pfe-final

ECOLE NATIONALE DES SCEINCES APPLIQUEES D’AL HOCEIMA

UNIVERSITE MOHAMMED PREMIER OUJDA

Mémoire du projet de fin d’étude pour l’obtention du diplôme d’ingénieur d’état en génie civil Sous le thème :

Etude technico-économique de variantes de contreventement et de planchers d’une tour R+16 avec sous-sol à CASA-ANFA Réalisé par : Hanane EL HAZZAT Samia Amar

Encadré par : Mr. Lmokhtar IKHRRAZNE « ENSAH » Mr. Moncef ZAIDOUH « Pyramide Ing »

Soutenue le 01/07/2014 devant le jury

Mr. Lmokhtar IKHARRAZNE

Professeur, Ecole Nationale des Sciences Appliquées, AL- Hoceima

Président

Mr. Mohammed Amine MOUSSAOUI

Professeur, Ecole Nationale des Sciences Appliquées, AL- Hoceima

Rapporteur

Mr. Abdelaziz TIMESLI

Professeur, Ecole Nationale des Sciences Appliquées, AL- Hoceima

Rapporteur

Etude technico-économique de variantes de contreventement et de planchers d’une tour R+16 avec sous-sol à CASA-ANFA

H.EL HAZZAT / S.AMAR

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Etude technico-économique de variantes de contreventement et de planchers d’une tour R+16 avec sous-sol à CASA-ANFA

Dédicace A ma très chère mère Affable, honorable, aimable : Tu représentes pour moi le symbole de la bonté par excellence, la source de tendresse et l’exemple du dévouement qui n’a pas cessé de m’encourager et de prier pour moi. Ta prière et ta bénédiction m’ont été d’un grand secours pour mener à bien mes études. Aucune dédicace ne saurait être assez éloquente pour exprimer ce que tu mérites pour tous les sacrifices que tu n’as cessé de me donner depuis ma naissance, durant mon enfance et même à l’âge adulte.

A mon très cher père Aucune dédicace ne saurait exprimer l’amour, l’estime, le dévouement et le respect que j’ai toujours eu pour vous. Rien au monde ne vaut les efforts fournis jour et nuit pour mon éducation et mon bien être. Ce travail est le fruit de tes sacrifices que tu as consentis pour mon éducation et ma formation.

A mes chers frères. A ma famille et tous mes ami(e)s. A tous ceux qui m’aiment. Hanane EL HAZZAT

H.EL HAZZAT / S.AMAR

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Etude technico-économique de variantes de contreventement et de planchers d’une tour R+16 avec sous-sol à CASA-ANFA

Dédicace A ma très chère mère Autant de phrases aussi expressives soient-elles ne sauraient montrer le degré d’amour et d’affection que j’éprouve pour toi. Tu m’as comblée avec ta tendresse et affection tout au long de mon parcours. Tu n’as cessée de me soutenir et de m’encourager durant toutes les années de mes études, tu as toujours été présente à mes cotés pour me consoler quand il fallait. En ce jour mémorable, pour moi ainsi que pour toi, reçoit ce travail en signe de ma vive reconnaissance et ma profonde estime.

A mon très cher père Autant de phrases et d’expressions aussi éloquentes soit-elles ne sauraient exprimer ma gratitude et ma reconnaissance. Tu as su m’inculquer le sens de la responsabilité, de l’optimisme et de la confiance en soi face aux difficultés de la vie. Tes conseils ont toujours guidé mes pas vers la réussite. Ta patience sans fin, ta compréhension et ton encouragement sont pour moi le soutien indispensable que tu as toujours su m’apporter.

A ma très chère sœur et à mon très cher frère A ma famille et tous mes ami(e)s. A tous ceux qui m’aiment.

Samia AMAR

H.EL HAZZAT / S.AMAR

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Etude technico-économique de variantes de contreventement et de planchers d’une tour R+16 avec sous-sol à CASA-ANFA

