puis soumis un trai-tement (trempe et auto-revenu) qui augmente les caractres mcaniques : limite d'lasticit et rsistance.

Type 2 : Aciers crouis par torsion. Les barres H.A. sont obtenues par laminage chaud suivi d'un crouissage par torsion froid sans rduction sen-sible de section.

N/mm2 contrainte- allongement

-1 v--fe ,_ ..... Y

(! J! /! 1 ; :

0 210-3 0,5 1 1,5 2 FIG.5.

Sans palier de ductilit. (Acier croui :type 2)

............._

'

6% 2,5

N/mm2 contrainte -allongement_

--..........

IT ~----r----+----+----4----~c% 0 0,5 1,5 2

FIG.4. Avec palier de ductilit AB.

(Aciers naturels)

2,5

Type 3 : Fils haute adhrence. Ce sont des aciers doux crouis. obtenus par laminage chaud suivi d'un crouissage par trfilage et (ou) lami-nage froid, avec rduction sensible de section.

N/mm2 contrainte- allongement

fe A 1 --c

1 1 T

0 0,5 1 1,5 2 2,5 FIG.6.

Avec palier de ductilit. (Acier fortement croui :type 3 ou 4)

Type 4 : Les treillis souds sont obtenus partir d' acirs doux crouis par trfilage. Les fs ou barres sont souds mcaniquement pour former des mailles carres ou rectangulaires.

3.3 Tableau des caractristiques des aciers de btiment {N.F.A. 35 022)

Aciers Dsignation Limite d'lasticit Utilisations fe(MPa)

Ronds FeE 215 215 Cadres et triers des poutres et des poteaux, lisses FeE235 235 anneaux de levage des pices prfabriques

FeE400 400 Tous travaux emploi trs frquent AciersH.A. FeE500 500 en Bton Arm emploi moins frquent

T.S.L. 500 Emplois courants pour : (Lisses) -radiers Treillis souds

-voiles T.S.H.A. 500 _:planchers ( haute adhrence) -dallages

Diamtres nominaux exprims en millimtres

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 7 8 9 10 12 14 16 20 25 32 40

Ronds lisses

et barres H.A. .

Fils trfils H.A.

Treillis souds . .

Types de crochets pour les ancrages par courbure (NF-P 02 016)

Dsignation Angle Longueur droite

a querre 90 150 b Retour 135 135 100

A ~180 ~

c Crochet normal 180 50 (c) (a) (b)

Nota: Voir les conditions de cintrage page 20.

3.4 Particularits des barres haute adhrence

3.4.1 - Les aciers ci-aprs sont agrs par la Commission franaise d'agrment et contrle des aciers>> pour la confor-mit de leurs caractristiques.

Aciers soudables Nom du produit Nature Diamtres nominaux fournis

ALPAS~ Acier naturellement dur 08-10-12-14 16 - 20 - 25 - 32

NERSAMS* Acier naturellement dur 06-8-10-12-14 16 - 20 - 25 - 32

TOR Acier doux croui 0 6-8-10-12-14 16- 20- 25- 32-40

TORS ID Acier doux trait thermiquement 0 8 et 10 (agrment demand) 12-14-16-20-25-32-40

TORFIL Acier doux croui 05-6-8-10

Formes de la section transversale et de la surface latrale

tff\_ w

'

L c

Aciers non soudables Nom du produit Nature Formes de la section tranversale et de la surface latrale Diamtres nominaux fournis

BRETEUIL ON Acier naturellement dur 08-10-12-14 16-20-25

CREFOB Acier naturellement dur 010-12-14 16-20-25

NERVEX Acier naturellement dur 06-8-10-12 14- 16-20-25

Caractres d'adhrence Coefficient de fissuration: 11 = 1,6 Coefficient de scellement: 'l'= 1,5

19

3.4.2 - crouissage des aciers 3.4.2.1 - But de ce traitement Il consiste modifier les caractristiques mcaniques d'un acier de nuance gnralement douce, sans modification de sa composition, soit par :

- une torsion (fig. 7) ; - une traction ; - une torsion et une traction.

FIG. 7a.

MPa

540

3.4.2.2 - Effets de la torsion Il conduit une excellente homognisation des proprits mcaniques pour les batTes de section circulaire. Le graphique traction-allongement d'une barre en acier doux Thomas, obtenu avec torsion, permet de constater (fig. 8) que :

- le palier de ductilit disparat; - la limite lastique passe de 240 N/mrn2 400 N/mm2

au moins; - la contrainte de rupture atteint 500 N/mm2; - l'allongement de rupture diminue en restant suprieur

14%.

m!J:le de l'acier Qprs crouissage

1

Fibre ab avant torsion Fibre ab' aprs torsion

F 420 400

1 _ ~ 1 G ~-a ramme avant ecrouissage

1 1 c - - - - - -- r- - - - -- - -..;:::--=-.- --

240

F

section S'

1 ..... -r- , - ............ r __,.......... ' : ',p / 1 1

///1 1 r // J 1

18 1 1 1 1 1 l:

fi Il 1!

' 11 O Il Allongement en J.

FIG. 7b. -Couple de torsion F. les contraintes exerces sont plus fortes sur le contour extrieur de la section. l'crouis-sage par torsion est plus efficace pour les petits diamtres.

4 Les fiches d,identification Chaque type d'armature haute adhrence fait l'objet d'une fiche d'identification dlivre au producteur et qui comporte entre autres:

- la classe de 1' acier; - la nature de 1' acier; - les caractres gomtriques des sections (paramtres

dfinissant la forme de la section) ;

CONDITIONS DE CINTRAGE (voir suite page 22):

QI2Q2 8 14 25

FIG. 8.- Diagramme d'crouissage d'un acier de nuance douce {crouissage par torsion).

- les caractres d'adhrence ; - les caractristiques mcaniques garanties ; - les recommandations d'emploi ; les conditions de cin-

trage, de faonnage, de soudage.

Exemple de recommandations d'emploi portes sur une fiche d'identification pour les aciers ci-aprs :

Sous rserve du respect de la condition de non crasement du bton, les diamtres minimaux des mandrins de cintrage sont ceux indiqus au tableau ci-dessous :

DIAMTRE NOMINAL (mm} 6 8 10 12 14 16 20 25 32 40 50 56 POIDS POIDS DIAMTRE MJNIMAL DES MANDRINS DE CINTRAGE (mm} 0 THORIQUE BARRE 12 rn CADRES FeE 400 20 30 40 50 70 100 TRIERS PINGLES FeE 500 40 50 70 70 100 150

kg/ml kg 6 0.222 2.7 8 0.395 4.7

ANCRAGES 70 70 100 100 150 150 200 250 300 400 500 10 0.617 7.4 COUDES 150 200 200 250 300 400 500 500 12 0.888 10.7

14 1.208 14.5 Aciers en barres (NF-P 02 016) 16 1.578 18.9

20 2.466 29.6 N.B. :- Voir galement le tableau de nomenclature, page 165. 25 3.854 46.2

- Les aciers haute adhrence sont dsigns par le symbole HA. 32 6.313 75.8 - Les schmas de faonnage dfinissent les formes et les cotes de 40 9.864 118.4

fabrication, 1' exception des rayons de cintrage. 50 15.413 185.0 56 19.235 232.0

20

ARMATURES PRTES L'EMPLOI POUR LE BTON (exemples indicatifs)

FONDATIONS

description lment de 6 mtres

4 aciers filants 0 7 FeTE 50 16 pingles 0 7 HA e = 35 cm

lment de 6 mtres

6 aciers filants 07 FeTE 50 14 cadres 04 FeTE 50

e= 40cm D lment unitaire

10 pingles 0 7 Fe TE 50

~ ~ 12 pingles 0 8 FeTE 50 ~ j 103 12 cm

POUTRES et linteaux surchargs

Nota: Fabrication grandes longueurs jusqu 8,50 mtres

21

(suite de conditions de cintrage p. 20.)

eJ @__ triers et cadres: Exemple: pour un acier 0 10 mm il faut un mandrin de40mmde0. Faonnage 0_0_ Ancrages: toute disposition d'ancrage d'extrmit par courbure.

