les Techniques de Construction

1. Les fondations 2. Les coffrages 3. Les armatures 4. Les joints 5. Le chaînage 6. Les scellements

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1. LES FONDATIONS 11. rôles et définitions

• Une fondation est la partie d’une construction qui est en contact avec le sol : elle transmet et répartit les charges (permanentes et variables) de l’ouvrage qu’elle porte.

• Elles stabilisent les murs contre la pression exercée par la terre (soutènement) en abaissant le centre de gravité au tiers central.

• Leur profondeur varie selon la nature du terrain porteur et la nature de l’ouvrage à supporter. Sur «bon» sol, les fondations sont superficielles : encastrement (profondeur) < 1,5 x largeur de la base.

• Elles empêchent que l’ouvrage poinçonne le sol. Un «mauvais» sol nécessite parfois un renforcement.

12. différents types !

– Fondations en rigoles • fondations superficielles sur

sol résistant réalisées en béton ordinaire, pour les constructions légères. Elles sont peu profondes.

– Fondations sur semelles • fondations superficielles sur

un sol supportant de faibles charges ou sur un bon sol mais avec des charges importantes. Fondations inférieures à trois mètres de profondeur pour une largeur de 0,50m.

– Fondations sur radiers • constructions qui nécessitent des

semelles presque jointives lorsque le terrain est peu résistant mais homogène (surface des semelles > surf bâtiment/2)

– Fondations sur pieux, puits • fondations profondes (plus de

3 mètres de profondeur) utilisées sur des sols de mauvaise qualité.

• Si un terrain portant (un bon sous-sol) est accessible, on creuse des puits que l’on remplit ensuite de béton. A grande profondeur, on parle de pieux battus, coulés sur place.

– Fondations sur parois moulées • La paroi moulée pour des

terrains peu stables consiste à creuser des tranchées (0,6 à 1 m de large) sur des profondeurs allant jusqu’à 10 m. On les remplit avec une boue colloïdale (type bentonite).

13. la surface d’appui d’une semelle

• S(cm²) ≥ P(KG)/ φ(Mpa) !

• P est la charge supportée par la semelle et correspond au poids propre de l'ossature (semelle comprise) auquel s'ajoutent les poids des ouvrages non porteurs, les charges variables (neige, vent, mobilier, personnes : 150 à 500 kg/m²) et les charges roulantes.

• S est la surface de la semelle ; • Contrainte admissible en Mpa (φ)

– Roches saines = 0,75 à 4,5 – Terrain non cohérent à bonne compacité = 0,35 à 0,75 – Terrain non cohérent à moyenne compacité = 0,2 à 0,4 – Argile = 0,03 à 0,3 – Sable et gravier = 0,3 à 0,5 – Terre végétale, remblais = 0,05 – Vase, tourbe = 0

!• Application : un mur de 2 mètres de haut posé sur un sol dont la contrainte

admissible est de 0,3 Mpa.

14. la réalisation des fondations

• les fouilles sont protégées contre les eaux de ruissellement, drainées et étayées si nécessaire.

• Dans les sols de mauvaise qualité, la fondation repose sur un béton de propreté à 150 Kg/m3 (sur une épaisseur minimum de 0,04 m) ou sur un lit de sable sur 4 à 5 cm ou sur un feutre géotextile

• les armatures des semelles comportent deux couches d’acier superposées. L’une sert d’armature principale dans le sens longitudinal, l’autre sert à la répartition des charges dans le sens transversal

• la fondation est réalisée en béton et le dosage minimal est de 200 kg/m3 pour les semelles non armées et de 300 kg/m3 pour les semelles armées (pour des ciments de classe 42,5 et 42,5R). La hauteur minimum d’une fondation est de 0,30 m et dans le cas de sols en pente, des redans sont réalisés

Zone sismiqueEn zone sismique, les ferraillages et notamment celui de la semelle doivent être renforcés. Dimensions standard : •35x15 •35x20 •40x20 Avec des aciers transversaux tous les 25-30 cm

15. tassements • Les tassements pouvant intervenir

modifient la contrainte admissible. Les tassements différentiels sont les plus ennuyeux car ils entraînent des fissurations au niveau des ouvrages !

16. effets du vent • Pour éviter le déchaussement, une

fondation suffisamment lourde est nécessaire ! 17. protection contre le gel

• Les fondations ne doivent pas être coulées sur un sol gelé.

• La cote hors gel : les semelles doivent se trouver à un niveau de sol non soumis aux effets du gel. En général, la profondeur hors gel est de 0,50 m mais on peut aller jusqu'à 1,20 m en montagne.