Remerciements Nous tenons à exprimer, au terme de ce travail, nos sincères remerciements à toutes les personnes qui on intervenu, de près ou de loin dans ce projet, et dont l’intervention a participé à son aboutissement. Ainsi, nous remercions vivement notre encadrant Mr. Moncef ZAIDOUH, ingénieur des structures, qui nous a accueilli au sein du bureau d’étude PYRAMIDE Ingénierie et qui n’a ménagé ni son temps ni son énergie pour nous aider à élaborer ce travail dans les meilleures conditions. Nous sommes très reconnaissantes des conseils qu’il n’a cessé de nous prodiguer. Un remerciement cordial est exprimé à Mme Soukaina MAKHLOUFI, ingénieure des structures au sein du bureau d’étude PYRAMIDE Ingénierie, pour l’accueil, pour ses conseils fructueux et pour l’aide qu’elle nous apportée en matière de la modélisation du projet sur le logiciel Robot-Bat. Nous sommes très reconnaissantes envers Mr. Lmokhtar IKHARRAZNE, notre encadrant interne, pour les conseils précieux qu’il nous a donnés et le temps qu’il nous a consacrés, afin de mener à bien notre projet. Nous tenons à remercier aussi tous les membres du jury pour leur bienveillance à vouloir évaluer notre travail. Nous adressons également nos remerciements au corps enseignant pour la formation académique qu’ils nous ont fourni pendant les trois années de spécialité et à tout le personnel de l’ENSAH pour avoir veillé à notre confort durant cette période. A l’ensemble nous tenons à témoigner de notre profond respect et espérons qu’ils trouveront dans ce rapport l’expression de notre considération et le témoignage de notre estime.

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Etude technico-économique de variantes de contreventement et de planchers d’une tour R+16 avec sous-sol à CASA-ANFA

Résumé Le présent projet de fin d’études a pour objet l’étude et le dimensionnement d’une tour en béton armé avec deux variantes de contreventement :

- Contreventement par noyau central et maillage de poteaux périphériques articulés ;

- Contreventement par voiles. Deux variantes de planchers sont aussi proposées dans ce projet : -

Dalle pleine ;

-

Dalle champignon.

Les normes et règlements utilisés comme référence dans ce travail sont : le RPS 2000 pour le calcul et les vérifications au séisme, les NV65 pour le calcul au vent, le BAEL 91 et PS92 pour le dimensionnement des éléments structuraux en béton armé. La modélisation a été réalisée sur le logiciel CONCRETE BUILDING STRUCTURES (CBS), et sur le logiciel ROBOT STRUCTURAL ANALYSIS (RSA). Les résultats obtenus pour l’étude de contreventement par noyau et maillage de poteaux périphériques articulés et ceux de contreventement par voiles ont montré les avantages et les inconvénients de chaque variante. De même le calcul manuel du système du plancher a permis d’illustrer les caractéristiques et les restrictions de chaque type de planchers. Un plan de ferraillage a été développé pour les éléments de la structure. Une étude comparative technico-économique des différentes variantes a permis de tirer plusieurs conclusions et recommandations.

Mots-Clés : Tour « IGH », étude parasismique, contreventement par noyau central, contreventement par voiles, variante dalle pleine, variante plancher-dalle.

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Etude technico-économique de variantes de contreventement et de planchers d’une tour R+16 avec sous-sol à CASA-ANFA

Table des matières Introduction .............................................................................................................................. 19 Chapitre 1 : Introduction générale .......................................................................................... 20 1.1

Présentation générale de projet : ................................................................................ 21

1.2

Généralités : ............................................................................................................... 23

1.2.1

Généralités sur les immeubles de Grande Hauteur « IGH » : ............................ 23

a.

Système de contreventement dans les IGH :.......................................................... 23

b.

Différentes types de planchers utilisés dans les IGH : ........................................... 25

c.

Résistance au feu : ................................................................................................. 27

1.2.2

Hypothèses de calcul : ........................................................................................ 28

a.

Conception : ........................................................................................................... 28

b.

Caractéristiques des matériaux : ............................................................................ 29

c.

Règlements en vigueur :......................................................................................... 30

d.

Etude géotechnique : .............................................................................................. 30

Chapitre 2 : Pré-dimensionnement des éléments structuraux ................................................. 32 2.1

Dalle pleine : .............................................................................................................. 33

2.1.1

Pré-dimensionnement de la dalle pleine : .......................................................... 33

a.

Résistance au feu : ................................................................................................. 33

b.

Condition de résistance à la flexion : ..................................................................... 33

c.

Condition de flèche : .............................................................................................. 33

d.

Isolation acoustique : ............................................................................................. 34

2.1.2

Détermination des charges des planchers : ........................................................ 35

2.2

Poutre : ....................................................................................................................... 36

2.3

Poteau : ...................................................................................................................... 36

2.4

Voile : ........................................................................................................................ 37

2.4.1

Pré-dimensionnement des voiles : ...................................................................... 37

2.4.2

Vérification de la condition du flambement :..................................................... 38

Chapitre 3 : Modélisation de la structure ................................................................................ 40 3.1

Méthode de modélisation : ........................................................................................ 41

3.2

Choix de la méthode de la modélisation :.................................................................. 41

3.3

Etapes de la modélisation : ........................................................................................ 41

3.4

Modèle CBS : ............................................................................................................ 42