~ Coudes: changement de direction de l'armature, barre releve. Le faonnage s'effectue l'aide de cintreuses :

- traditionnelles, simple ou double levier, actionnes manuellement; - lectriques pour le faonnage en srie des cadres et triers et celui des ancrages ou des coudes des barres de gros

diamtres. o Rgles pratiques: Le rayon de courbure, l'intrieur du crochet, est de :

r = 2 0 pour les cadres et tliers } 5 0 1 pour les aciers haute adhrence (H.A.) r = pour es ancrages

Remarques : a) On prend r = 2,5 0 pour les ancrages des ronds lisses. b) Le rayon l'intrieur de la courbure con-espond au rayon du mandrin de cintrage. c) Les ancrages courants dans les cas des poutres (crochet normal, retour d'querre, crochet 120 et 135 ancrage

double coude), sont reprsents p. 19 et p. 166.

TABLEAU DES TREILLIS SOUDS: PRODUITS STANDARD TREILLIS D E STRUCTURE (NF A 35-016)

Longueur Surface Masse Section s E D Abouts Nombre Largeur Masse 1 rouleau 1 rouleau

Dsignation s s e d AVAR de fils L nominale ou ou ADETS ad ag N 1 1 panneau 1 panneau

cm2/m cm2/m mm mm mm/mm n rn kg/m2 m2 kg

ST10 1,19 1,19 200 5,5 100/100 12 4,80 1,870 11,52 21,54 1,19 200 5,5 100/100 24 2,40 ST20 1,89 1,88 150 6 150/150 16 6,00 2,487 14,40 35,81 us 300 7 75fl5 20 2,40 ST25 2,57 2,57 150 7 150/150 16 6,00 3,020 14,40 43,49 1,28 300 7 75fl5 20 2,40 ST30 2,83 2,83 100 6 150/150 24 6,00 3,236 14,40 46,46 1,28 300 7 50/50 20 2,40 ST35 3,85 3,85 100 7 150/150 24 6,00 4,026 14,40 57,98 1,28 300 7 50/50 20 2,40 ST45 4,24 4,24 150 9 150/150 16 6,00 4,643 14,40 66,86 1,68 300 8 75fl5 20 2,40 ST50 5,03 5,03 100 8 150/150 24 6,00 5,267 14,40 75,84 1,68 300 8 50/50 20 2,40 ST60 6,36 6,36 100 9 100/100 24 6,00 6,965 14,40 100,3 2,51 200 8 50/50 30 2,40

ST25C 2,57 2,57 150 7 75fl5 16 6,00 4,026 14,40 57,98 2,57 150 7 75fl5 40 2,40 ST40C 3,85 3,85 100 7 50/50 24 6,00 6,040 14,40 86,98 3,85 100 7 50/50 60 2,40 ST65C 6,36 6,36 100 9 50/50 24 6,00 9,980 14,40 143,71 6,36 100 9 - 50/50 60 2,40

Les colisages sont propres chaque membre de I'ADETS. Chaque colis est ferm par des liens qui ne sont en aucun cas prvus pour la manutention. TREILLIS A N T 1 F 1 S S U R A T 1 0 N -, (NF A 35-024) . , ,,_.\, ...

Longueur Surface Masse Section s E 0 Abouts Nombre largeur Masse 1 rouleau 1 rouleau

Dsignation s s e d AVAR de fils l nominale ou ou ADETS ad ag N 1 1 panneau 1 panneau

cm2/m cm2/m mm mm mm/mm n rn kg/m2 m2 kg

RAFR 0,80 0,80 200 4,5 100/100 12 50,00* 1,043 120,00 125,10 0,53 300 4,5 100/100 167 2,40 PAFR 0,80 0,80 200 4,5 150/150 12 3,60 1,042 8,64 9,00 0,53 300 4,5 100/100 12 2,40 RAFC 0,80 0,80 200 4,5 100/100 12 40,00* 1,250 96,00 120,00 0,80 200 4,5 100/100 200 2,40 PAFC 0,80 0,80 200 4,5 100/100 12 3,60 1,250 8,64 10,80 0,80 200 4,5 100/100 18 2,40

PAFV 0,99 0,80 200 4,5 135/25 12 ~~ 7,68 9,60 0,99 160 4,5 100/100 16 mo * Rouleaux : diamtre extrieur minimal autoris= 500 mm. 22

5 Treillis souds 5.1 Ils peuvent tre forms soit :

- de fils bruts de trfilage; - de fils trfils haute adhrence.

Les fils sont assembls par soudure pour constituer des mailles carres ou rectangulaires.

5.2 Les treillis souds se prsentent : - en rouleaux (0 ~ 5 mm) (fig. 12) ;

FIG. 12. -Rouleaux et panneaux.

- en panneaux (0 ~ 12 mm). Les espacements entre axes des fils exprims en milli-mtres peuvent prendre les valeurs ci-aprs (fig. 13 15) :

- pour les fils porteurs: 75, 100, 125, 150, 200; - pour les fils de rpartition: 50, 100, 150, 200, 250,

300.

l : longueur du panneau

e :Largeur du panneau

D : Diamtre fille plus long

d : Diamtre fille plus court

E : Espacement fil le plus long

e : Espacement fil le plus court

FIG.14.