• Le drainage est effectué si la construction est fondée sur une couche imperméable ou si l’eau s’accumule à certains endroits. Il n’est réalisé que si l’eau recueillie peut être évacuée de façon satisfaisante vers un exutoire !

• Le drainage est situé à proximité des constructions au-dessus du niveau inférieur des fondations. Il est constitué d’une tranchée drainante comprenant :

– un tuyau si la quantité d’eau à évacuer est importante.

– un massif filtrant confectionné à partir de matériaux perméables

18. Le drainage des constructions

!!

• l’élément filtrant (drain + matériaux) peut être enveloppé dans un feutre géotextile pour limiter les risques de colmatage !

• Les constructions en contact avec le sol peuvent être protégées par des drains verticaux, des enduits à base de liants hydrauliques hydrofuges, des membranes à base de liants hydrocarbonés, des nappes drainantes.

18. Le drainage des constructions

18. Le drainage des constructions

2. COFFRAGES• Le coffrage est constitué d’une peau en

contact avec le béton, d’une ossature qui supporte la peau et des équipements de sécurité.

– la peau est en bois, en métal, en matières plastiques ou en carton.

– L’ossature est en bois ou en métal et doit résister aux efforts engendrés par la mise en œuvre du béton (poids propre, poussée du béton, surcharges éventuelles, effets dus au vent).

!• Le décoffrage est effectué lorsque la

résistance du béton est suffisante. Les huiles (végétales) de décoffrage facilitent l’opération et augmentent la durée de vie du matériel (100 m2/l).

• L’opération doit être régulière et progressive pour éviter des sollicitations trop brutales.

• Les délais avant décoffrage sont augmentés par temps froid.

• coffrage traditionnel : planches (27 à 40 mm) sciées à la longueur voulue mises de niveau et calées

• panneaux de contreplaqué utiles pour la réalisation de courbes

• petits panneaux modulables en bois ou en métal

• panneaux ou banches en bois ou en métal de grande hauteur

• coffrage des poteaux : contreplaqué, métal ou carton

3. LES ARMATURES

PRINCIPES GÉNÉRAUX !

• Les éléments en béton armé sont soumis aux efforts suivants : – efforts de compression – efforts de traction – efforts de flexion – efforts de cisaillement !

• Le béton armé a la même résistance que le béton à la compression. L’acier compense les faiblesses du béton par rapport aux autres efforts.

– le coefficient de dilatation de l’acier est sensiblement le même que celui du béton ; – l’acier enrobé dans le béton ne s’oxyde pas ; – l’adhérence du béton de ciment sur l’acier est parfaite.

LES ACIERS DANS LES BÉTONS ARMÉS !

• Les barres lisses et les barres à haute adhérence (fers à béton) !• Les aciers sont classés en fonction de leur limite élastique (limite au-delà de laquelle l'acier

ne reprend plus sa forme primitive après une déformation passagère : 24 daN/mm2 pour les barres lisses et 40 pour les barres HA) et de leur charge de rupture.

• Pour les barres à haute adhérence (HA), l'accroissement d'adhérence par rapport à une barre lisse est obtenu grâce à des reliefs de formes diverses en surface des barres (nervures, verrous en hélices...). !

• Chaque type d'acier HA est défini par les caractéristiques suivantes : – la désignation commerciale (acier tor, par exemple) ; – la désignation sur les dessins (par exemple, lettre suivie du diamètre nominal, soit T20, les

diamètres variant de 6 à 40 mm : 6, 8, 10, 12, 14, 16, 20, 25, 32, 40 ; – la provenance ; – la classe de résistance ; la nature (acier doux ou dur) ; – les caractères géométriques ; – les caractères mécaniques : limite d'élasticité en MPa et résistance à la traction 200 à 2000 MPa

(acier doux : 400 ; acier dur : 700) ; – les caractères d'adhérence : coefficients de 1 pour les barres lisses à 1,6 pour les barres HA ; – les longueurs commerciales (barres de 6 à 15 mètres). – Une constante : la densité de l’acier = 7,85 kg/l

Armatures pour zone sismique de niveau 2 (risque important)

!• Le treillis soudé !

• La désignation du treillis indique : – le diamètre du fil porteur ou fil de chaîne (4,5 à 9

mm en panneau ; 3 à 5 mm en rouleau) ; – le diamètre du fil de trame ou fil de répartition (3

à 7 mm) ; – l'entraxe (distance entre chaque fil) des fils

porteurs (100 à 150 mm, 200 en rouleaux) ; – l'entraxe des fils de trame (250 à 300 mm) ; – la longueur des rouleaux (50 m) ou des panneaux

(3 à 6 m) ; – la largeur (2,40 m) /transport.