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Etude technico-économique de variantes de contreventement et de planchers d’une tour R+16 avec sous-sol à CASA-ANFA

3.5

Maillage de la structure : ........................................................................................... 42

3.6

Combinaisons de calcul : ........................................................................................... 42

3.7

Modélisation de l’interaction sol structure ISS : ....................................................... 43

3.8

Présentation des variantes de contreventement : ....................................................... 43

3.8.1 Variante 1 : Contreventement par noyau central et maillage de poteaux périphériques articulés : .................................................................................................... 43 3.8.2

Variante 2 : Contreventement par voiles ............................................................ 44

Chapitre 4 : Effet du séisme ..................................................................................................... 45 4.1

Généralités : ............................................................................................................... 46

4.1.1

Règlement parasismique marocain : .................................................................. 46

4.1.2

Conception parasismique : ................................................................................. 46

4.2

Méthodes de calcul : .................................................................................................. 47

4.2.1

Méthode sismique équivalente : ........................................................................ 47

a.

Principe : ................................................................................................................ 47

b.

Conditions d’application : ...................................................................................... 47

4.2.2 4.3

Méthode d’analyse modale spectrale : ............................................................... 47

Calcul sismique : ....................................................................................................... 49

4.3.1

Critères de régularité (RPS 2000) : .................................................................... 49

a.

Régularité en plan : ................................................................................................ 49

b.

Régularité en élévation : ........................................................................................ 50

4.2.3

Hypothèses du calcul sismique : ........................................................................ 53

a.

Evaluation de l'effort sismique : ............................................................................ 54

b.

Résultats de l’analyse modale : .............................................................................. 59

4.4

Etudes comparative des deux variantes : ................................................................... 64

4.4.1

Comparaison de l’analyse dynamique : ............................................................. 64

4.4.2

Comparaison des efforts réduits : ....................................................................... 66

Chapitre 5 : Effet du vent ......................................................................................................... 68 5.1

Introduction : ............................................................................................................. 69

5.2

Calcul de la structure au vent : .................................................................................. 69

5.2.1

Pressions dynamiques de base : ......................................................................... 70

a.

Définition: .............................................................................................................. 70

b.

Pression dynamique normale et pression dynamique extrême: ............................. 70

c.

Pression dynamique de base: ................................................................................. 70

5.2.2

Pression dynamique corrigée : ........................................................................... 71

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Etude technico-économique de variantes de contreventement et de planchers d’une tour R+16 avec sous-sol à CASA-ANFA

5.2.3

Actions statiques exercées par le vent : .............................................................. 76

5.2.4

Actions dynamiques exercées par le vent : « actions parallèles » ...................... 79

Chapitre 6 : Comparaison entre le vent et le séisme et vérification ........................................ 84 6.1

Comparaison entre le vent et le séisme : ................................................................... 85

6.2

Vérifications de la sécurité du bâtiment : .................................................................. 86

6.2.1

Vérification des déplacements : ......................................................................... 86

a.

Déplacements latéraux inter-étages : ..................................................................... 86

b.

Déplacement latéral total du bâtiment : ................................................................. 87

6.2.2

Stabilité au renversement : ................................................................................. 87

Chapitre 7: Etude des variantes de planchers ......................................................................... 89 7.1

Variante de plancher dalle : ....................................................................................... 90

7.1.1

Méthode de calcul : ............................................................................................ 90

a.

Domaine d'application : ......................................................................................... 90

b.

Recommandation : ................................................................................................. 91

c.

Principe de calcul : ................................................................................................. 93

7.1.2

Vérification du poinçonnement du plancher dalle : ......................................... 105

a.

Vérification du poinçonnement : ......................................................................... 105

b.

Calcul des armatures d’âme de poinçonnement : ................................................ 106

7.2

Variante de dalle pleine : ......................................................................................... 107

7.3

Etude du coût des deux variantes : .......................................................................... 113

Chapitre 8: Ferraillage des éléments structuraux .............................................................. 114 8.1

Dimensionnement des éléments de contreventement de la variante retenue : ........ 115

8.1.1

Méthode de calcul : .......................................................................................... 115

a.

Notations : ............................................................................................................ 115

b.

Conditions d’application: ..................................................................................... 115

c.

Principe de ferraillage : ........................................................................................ 115

d.

Aciers minimaux: ................................................................................................. 116

e.

Effort de compression à l’ELU : .......................................................................... 116

f.

Contraintes ultimes et limites : ............................................................................ 117

8.1.2

Calcul du ferraillage des voiles périphériques : ............................................... 117

a.

Données géométriques et caractéristiques du voile étudié : ............................... 117

b.