M'l

wJ

ijlf 1 ~

O{fillepluslong) d (lille plus court}

1 J t

~ AV

~~~;~;;r \ _ _L_l_ fi!s PJlft~

Fils de r~tition l Nappe infrieure et nappe suprieure.

FIG. 15. Exemple: dalle sur appui intermdiaire

ncessitant des chapeaux.

Exemple d'utilisation : Panneaux P1 et P2 superposs paralllement. les sections sl; sl; s2; s2sont en cm2/m.

pl { sl s, SM= S1 + S2 p2 { Sz SM= Sl + Sz

s2

5.3 Caractristiques des treillis souds 5.3.1- Treillis souds lisses (symbole T.S.L.)

- Limite d'lasticit fe= 500 MPa - Rsistance la rupture crr = 550 MPa - Allongement de rupture es = 8 % - Caractre d'adhrence 11 = 1 - Coefficient de scellement 'lis = 1 - Diamtres courants 3,5 mm 9 mm

5.3.2 - Treillis souds haute adhrence (Symbole T.S.B.A.)

lls se diffrencient des T.S.L. par : - Caractre d'adhrence :

11 = 1,3 pour 0 < 6 mm 11 = 1,6 pour 0 ~ 6 mm

- Coefficient de scellement 'lis= 1,5 Nota: les valeurs de fe, crr, es sont les mmes que les T.S.L. 5.3.3 - Ancrages rectilignes pour T.S.L. et T.S.H.A.

- L'ancrage total est assur si la longueur de recouvre-ment comprend: 3 soudures pour fils porteurs 2 soudures pour fils de rpartition.

h2s(MPA) 25 30 35 40 45 50 55 60

1= 0 h=K0 J 4ld

440 390 340 310 280 260 240 220

18 : longueur de recouvrement fc28 : rsistance caractristique du bton en compression 28jours. 5.4 EXEMPLES DE MISE EN UVRE DES

TREILLIS SOUDS UTILISATION PRODUITS (page 22)

Dallage usage d'habitation PAFR PAFV ST 10 RAFC-RAF R

Voile PAFV ST10

Plancher poutrelles hourdis ST10 (Table de compression) PAF C/PAF R

RAF C/RAF R Dalle bton arm Tous panneaux

de structure (ST) Rservoir type station d'puration ST65C

ST60 Autres applications Tous treillis

de structure {ST)

6. Tles dcoupes et tires (tig. 16-17) Elles s'obtiennent par dcou-page incomplet, dans une tle d'acier, de lanires parallles. Aprs tirage, chaque maille a la forme d'un losange.

Le domaine d'emploi est gnralement le mme que celui des treillis souds. On peut reprocher ce type d'armature les artes vives des lanires qui permettent un ce11ain cisaillement du bton et un enrobage plus difficile qu'avec les treillis souds.

FIG. 16. - Maille d'une tle dcoupe et tire.

...

- - - -

oc :oc :oc-:..""" >?"' >~

>o'"'"

..... - ?"'" .... ~ >-: :oc~ ~ >C ~ ...

lM""' .........

- -... -

- -

FIG. 17.-Tle dcoupe et tire.

23

24

Tamisat

----~ILC] 16 85~1AJ61 ~.;-fi.

L-~ '";=-=-= ::-=-.::--_=_-.:.:.::....::. =':.o.Pr-~..::. =--1 1 1 1 1 1 1 7

,

3. LE BETON Le bton est prpar soit sur le chantier, soit en centrale bton. C'est un mlange de:

- pte pure (ciment + eau + air) ; - granulats (sables, gravillons et plus rarement pierres casses) ; - produits d'addition ventuels (adjuvants).

Constituants Eau

Pourcentage en volume absolu 1828

Air

l6

Ciment

7 14

1 Composants du bton (Rappel, voir tome Travaux de maonnerie et fmitions :

1.1 Granulats

Proprits requises des granulats.) naturels

rouls

(granulats de rivire)

siliceux (ou, et)

calcaires durs

-7 inertes -7 rsistants la compression -7 rsistants l'usure

~ rsistants au cisaillement ~ inglifs

~ de surface propre et adhrente

~ de faible porosit

Granulats

6078

(traits en carrire) concasss

~ de forme favorisant la mise en uvre et la compacit

artificiels ~ de couleur suivant les effets architecturaux recherchs -------~ (bton clair)

1.1.1- Tableau de classement des granulats (NF P 18-101)

Appellation Sable Gravillons

Les catgories de grains Fins: 0,080 0,315 Petits: 5 8 sont classes en utili-sant des tamis mailles Moyens: 0,315 1,25 Moyens : 8 12,5 carres*

Gros: 1,25 5 Gros: 12,5 20

* Dimensions des mailles carres des tamis exprimes en millimtres.

Exemple : une maille de 12.5 mm correspond un diamtre de 16 mm. Remarque : Les lments trs fins tels que : fines, farines, fillers sont < 0,08 mm.

1.1.2- Granularit continue ou discontinue (fig. l, 2 et 3)

Cailloux et pierres casses

Petits: 20 31,5

Moyens: 31,5 50

Gros: 50 80

Granularit continue : presque toutes les grosseurs de grains sont prsentes, la mise en place du bton est gnralement facile mais le dosage en liant est souvent plus lev pour obtenir une mme rsistance qu'avec un bton granularit discontinue. Granularit discontinue: c'est la plus frquemment rencontre. Toutes les grosseurs de grains ne sont pas prsentes; les petits grains se logent entre les plus gros sans les cmter. But recherch : en pratique, il faut souvent utiliser les granulats de la rgion. La compacit maximale du bton, obtenue avec le minimum de liant, en vue d'obtenir une rsistance donne, est 1 'objectif essentiel, que ce soit avec une granularit continue ou discontinue.

25

11 11

1

'11.2 ILes Hiants hydhral!Jiiques : ciments col!llrants

Les liants hydrauliques sont des produits ayant la proprit de durcir au contact de l'eau, et qui, aprs durcissement, conser-vent leur rsistance et leur stabilit mme sous l'eau.

LES TYPES DE CIMENTS Ce sont des matriaux qui font l'objet de fabrications indus-trielles et de contrles garantissant leur conformit aux normes.

La conformit est atteste par la marque NF - liants hydrauliques. Les ciments les plus usuels font l'objet de la norme NF P l5a301 Liants hydrauliques CIMENTS COURANTS, composition, spcifications et critres de conformit ; ils sont subdiviss en cinq types selon la nature et la proa portion des constituants (voir dtails page 38). Ciments Portland CPA-CEM 1

Ciments Portland composs CPJ-CEM 11/A ou B

Ciments de haut-fourneau CHF-CEM Ill/A ou B CLK-CEM 111/C

Ciments pouzzolaniques CPZ-CEM IV/A ou B

Ciments au laitier et aux cendres CLC-CEM V/A ou B

Les lettres A, B, C, fournissent une information sur la pro-portion de constituants autres que le clinker. Constituants des ciments Le clinker Portland (symbole K), est obtenu par cuisson

d'un mlange de calcaire (80%) et d'argile (20 % ). Ce constituant entre dans la composition de tous les ciments. Laitier granul de haut-fourneau (symbole: S). Pouzzolanes naturelles (symbole: Z). Cendres volantes siliceuses (symbole: V). Cendres volantes calciques (symbole: W). Schistes calcins (symbole : T). Calcaires obtenus par broyage fm (symbole: L). Fumes de silice (symbole: D). Constituants secondaires Ce sont des fillers obtenus par broyage fm de matires min-rales, naturelles ou artificielles ou des constituants nomms ci-dessus. La proportion des constituants secondaires ne doit pas dpasser 5 % en masse.

1.3 L'eau Elle sert :

- l'hydratation du liant et au mouillage des granulats; - la plasticit requise du bton pour sa mise en uvre.

L'eau doit tre propre : sans matire en suspension au-del de 2 g/1 ; sans sels dissous au-del de : 15 g/1.