• Les avantages du treillis soudé : – rigidité – adhérence, grâce aux croisements ; – facilité de pose !

• Les fibres aciers !

• acier à haute performance • longueur de 16 à 32 mm • section variable (0,25 à 0,6 mm²)

LA CORROSION DES ARMATURES !

• L’armature doit se trouver à l'intérieur du béton et ne pas paraître à l'extérieur. • Dans des conditions normales, les armatures enrobées de béton sont protégées

par une pellicule protectrice (ferrite) liée à la basicité du milieu. Mais en présence de certains composés extérieurs, le milieu se trouve progressivement modifié et le pH passe de 12 à 9 entraînant une dépassivation de l'acier.

• Plusieurs agents peuvent détruire cette pellicule de protection : le gaz carbonique, les chlorures, les sulfates et l'eau pure !

• L’ENROBAGE des armatures doit être au moins égal à : –0,04 m pour les ouvrages exposés à des conditions difficiles (embruns, eaux

agressives) ; –0,03 m pour les parois non coffrées et susceptibles d'être soumises à des actions

agressives ; –0,02 m pour les parois exposées aux intempéries ou aux condensations ; –0,01 m dans les locaux ouverts ou clos sans condensation.

LA MISE EN PLACE DES ARMATURES !

•Dans le cas de structures horizontales • Les armatures longitudinales de traction renforcent la partie tendue • Les armatures longitudinales de compression renforcent la partie comprimée • Les armatures transversales (cadres et étriers) relient entre elles les barres d’armatures

longitudinales et s’opposent aux phénomènes de cisaillement • Des barres de renforcement sont ajoutées aux barres longitudinales dans le cas de

poutres de grande portée ou devant recevoir des charges élevées

Dans les angles, ne jamais placer une armature le long de la face intérieure de l’angle rentrant. Les barres sont prolongées jusqu’à l’armature de la face extérieure. Les éléments d’armatures sont assemblés au moyen de petits fils de fer.

• Le cas de poteaux • Ils supportent les charges supérieures et les transmettent à la fondation. • La continuité dans la transmission des efforts s’effectue par l’intermédiaire des

armatures longitudinales qui relient entre eux les différents éléments. • Les armatures longitudinales disposées dans les angles, s’opposent aux efforts

de tension sur chaque face !!!!!!!!!

• Les armatures transversales maintiennent l’écartement des barres transversales et s’opposent au gonflement

• Les barres laissées en attente à la partie supérieure des poteaux ou les amorces mises en place au moment du coulage des semelles ou des longrines permettent d’effectuer les recouvrements qui assureront la liaison avec les armatures de l’élément supérieur

• L’ancrage des armatures • Les ancrages sont des courbures à l’extrémité des barres. Ils

s’opposent au glissement des barres dans le cas des armatures longitudinales de traction !

• L’assemblage des armatures • L’armature doit être rigide et indéformable • En cas de recouvrement, les barres se chevauchent sur une

longueur suffisante pour assurer la transmission des efforts de l’une à l’autre !

• Les cales d’armature • Les armatures sont maintenues éloignées du coffrage, du sol

ou des bordures par la mise en place de cales, pour limiter leur déplacement lors du coulage du béton

4. LE CHAÎNAGE

!• Le chaînage a pour but de liaisonner les maçonneries entre

elles et de rigidifier la construction. • Ils sont soit horizontaux au niveau des planchers ou en

couronnement de l’ouvrage soit verticaux au niveau des poteaux ou des angles (raidisseurs).

• Les chaînages actuels sont construits en béton armé. Les armatures sont composées de barres filantes reliées par des cadres ou des épingles.

• Pour constituer des parois armées, certains blocs préfabriqués présentent des alvéoles qui reçoivent des armatures verticales ou horizontales qui sont ensuite remplies de béton

LES JOINTS!

• Les joints de dilatation (pour une même construction) ou de rupture (entre deux constructions) concernent toute l’épaisseur de la maçonnerie sur environ 0,02 m (2 cm).

• Ils sont nécessaires chaque fois qu’il y a un risque de tassement différentiel et en règle générale tous les 20 à 25 mètres dans le sud de la France et tous les 30 à 35 mètres dans le nord.

• Les joints sont remplis avec des matériaux compressibles aptes à se déformer lors des variations de température.

LES SCELLEMENTS

• Un scellement doit fixer une pièce de bois ou de métal dans un mur

• Pour résister à l’arrachement, les opérations suivantes sont nécessaires : – exécuter des percements en queue d’aronde : la

cavité est évasée vers l’intérieur pour empêcher l’arrachement de la pièce

– serrer le mortier de ciment autour de la pièce à sceller