Calcul de la contrainte limite : ............................................................................. 117

c.

Ferraillage vertical à l’effort normal : .................................................................. 117

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d.

Ferraillage horizontal de l’effort tranchant : ........................................................ 118

e.

Dispositions constructives : ................................................................................. 118

f.

Présentation des résultats du ferraillage: .............................................................. 118

8.1.3

Calcul du ferraillage du voile du noyau central : ............................................. 119

a.

Calcul de la contrainte limite : ............................................................................. 119

b.

Dimensions des potelets de rives : ....................................................................... 119

c.

Ferraillage vertical à l’effort normal : .................................................................. 121

d.

Ferraillage horizontal de l’effort tranchant : ........................................................ 121

e.

Dispositions constructives : ................................................................................. 122

f.

Présentation des résultats du ferraillage :............................................................. 122

8.2

Dimensionnement des fondations :.......................................................................... 122

8.2.1

Choix du type de fondation : ............................................................................ 122

8.2.2

Dimensionnement du radier général : .............................................................. 123

a.

Définition et domaines d’utilisation : .................................................................. 123

b.

Détermination de l’épaisseur du radier : .............................................................. 124

8.2.3

Vérification de la surface du radier : ................................................................ 125

8.2.4

Vérification au soulèvement : .......................................................................... 126

a.

Cas statique : ........................................................................................................ 126

b.

Cas dynamique : ................................................................................................... 126

8.2.5

Ferraillage du radier : ....................................................................................... 127

Conclusion.............................................................................................................................. 133 Annexe 1 : Plans architecturaux ............................................................................................ 134 Annexe 3 : Résistance au feu .................................................................................................. 139 Annexe 4 : Isolation acoustique ............................................................................................ 141 Annexe 5: Descente de charge ............................................................................................... 142 Annexe 6 : Calcul du poids propre de chaque étage : ........................................................... 147 Annexe 7 : Calcul des centres de torsion et de masse............................................................ 152 Annexe 8 : Calcul plancher dalle ........................................................................................... 158 Annexe 9 : Durabilité du béton .............................................................................................. 162 Références .............................................................................................................................. 171

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Liste des figures Figure 1 : Plan de situation de projet ..................................................................................................... 21 Figure 2 : Perspective en 3D de l’ensemble résidentiel ........................................................................ 22 Figure 3 : Tour de Nobel à Puteaux ...................................................................................................... 24 Figure 4 : WORLD TRADE CENTER ................................................................................................. 25 Figure 5 : Maillage en EF de la structure .............................................................................................. 42 Figure 6 : Vue en 3D du 1er étage de la première variante .................................................................... 44 Figure 7 : Vue en 3D du 1er étage de la deuxième variante ................................................................... 44 Figure 8 : Déformée réelle et déformée modales des 5 premiers modes propres .................................. 48 Figure 9 : Distribution de l’effort sismique sur les étages ..................................................................... 57 Figure 10 : Répartition par étage des forces sismiques suivant l’axe x ................................................. 58 Figure 11 : Répartition par étage des forces sismiques suivant l’axe y ................................................. 59 Figure 12 : Déformée du mode 1 de la première variante ..................................................................... 61 Figure 13 : Déformée du mode 2 de la première variante ..................................................................... 61 Figure 14 : Déformée du mode 3 de la première variante .................................................................... 61 Figure 15 : Déformé du mode 1 de la deuxième variante ..................................................................... 63 Figure 16 : Déformé du mode 2 de la deuxième variante .................................................................... 63 Figure 17 : Déformé du mode 3 de la deuxième variante .................................................................... 63 Figure 18 : Déplacement maximal pour les deux variantes................................................................... 64 Figure 19 : Facteur d’amplification dynamique .................................................................................... 65 Figure 20 : Indexation des voiles du sous-sol ....................................................................................... 66 Figure 21 : Répartition régionale du vent au Maroc.............................................................................. 70 Figure 22 : Courbe du coefficient de réduction 𝛿.................................................................................. 73 Figure 23 : Plancher haut du 11éme étage ............................................................................................... 92 Figure 24 : Panneau de dalle à calculer ................................................................................................. 92 Figure 25 : Bandes d’appuis et bandes centrales ................................................................................... 93 Figure 26 : Répartition des moments entre les bandes sur appuis et les bandes en travée .................... 94 Figure 27 : Répartition des moments en porte-à-faux ........................................................................... 95 Figure 28 : Représentation suivant l’axe x du chargement à l’ELU ..................................................... 96 Figure 29 : Diagramme des moments selon l’axe x .............................................................................. 96 Figure 30 : Différents coefficients à affecter aux moments calculés dans la direction x ...................... 97 Figure 31 : Valeurs des moments du plancher-dalle dans la direction x .............................................. 97 Figure 32 : Représentation suivant l’axe y du chargement à l’ELU ..................................................... 99 Figure 33 : Digramme des moments selon l'axe y ................................................................................. 99 Figure 34 : Différents coefficients à affecter aux moments calculés dans la direction y .................... 100