r---- LES CLASSES DE RSISTANCE --~ Les ciments sont rpartis en trois classes, 32,5 - 42,5 -52,5, dfinies par la valeur minimale de la rsistance norD male du ciment 28 jours. La rsistance normale d'un ciment est Ja rsistance mca-nique la compression mesure 28 jours conformment la norme NF EN 196-1 et exprime en N/mm2 (1 N/mm2 = 1 MPa = 10 daN/cm2 = 10 bars).

Rsistances la compression Dsignation ~----=c-=2:....L. o-=:-u=r-=-s -+---,-----,--a;::...' =28"-~=o-=ur~s-=-=--:-------1 de la classe limite limite limite

infrieure infrieure su rieure 32,5

32,5 R 42,5

42,5 R 52,5

52,5 R

~ 13,5 ~ 12,5

~ 20 ~ 20 ~ 30

~ 32,5 ~ 52,5

~ 42,5 ~ 62,5

~ 52,5

La classe R correspond une rsistance au jeune ge plus leve que la classe normale coiTespondante. EXEMPLE 1: Un ciment Portland de classe de rsistance 42,5 ayant une rsista11ce leve au jeune ge, est identifi par:

ciment CPA-CEM 142,5 R EXEMPLE 2 : Un ciment Portland compos, contenant de 65 79 % de clinker, de classe 32,5 ayant une rsistance ordinaire au jeune ge, est identifi par:

ciment CP J-CEM 11/B 32,5

Autres symboles pour proprits caractristiques PM : ciments pour travaux la mer (Prise Mer) ES : ciments pour travaux en eaux hautes teneurs en sulfate (Eaux Sulfates) CP2 : ciments sulfures limits Exemple de dsignation : CPJ-CEM ll 32,5 PM ES

2.1.1 - Comment valuer la plasticit? Quels essais? 2.1.1.1 Affaissement au cne d' Abrams (fig. 5 et 6). Matriel:

2 Qualits essentielles Moule tronconique en tle de 20 cm de diamtre la base, de 10 cm de diamtre en partie haute, de 30 cm de hauteur.

26

2.1 L'ouvrabilit C'est la qualit d'un bton qui permet sa maniabilit en conservant son homognit. Sur le plan pratique, cela se traduit par la facilit :

- de mise en uvre dans les coffrages ~ - d'enrobage des aciers ; - d'obtention d'un parement brut acceptable, qu'il

soit dans le plan horizontal ou vertical. La condition d'onvrabilit est txe par la plasticit du bton.

Portique avec rglette coulissante permettant aprs dmou-lage de mesurer 1' affaissement. Tige de piquage de 16 mm de diamtre.

Mode opratoire : Le remplissage du moule s'effectue en quatre couches piques avec la tige raison de 25 coups par couche. Le moule est ensuite soulev verticalement sans secousses et on mesure 1' affaissement.

Apprciation de la consistance du bton :

Affaissement Bton Mise en uvre 0 2 cm Trs ferme Vibration puissante 3 5 cm Ferme Bonne vibration 6 9 cm Plastique Vibration courante

10 13 cm Mou Piquage 10 14cm Trs mou Lger piquage

w FIG. 5. - Essai au cne d'Abram s. Le moule est rempli en quatre fois.

0

n -l---+---- r-- ----'

\ LO N

Bton aprs dmoulage

1 \

25

FIG. 7. -Table secousses (Flow-test}.

2.1.1.2- talement la table secousses (fig. 7 et 8). Matriel: Tronc de cne en tle :

- diamtre la base : 25 cm; - diamtre en partie haute : 17 cm ; - hauteur : 12,5 cm.

Table qui imprime des secousses l'aide d'une came. Mode opratoire : On soumet le bton dmoul une srie de 15 secousses et on mesure le diamtre aprs talement du bton.

Apprciation de la consistance en fonction du rapport d'augmentation du diamtre:

Bton Rapport d'talement

Trs ferme 1,1 1,3 Fetme 1,3 1,5

Plastique 1,5 1,7 Mou 1,7 2

FIG. 6. -Cne d' Abrams.

FIG. 8.- Table secousses.

FIG. 9. - Maniabilimtre L.C.P.C. (Documents Tonindustrie-France.}

Cloison mobile ~=~~omtrique

vibrateur

FIG.10.

2.1.1.3- Essai au maniabilimtre L.C.P.C. (Laboratoire des Ponts et Chausses) (fig. 9 et 10).

Matriel Largeur Hauteur Longueur

Cuve mtal 30cm 30cm 60cm

Une paroi triangulaire mobile spare la cuve.

27

28

Mode opratoire : On remplit une partie de la cuve avec du bton, on soulve la paroi mobile et le bton est vibr. Le bton s'coule dans la cuve et doit atteindre un trait repre. Interprtation : On mesure le temps de vibration 10 ~ t ~ 20 secondes. 2.1.1.4- l'est C.E.S. (Centre d'essais des structures) Matriel: Moule cubique de 20 cm d'arte avec une face vitre et, 2 cm de cette vitre, une armature est dispose (treillis mailles iiTgulires) (jig. 11). Table secousses. Interprtation : On compte le nombre de coups ncessaires pour obtenir un remplissage complet du parement pour dfinir l' ouvrabilit.

2.1.2- Problme pratique: dosage en eau

FIG. 11.- tude de l'ouvrabilit. TestC.E.S.

Insuffisance d'eau Inconvnients ---------4J!o. Excs d'eau

+ t - difficult de mise en uvre; - chute des rsistances mcaniques - dfauts de parement; en compression et en traction ;

- emobage dfectueux des aciers ; - retrait accentu;

- chute des rsistances mcaniques - porosit accentue; par manque de compacit. - permabilit accentue;

- sgrgation craindre. Ce qu'il faut:

Un dosage prcis et constant de la quantit totale d'eau juste ncessaire en tenant compte de : - l'eau apporte par les granulats ; - l'eau ajoute pour l'hydratation et la mise en uvre.

2.1.2.1 - Comment dterminer la teneur en eau des gra-nulats?

Par brlage l'alcool. Les granulats humides sont pess avant brlage (soit P 1 la masse correspondante), et ils sont pess aprs brlage l'alcool (soit P2 la masse des granulats secs). La teneur en eau en pourcentage s'obtient par :

p-P e%=-1--2 x100

p2

Exemple : P 1 = 1 404 g. P2 = 1342 g.

e % = 1 404- 1 342 x 100 = 4 61 % 1342 ' '

si bien qu'au lieu de l 00 kg de granulats, il faut mesurer une masse de 104,6 kg pour avoir les 100 kg de granulats secs. Par mesure de la rsistance lectrique du sable mouill. La rsistance lectrique diminue en fonction de la teneur en eau.

Par utilisation de sondes capacitives : il s'agit de raliser un condensateur dont 1 'lment isolant est constitu par le granulat humide et de mesurer les variations. Par sondes neutrons : la plus ou moins grande quantit d'eau a pour effet de provoquer un ralentissement des neu-trons rapides. 2.1.2.2 - Comment contrler et rgler le dosage en eau

la fabrication? Principe: La puissance lectrique absorbe lors du malaxage est d'au-tant moins leve que le bton est plus fluide.

Moyen: ll suffit, en consquence, d'enregistrer et d'interprter la courbe reprsentative de la puissance absorbe. Ce procd permet un contrle trs efficace de la fabrica-tion du bton, ce qui n'exclut pas l'usage du maniabilimtre ou du cne d' Abrams.

2.2 La rsistance

n s'agit surtout de la rsistance la compression mais ga-lement la traction.

2.2.1 - Comment s'effectuent les essais et mesures?

2.2.1.1 - Rsistance en compression, dsigne par fc28 (rsistance en compression 28 jours) (fig. 12 et 13). Elle se mesure par compression axiale de cylindres de bton dont la hauteur est double du diamtre (0 = 15,96 cm). La section est de 200 cm2

2.2.1.2- Rsistance en traction, dsigne par f128 (rsis-tance en traction 28 jours). Elle peut tre value par :

- traction directe sur les cylindres prcdents en col-lant des ttes de traction ;

- traction par fendage en crasant un cylindre de bton plac horizontalement entre les plateaux d'une presse (essai brsilien) (fig. 14) ;

- traction-flexion l'aide d'une prouvette prisma-tique de ct a et de longueur 4 a reposant sur 2 appuis horizontaux et soumise la flexion ( prou-vette de 7 cm x 7 cm x 28 cm) (fig. 15 et 16).

Frquences

45 50 55'

FIG. 12.- Rsistances statistiques moyennes d'unCPJ45.

FIG. 14.- Essai brsilien. Traction.

FIG. 13.- Moules cylindriques. (Document Tonindustrie-France.}

Une charge concentre Deux charges , concentrees

Prismes

FIG. 15.- Traction-flexion. (Document Tonindustrie-France.)

FIG. 12 bis.- Presse de compression. (Document Tonindustrie-France.)

1 -~,~~-! ' !

29

30

2.2.2 a Quels sont les facteurs qui font varier la rsis-tance?

2.2.2.1 - La classe du ciment

Valeurs garanties des rsistances Classes 32,5 32,SR 42,5 42,5R 52,5 52,5 R

7 jours

Le rapport CIE peut varier de 1 ,5 2,5 pour un mme dosage en ciment. ll s'ensuit que la rsistance est proportionnelle :

[i-0,50]

on obtient: (1,5- 0,50) = 1

et : (2,5 - 0,50) = 2 Conclusions :

avec CIE = 1,5 avec CIE = 2,5

La rsistance du bton passe du simple au double seulement en faisant varier le dosage en eau, mais on doit tenir compte de 1' ouvrabilit. Rsistance et ouvrabilit sont troitement lies. Le problme pratique consiste obtenir une rsistance don-ne R et, par suite, trouver le dosage en ciment par m3 de bton C, en tenant compte de l' ouvrabilit dsire qui est une donne du problme rsoudre. Le dosage minimal en ciment pour les ouvrages en B.A. est rarement infrieur 300 kg/m3, sans pouvoir descendre en dessous de 250 kg/m3 de bton.

2.2.2.3 - Rapport Q (gravier/sable) s

Les principales qualits des btons en fonction de GIS ~ 2 sont peu influences.

GIS lev Granularit Principales par rapport continue par rapport qualits granularit G/Sfaible discontinue

Ouvrabilit Un peu moins Moins bonne si : * bonne si: GIS> 2,2

GIS >2,2

Rsistance Meilleure si : Lgrement la GIS >2,2 suprieure

compression

Compacit Lgrement Un peu plus plus leve si : leve

G/5>2,2

* La notion de module de finesse est traite dans le Livre Travaux de Construction chapitre 2.

Remplissage des vides par le sable.

FIG. 21.- Rapport G/S.

Pour des raisons d' ouvrabilit, le rapport GIS ne doit pas dpasser 2,00 2,2.

2.2.2.4- Adhrence mortier-gravier et compacit (fig. 17) Le mortier de la peau doit adhrer au corps du bton de masse.

sous PEAU PEAU MASSE DU BTON

FIG. 21 bis. -Adhrence

{-Peau } -Sous-peau - Masse du bton.

(Doc. Ciments franais.)

C C B 1 i !

c c

- Les rsistances varient avec l'adhrence entre mortier et graviers. Les granulats concasss fournissent des rsis-tances plus leves que les granulats rouls.

- L'influence de la vibration qui favorise la compacit (fig. 19), est prpondrante. La rsistance la compres-sion d'un bton crot avec sa compacit. Cette dernire ne dpasse gure 0,850 ce qui signifie qu'il reste 150 dm3 de vides remplis d'air ou d'eau dans un mtre cube de bton, bien prpar et bien vibr.

- La compacit d'un bton dpend des granulats utiliss et de la rpartition granulaire d'un bton.

2.2.2.5 - L'influence de la temprature La chaleur acclre la prise et le durcissement des btons. Le froid allonge la dure de la prise et peut mme la stopper. Par exemple si 10 jours de durcissement sont ncessaires 20 oc pour obtenir une rsistance R, combien faudra-t-il de journes une temprature moyenne de 10 oc pour obte-nir la mme rsistance :

J1 jours= 10 (ig: g] = 15 jours. C'est la formule de Nurse-Saul:

J = J (10 + to) l 0 10 +tl

to tant la temprature de rfrence ; t1 tant la temprature rencontre sur le chantier; J0 tant le nombre de jours de rfrence; J 1 tant le nombre de jours ncessaires. Remarque: Le rapport existant entre les rsistances la compression et la traction est voisin de 13. 2.2.2.6 - Rsistance du bton La rsistance caractristique la traction du bton 28 jours, note ft28, est conventionnellement dfinie par :

1 / 128 = 0,6 + (0,06 fc28) 1 Exemple : Rsistance la compression du bton :

.fc28 = 20 MPa / 128 = 0,6 + 0,06 x 20 = 1,8 MPa

31

Btons arms courants: Rsistance la compression et dosages indicatifs Avec gravillons 5/12,5

DOSAGES (POUR 1 M3 DE BTON} ~28 Ciment Sable 0/5

(MPa) (kg) (litre) (kg) 25 330 600 960 30 380 570 884

fc28: Rsistance caractristique en compression 28 jours d'ge du bton. Avec gravillons 5/20

Gravillons 5/12,5 Eau {litre) {kg) (litre) 720 1044 160 735 1 065 160

DOSAGES (POUR 1 M3 DE BTON) (28 Ciment Sable 0/5

(MPa) (kg} {litre) 25 320 530 30 360 500

3 Compositions des btons

32

Elles sont bases avant tout sur l'exprience et sur les rsul-tats obtenus aprs essais de rupture d'prouvettes, la com-pression et la traction. 3.1 Problme pos n s. agit de dfinir les pourcentages optimaux des diffrents granulats (sables, graviers, cailloux) dont on dispose, pour obtenir avec un dosage appropri en ciment (jig. 22):

- une ouvrabilit souhaite; - une rsistance escompte.

0 osage en ctmen en g m

oh of-~~ 0

70

60

50 40

30

20

10

0 ~ 0 ~ 0

Q_

e eton

D{diamtre ma ~imat des qranutat ~) 2 5 10 20 40 60mm

FIG. 22.- Dosage en ciment, en fonction du diamtre maxi-mal des granulats.

3.2 Mthodes bases sur des considrations thoriques ou des essais

Mthode granularit continue de Bolomey :

p% =A+ (100-A) /! 3.3.1 - valuation de l'humidit des granulats

Degr d'humidit

Pourcentage Dans le sable en poids

Dans le gravier

(kg) 821 775

Sec

O3

1

0

-

Gravillons 5/20 (litre) (kg} 745 1080 760 1102

Eau (litre) 150 150

Q_ .. 100 r--------------~0---.. Gi90 ~80 g70 c60 ~50 40 5f 30 Ill 20 ~ 10

~ 8 10 1~ 16 20 25 3\5

Ouvertures des passoires (chelle porportionnelle /d). FIG. 23.- Droite de rfrence Bolomey.

A est un coefficient variant de 8 16 d'autant plus lev que le dosage en liant est important. D est le plus gros diamtre des grains. p est la proportion de constituants des granulats passant au tamis correspondant de maille d. Cette courbe granulomtrique convient trs bien aux btons de barrages ou de rservoirs o 1, tanchit est spcialement recherche.

Mthode V ailette caractre exprimental : Elle consiste rechercher un bton plein minimum de grains fins (sable). La granularit est discontinue. Mthode Faury (voir texte ci-contre et fig. 24): Cette mthode tient compte, par des coefficients :

- de l'effet de paroi; - de la nature des grains; - de la plasticit recherche; - de la vibration.

Elle aboutit en principe une granularit continue.

3.3 Mthode gnrale du C.E.S. (Centre d'essais des structures)

Elle est issue d,une synthse des mthodes prcdentes.

Humide Mouill Tremp

47 8 11 12 15

3 5 6

r.

3.3.2- Ulisation d'abaque {mthode Dreux) Exemple: abaque D 0 2- bton normal D = 25 mm.

3.3.2.1 - Marche suivre (fig. 25) partir de la plasticit dsire G), on suit une verticale jus-qu' rencontrer au point la droite reprsentative de la rsistance escompte o'. Du point R, tracer rhorizontale vers la droite qui rencontre :

- l'chelle verticale du dosage en ciment C; - l'oblique pour le sable 0/5 en G 1 ; - l'oblique pour le gravier 5/25 en G2

De G 1 et de G2, descendre des verticales qui rencontrent l'chelle des volumes en litres (ou dm3). L'indication du dosage en eau est donne en E suivant la teneur en eau des granulats.

3.3.2.2 - Lecture d'abaque Donnes: Rsistance escompte 35 MPa.

Plasticit dsire correspondante un affaissement de 11 cm au cne d' Abrams (bton mou). Sable 0/5 et gravier 5/25.

Lecture: n suffit de suivre le circuit des flches pour trouver :

- 438 dm3 de sable 0/5 ; - 792 dm3 de gravier 5/25 ; - 400 kg de ciment par m3 de bton en utilisant un

adjuvant (plastifiant). Le rapport gravier/sable est de : 792: 438 = 1,80 (voir 2.223). Remarques:

- Pour trouver le dosage pondral des granulats, il suf-fit de multiplier le volume trouv par la masse volu-mique apparente correspondante.

- Le contrle de la plasticit et des rsistances mca-niques obtenues s'effectue par les essais dcrits ci-dessus, ce qui permet les rectifications ventuelles.

Abaque no 2- Bton normal - D = 25 mm ; Ciment de classe 32,5 Cimenl kg/m3 @)

Rs1s1ance

Exemple: Dosage d'un bton consistance plastique Ce qu'il faut retenir

Donnes Lecture sur l'abaque Facteurs Pour une bonne Pour une bonne ouvrabilit rsistance Rsistance prvue : cr ' = 25 MPa Ciment 325 kg/m3

Plasticit : Affaist = 8 cm Sable 530dm3

Finesse du sable - -};>- Plutt fin Plutt tendance grosse

Rapport GIS ..... diminuer A augmenter p Dosage en eau

- augmenter A diminuer p

Sable 0/5 et gravier 5/25 Gravier 745 dm3 Granularit - Plutt continue Discontinue prfrable Il" Dimensions Granulats humides Eau = 115litres maximales des granulats D

-Plutt petites Plutt fortes p

33

4 Particularits du bton

34

Ds la fin de la mise en uvre, le bton est soumis des dformations, mme en l'absence de charges. 4. 'Il le ~retrait (fig. 26) C'est la diminution de longueur d'un lment de bton. On peut l'assimiler l'effet d'un abaissement de la tempra-ture qui entrane un raccourcissement. Causes et constatations - Remdes - Le retrait a van ta prise Ils s'agit de s'opposer au

est caus par l'vapora- dpart brutal de 1' eau par : tion d'une partie de l'eau la protection contre la que contient le bton. dessication ;

Des fissures peuvent s'en- l'utilisation d'adjuvants suivre car le bton se trouve ou de produits de cure. tir dans sa masse. Aprs la prise, il se produit: - Le retrait thermique d

au retour du bton la temprature ambiante aprs dissipation de la chaleur de prise du ciment. On constate une lgre diminution de lon-gueur.

- Le retrait hydraulique est d une diminution de volume rsultant de l'hy-dratation et du durcisse-ment de la pte de ciment. Le retrait crot avec la finesse du ciment et le dosage.

Il faut viter de surdoser en ciment. Les ciments de classe 45 accusent moins de retrait que ceux de classe 55 de durcissement plus rapide.

Le bton aura d'autant moins de retrait qu'il sera plus compact; ce qui dpend de la rpartition granulaire, car un excs d'lments fins favorise le retrait ainsi que les impurets (argiles, limons).

Estimation du retrait : Al = 3 /ooo x L. Al est le raccourcissement. L est la longueur de l'lment. Si une corniche en bton arm a une longueur de 15 rn, le retrait est de l'ordre de :

3 /ooo x l 500 cm = 0,45 cm.

priode de chargement

conservation en air sec

Le retrait n'intresse que re mortier, en particulier les joints 1, 2, etc.

(a}

{b}

{c)

(d)

bton gros lements tr it FIG. 26.- Visualisation du retrait du bton suivant la granularit.

4.2 La dilatation

Puisque le coefficient de dilatation thermique du bton est valu 1 x 10-5, pour une variation de 20 oc on obtient :

Al = 2 /ooo x longueur. Pour chanage en B.A. de 20 m de longueur et un cart de temprature de 20 C, on a une dilatation de :

2 /ooo x 2 000 cm= 0,4 cm.

4.3 Le fluage

C'est le phnomne de dformation provoque dans le temps sous une charge fixe constamment applique. Cette dformation diffre est gale au double de la dfor-mation instantane (fig. 27). Le fluage est pratiquement complet au bout de 3 ans. Au bout d'un mois, les 40% de la dformation de fluage sont effectus et au bout de six mois, les 80 %. Estimation de la dformation de fluage :

Al= 4 5 /ooo x longueur. Cette dformation varie surtout avec la contrainte moyenne permanente impose au matriau.

suppression 'de la charge

conservation l'eau

c------t-------

0

1

1

IF ~----~----------~

t t'

gonflement aprs retrait et flua e G

gonfJement aprs retrait seulement

FIG. 27.- Chargement et dchargement. Dformation ractive de retour.

4.4 lasticit du bton Le module d'lasticit E est dfini par le rapport : E = contrainte unitaire .

dformation relative

Pour les projets courants, on admet : E = 11 000 .fc/'3 (module de dformation longitudinale ins-~tane du bton) avec fei = rsistance caractristique j jours Evi = 3 700 fcjll3 (module de dformation diffre) avec fei= 1,1 fc2s ll s'ensuit que Evj ~ l de Eii.

3

Nota : Eij, Evi' fc28, fei sont exprims en MPa. Le module d'lasticit de l'acier est de l'ordre de : 200 000 N/mm2, soit 2 000 000 daNfcm2.

4.5 Effet

RIESUM DE l'TUDE IPRCIDIENTIE: 1 4

Questions: Avec quoi peut-on raliser un bton ?

Que faut-il obtenir 7

Comment?

Quel dosage: -en liant 7 -en eau 7 -en sable? - en graviers 7

Comment se comporte lebton7

36

Plan succinct du thme LE BTON BTON

COMPOSANTS

QUALITS ESSENTIELLES

Dtermination de la

granulats sabl~s ]< origine gr~lvlier proprits requises Cal OUX

classement normalis

~continue granularit -----""~~- discontinue

but recherche liants principaux utiliss, sans ou avec constituants secondaires ou base de laitier dsignation appellation 1 utilisation contre-indications

l'eau: utilit et qualits requises

OUVRABILIT bton maniable ~ plasticit

la table secousses {

au cne d' Abrams

essais possibles . b'li ... tr L C P C au marna 1 me e . . . . au test C.E.S.

problme pratique: dosage en eau

RSISTANCE

L..----...a.,t~

d'une insuffisance effets d' ... unexces dtermination de la teneur en eau des granulats contrle et rglage du dosage en eau la fabrication

la compression surtout J--. . eSSaiS

la traction

qualit du ciment rapport CIE les facteurs essentiels rapport GIS L adhrence et compacit influence de la temprature. composition des btons Problme pos : {

- dfinir les pourcentages optimaux des diffrents granulats

- obtenir une rsistance et une ouvrabilit adquate

aperu"' ~s me o es eonques v aliette d "th d th" . }E Bolomey ou expenmentales de Faury

mthode gnrale du C.E.S. : rsolution pratique par lecture d'abaque

" ~ plasticit l___ par les essais controle ~ rsistance~ cits ci-dessus

PARTICULARITS DU BTON le retrait --+ causes -7 effets -7 remdes le fluage qui varie avec la contrainte moyenne permanente due la sollicitation impose l'lasticit, proprit caractristique pour valuer les contraintes et les dformations du B.A. effet Poisson ou effet combin de la dformation longitudinale et transversale.

Nota : l'tude des granulats, de la vibration et des adjuvants fait l'objet de thmes particuliers.

5 Prescription d'utilisation du bton prt l'emploi lments prciser pour les commandes de bton prt l'emploi (norme Pl8-305) 1) Le lieu prcis du chantier (commune, adresse). 2) La classe d'environnement suivant la rgion et 1' altitude. 3) Le type de bton et la quantit :

- la granularit - la consistance - le dosage minimal en ciment - les adjuvants ventuels (nature et dosage) - la rsistance caractristique du bton 28 jours

d'ge. 4) Les dates et horaires de transport et de livraison.

Gel Faible

Gel

6 Indications d'emplois des ciments et btons TravUJIX Ciments

CPJ-CIEM ftl 32,5 Fontdlsrft:iitm1111s CPJ-CIEM Hl 32,5 IR

En milieu agressif : CPJ-CIEM UR 32,5 PMI lES

VoBes et murs CPJ-CEM OB 32,5 ou 32,5 IR

IP'oteaux CPJ-CIEM DR 42,5 OIUI 42,5 IR Poutres CPJ-CIEM Dl 32,5 ou 32,5 R longrines Poutres-Voiles CPJ-CIEM Hl 4.2,5 ou 42,5 IR Dalles CPJ-CEM Il 32,5 ou 32,5 IR

Escaliers CPJ-CEM Il 42,5 OU 42,5 R Prfabrication CPA-CEM 1 52,5 ou 52,5 R en usine par IJI prcontrainte u Ouvrages d'art ,

Lgende: Bton contrl normalis : BCN Bton caractristiques spcifies: BCS Bton hautes performances : BHP Bton trs hautes performances : BTHP

7 Types de ciment et composition

Dsignation Notation Clinker La~ierde (1} haut

fourneau K s

Ciment Portland CPA-CEM 1 95-100 -

Fume de silice

1)3

-

Btons IE:xempDes d'application BCI\I Semelles BA

ou Puits de fondation lB CS Radiers

IBCN Faades ou refends BCS Murs de sous-sol; pieux BHIP Poteaux des structures BCI\I Elments flchis porteurs BCS Poutres coules sur place lB HP Poutre-Voiles d/pr 18 25 cm

BCN-BCS Dalles pleines (pr: 18 25 cm) ou Dallages

BHP Escaliers prfabriqus ou non BCN Prdalles; dalles alvoles BCS Poutrelles prcontraint es BHP Poutres ou longrines prfabriques

BTHP Voussoirs prcontraints

Classes Rsistance caractristique la compression des btons 28 jours d'ge en MgaPascal {MPa) BCN 2050 BCS d0 BHP 60 100 BTHP -100 150

Remarque> 150 MPa pour btons exceptionnels.

Pouzzolanes Cendres volantes Schistes Calcaires Constituants naturelles calcins secondaires

siliceuses calciques (2} z v w T L - - - - - 0-5

Ciment Portland CPJ-CEM U/A 80~94 ----------___________ ................................................................................ 6-2045 --- ------------ ------------ ---------------------)llooo-

compos CPJ-CEM U/B 65-79 ---------- ------------------------------------------ 21-354 5 --- ------------ ------------ ------------ _________ .,...

CHF-CEM lU/A 35-64 36-655 -Ciment de

CHF-CEM IIUB 20-34 66-805 haut fourneau -

CLK-CEM IU/C 5-19 81-95 -

Ciment CPZ-CEM IV/A 65,.90- -.......:--------

pouuolanique CPZ-CEM IV/B 45-64 - .......:--------

Ciment au laitier CLC-CEMV/A 40-64 18-305 -et aux cendres CLC-CEMV/B 20-39 31-505 -

-1) Les valeurs indiques se rfrent au noyau du ciment, l'ex-clusion des sulfates de calcium et des additifs. 2) Les constituants secondaires peuvent tre du-fler ou bien un ou plus des constituants principaux, sauf lorsque ceux-ci sont incorpors en tant que constituants principaux du ciment. 3) La proportion de fumes de silice est limite 10 % dans tous les ciments.

38

- - - - - 0-5

- - - - - 0-5

- - - - - 0-5 10-355 ________ .,...

- - - 0-5 36-555 ________ .,...

- - - 0-5 .......:----- 18-305 ____ .,...

- - - 0-5 .......:----- 31-505 _____ .,._

- - - 0-5

4) La proportion de filler est limite 5 %. 5) Le fabricant est tenu une dclaration de composition sti-pulant les constituants utiliss et la proportion de chacun d'eux; il s'engage ne pas faire varier ces proportions au-del d'une fourchette de 5 points, le clinker tant aussi un constituant.

4. LE BTON ARM 1 Problme pos au constructeur

D s'agit d'assurer l'quibre de la construction sous l'effet: - des actions des charges qui sont transmises par les

lments porteurs ; - des actions ascendantes du sol sous la fondation.

1.1 Nature des actions et notations 1.1.1 - Actions permanentes (symbole gnral G) G1 : poids propre de la structure Exemples: murs, poteaux, poutres, planchers G2 : poids des autres lments Exemples : couverture, cloisons, revtements G3 : pousse des terres Exemples : cas de la pousse sur les murs de sous-sol G4 : actions dues aux dformations diffres Exemple: retrait du bton estim 2.104 (3.1()-4 dans le sud-est de la France) 1.1.2- Actions variables (symbole gnral Q) Q1 : charges d'exploitation

Charges notes Q8 sur un plancher Exemple : charges concentres ou rpartis sur un plan-cher (meubles, personnes) Q2 : charges climatiques : - action du vent note W - action de la neige note sn Q3 : action de la temprature note T Exemple: dilatation du bton avec coefficient de dila-tation gal 1 G-5 Q4 : actions appliques en cours de construction Exemple : dpt de palettes de matriaux sur les plan-chers Remarque : les actions accidentelles, notes F A concernent les sismes, les chocs de vhicules, les chutes de blocs.

1.1.2 - Combinaison de base pour les actions - l'tat limite ultime (E.L.U.):

1,35 G + 1,5 QB - l'tat limite de service (E.L.S.):

G+QB NB: voir les notions d'E.L.S. et d'E.L.U. page 51

Actions permanentes et actions variables

FIG. 1. - Coupe schmatique d'un btiment 4 niveaux.

Na ture des actions ,.. Lgende sur coupe schmatique

Permanentes : G Variables : Q l-7~ 1 Mur de faade

2 Mur de refend 2-7~ 3 Charge concentre

3 -7@J

4-7~ 4 Action du vent 5-7 @il 5 Neige sur le versant

6-7~ 6 Personnes 7-7~ 7 Meuble

8-7 [5] 8 Pousse des terres 9-7~ 9 Plancher en Bton Arm

10-7 {5] 10 Cloisons 11 -7 @il 11 Temprature climatique

12-7 [5] 12 Revtement de plancher 13-7@] 13 Poutre B.A.

14-7@] 14 Roues de voiture

2 Quels sont les lments porteurs qui transmettent les charges 1 Ce sont les lments : Horizontaux : ex. : les planchers qui peuvent tre constitus avec :

- des poutrelles prfabriques prcontraintes; - une dalle paisse (18 25 cm d'paisseur); - une dalle + nervures ; - une dalle + nervures + poutres.

Verticaux ou obliques tels que : - poteaux en B.A.; - voiles, d'paisseur moyenne: 18 cm, 20 cm; - murs ou parties de murs (trumeaux).

,Charges permanentes+ charges d'exploitation1

' , Plancher en B.A./

f Voiles- poteaux -murs '\ ' /

,Fondations/

+ Sol 39

Charges permanentes (Extraits NF P 06-004)

Poids volumiques de matriaux : . Bton arm 25 000 N/m3 . Acier 78 500 N/m3 . Bois 6 000 N/m3 10000 N/m3 . Calcaire dur, marbre, granit 25 000 N/m3 . Maonnerie de moellons 23 000 N/m3

Poids des lments constitutifs des nturs et des cloisons : . Blocs pleins en bton de gravillons lourds:

. pr 15 cm: 3 150 N/m2

. pr 20 cm : 4 200 N/m2 . Blocs creux en bton de gravillons lourds:

. pr 15 cm: 2 000 N/m2

. pr 20 cm : 2 700 N/m2 . Pierre de taille pr 20 cm : 5 300 N/m2 . Revtement attach pr 3 cm : 800 N/m2 . Cloisons en carreaux de pltre par mtre carr et par centimtre d'paisseur 100 N/m2/cm . Enduit au pltre 100 N/m2/cm . Enduit au mortier de liant hydraulique 180 N/m2/cm

lments constitutifs des planchers Les valeurs suivantes sont indicatives {Voir les fiches des fabricants) . Dalles pleines 250 N/m2/cm {par cm d'paisseur) . Planchers avec poutrelles prfabriques et entrevous :

- avec table de compression de 4 cm 5 cm d' pr. Type 12 + 4 -7 2 300 2 500 N/m2 Type 16 + 4 ---+ 2 600 2 850 N/m2 Type 20 + 4 ---+ 3 000 3 300 N/m2 Type 25 + 5 -7 3 600 4 000 N/m2

- sans table de compression : Type 16 + 0 ---+ 2 000 2 300 N/m2 Type 20 + 0 ---+ 2 400 2 800 N/m2 Type 25 + 0 ---+ 700 3 100 N/m2

Charges d'exploitation (Extraits NF P 06-001)

Nature et destination des locaux

* Btiments usage d'habitation : . Logements . Balcons . Escaliers (sauf marches isoles)

* Btiments de bureaux : . Bureaux proprement dits . Circulations et escaliers -. Hall de rception

* Btiments scolaires :

Charges (Nfm2)

1 500 3 500 2500

2 500 2500 4000

. Salles de classes, dortoirs, sanitaires collectifs 2 500

. Circulation, escaliers

. Bibliothques et salles de runion

. Cuisines collectives

* Btiments hospitaliers . Chambres . Circulation interne . Salle de travail et salle d'opration

* Cas des terrasses (D.T.U. no 43) . Terrasses non accessibles . Terrasses accessibles prives . Terrasses accessibles au public

Remarque:

4000 4000 5 000

1500 2500 3500

1 OOON/m2 1500N/m2 5000N/m2

Prvoir une charge d'entretien> 1 000 N/m2 affectant un rectangle de 10m2 pour installation, quipement et per-sonnel d'exploitation (NF P 06-001 ).

3 Quelle est la nature des efforts dans les lments porteurs 7

40

Prenons le cas d'une poutre. La matire a tendance s'craser sur l'une des faces (face suprieure, par exemple) s'tirer sur l'une des autres faces {face infrieure, par exemple). Dans la majeure partie des ouvrages en B.A., les lments constitutifs sont sollicits la fois en compression et en traction, c'est le cas pour un poteau d'angle ou de rive d'un btiment.

Consquence immdiate : Le constructeur doit aboutir des rgles prcises d'utilisation du B.A., c'est--dire connatre:

-les matriaux utiliss : -racier, -le bton,

- les caractristiques physiques du bton, de l'acier; - les caractristiques mcaniques du bton, de l'acier ; - les caractristiques chimiques du bton, de l'acier; - le comportement du bton et de l'acier lorsqu'ils sont associs.

V : effolt tranchant dans une sectionS Mf: moment de flexion appllqu au Cd G

FIG. 2. -Tronon de poutre en qui6bre statique.

AVANT DE PRA TIQUER, IL NOUS FAUT EXPRIMENTER 1

l -~

4 Bton non arm 4.1 tude exprimentale 4.1.1 - Compression simple (jig. 3). Elle existe quand le point d'application de la charge con-cide avec le centre de gravit de la section.

p

p

FIG. 3. -Compression d'un prisme de bton. Pest l'effort normal de compression. l1l est la dformation totale longitudinale (raccourcissement) /1l' est la dformation transversale (gonflement).

4.1.2- Dformation du bton sons l'effet d'un effort de compression

Le raccourcissement dans le sens des efforts est d'autant plus important que la charge applique est plus forte et la section de bton plus faible. fcj tant la contrainte en N/mm2 j jours, F tant la charge applique, S tant la section de bton soumise F, on tablit :

,j~ Dformation 1!lostjgu1 bars 250 ~r-, / instantane

1 ~ 1 /

200

1 .1 v 1 150

1 ~ k: Oit 100 1 ~v

50

v 0 ) ~ ~

v v.~ / V< Di fOl

lnnot l!nto1

j ti

/ mo ti n lll ljgyl 11stan onie

t.iz: tantl ~

Ditormatio relative _.,.

'J 8 9 10 llo r w. 1

FIG. 5. -Types de dformations sous l'effet de charges instantanes.

P (charge applique)

1 Charge applique~ dformation Alli 2 Charge enleve ~ dformation 11l'A 3 Charge applique de nouveau~

dformation Alll 4 Charge enleve de nouveau ~

dformation Al'/l

FIG. 6. -Charges instantanes appliques et enleves.

_ E (enN) fcj- S (en mm2) P (charge applique)

2

: Charges maintenues constantes : 1 dformation instantane : 11l/l l . dformation diffre : Ald/l : . dformation totale : Ali/l + Aldll = Alli 1 1 Charges enleves :

)llol )llo2

: . dformation rsiduelle instantane : Al/1 ~ 3 1 dformation rsiduelle diffre : Ald/l _____. 4 1

: Dformation .____~-'f-------+--~(roccoun:issemeot)

FIG. 4. -Traction d'un prisme de bton. Pest l'effort normal de traction. Al est l'allongement caus par P. (Al'/2 + l!l'/2) est la contraction transversale.

La dformation transversale se produit simultanment avec la dformation longitudinale (fig. 4}. 4.1.3- Cas de charges instantanes (fig. 5 et 6) La dformation totale est la somme de :

- la dformation lastique (si on supplime la charge, la dformation s'annule);

- la dformation plastique permanente. 4.1.4 - Cas de charges maintenues (fig. 7) Le raccourcissement est aussi fonction du temps (dforma-tion diffre). Conclusion : le bton se comporte de la mme manire qu'un ressort. Les dftmations subies sont mises en vidence par des comparateurs ou des jauges lectriques (fig. 8).

FIG. 7. -Charges maintenues constantes et charges enleves.

1} allongement , instantane

1 sens inverse du t raccourcissement

2) allongement 1 dtffr y

3) raccourcissement rsiduel

Temps

FIG. 8. - Processus de dcompression du bton en fonc-tion du temps, les charges tant enleves (analogie avec ressort).

41

4.1.5 - Rupture du bton Les essais de rupture permettent de mieux saisir le mode de fonctionnement et 1' organisation des pices en B.A.

Matriel utilis : presse hydraulique munie de manomtre (voir la page 31). prouvette normalise de bton: cylindre de 16 cm de diamtre et de 32 cm de hauteur (fig. 13, p. 31 ).

Essais Constatation

]cr essai La rupture de 1' prouvette se produit prouvette normalise de faon former 2 cnes opposs par e Cylindre de diamtre 160 mm et de le sommet (fig. 9). hauteur 320 mm e Section: 200 cm2 (Voir les moules en acier la page 29)

2e essai prouvette normalise

Je essai prouvette de section cane, hauteur: 4 fois le ct

Effort de compression

Cnes grossiers opposs par leur pointe

Suppression de 1' effet d'adhrence en graissant les smfaces en contact. La rupture s'effectue suivant des plans parallles verticaux (fig. 10). L'effort total appliqu est plus rduit.

La rupture peut se produire suivant de