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Figure 35 : Valeurs des moments du plancher-dalle dans la direction y ............................................ 100 Figure 36 : Ferraillage supérieur et inférieur du plancher dalle dans la direction x ............................ 104 Figure 37 : Ferraillage supérieur et inférieur du plancher dalle dans la direction y ............................ 104 Figure 38 : Répartition des ferraillages dans la dalle pleine .............................................................. 107 Figure 39 : Schéma de ferraillage inférieur du plancher haut du 11ème étage ..................................... 111 Figure 40 : Schéma de ferraillage inférieur du plancher haut du 11ème étage ..................................... 111 Figure 41 : Schéma de ferraillage supérieur du plancher haut du 11ème étage.................................... 112 Figure 42 : Schéma de ferraillage supérieur du plancher haut du 11ème étage.................................... 112 Figure 43 : Types d’armatures dans les voiles .................................................................................... 115 Figure 44 : Coupe verticale du voile périphérique ............................................................................. 118 Figure 45 : Indexation des voiles du 1er étage .................................................................................... 119 Figure 46 : Dimensions des potelets.................................................................................................... 119 Figure 47 : Coupe verticale du voile N°1 du noyau central ................................................................ 122 Figure 48 : Chevauchement des semelles............................................................................................ 123 Figure 49 : Schéma représentatif du ferraillage du radier .................................................................. 127 Figure 50 : Répartition du ferraillage dans le radier............................................................................ 129 Figure 51 : Schéma de ferraillage inférieur du radier.......................................................................... 132 Figure 52 : Schéma de ferraillage inférieur du radier.......................................................................... 132 Figure 53: Plan architectural du RDC ................................................................................................. 134 Figure 54 : Plan architectural du 8éme étage .................................................................................... 135 Figure 55 : Plan de coffrage du plancher haut du RDC ...................................................................... 136 Figure 56 : Plan de coffrage du plancher haut du 1er étage ................................................................. 137 Figure 57 : Plan de coffrage de plancher haut du 8éme étage ............................................................... 138

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Liste des tableaux Tableau 1 : Systèmes de planchers ........................................................................................................ 26 Tableau 2 : Avantages des planchers..................................................................................................... 28 Tableau 3 : Indicateurs de durabilité sélectionnés et valeurs limites proposées en fonction du type d'environnement et de la durée de vie exigée ........................................................................................ 29 Tableau 4 : Pré-dimensionnement de la dalle pleine ............................................................................. 33 Tableau 5 : Charge supportée par les planchers du Sous-sol ................................................................ 35 Tableau 7 : Charge supportée par le plancher de la terrasse ................................................................. 35 Tableau 6 : Charge supportée par les planchers des étages ................................................................... 35 Tableau 8 : Caractéristiques géométriques des poutres retenues .......................................................... 36 Tableau 9 : Détermination du coefficient (Lf / L0) ................................................................................ 39 Tableau 10 : Vérification de la distance entre le centre de masse et le centre de torsion...................... 50 Tableau 11 : Ratios des inerties et des masses pour les différents niveaux ........................................... 51 Tableau 12 : Valeurs du rétrécissement graduel en élévation .............................................................. 52 Tableau 13 : Valeurs de l’élargissement graduel en élévation ............................................................. 53 Tableau 14 : Période fondamentale suivant les directions x et y........................................................... 55 Tableau 15 : Facteur d’amplification dynamique .................................................................................. 55 Tableau 16 : Poids de chaque niveau de la structure ............................................................................. 56 Tableau 17 : Valeurs de la force affectée au sommet du bâtiment ........................................................ 57 Tableau 18 : Valeurs des efforts sismiques au niveau de chaque étage ................................................ 58 Tableau 19 : Résultats du calcul modal pour la première variante ........................................................ 60 Tableau 20 : Résultats du calcul modal pour la deuxième variante ...................................................... 62 Tableau 21 : Comparaison de la période et du poids des deux variantes .............................................. 64 Tableau 22 : Valeurs des efforts et des moments réduits dans les voiles du sous-sol ........................... 66 Tableau 23 : Pressions dynamiques de base des vents dans les différentes régions marocaines .......... 71 Tableau 24 : Variation du coefficient Kh selon la hauteur ................................................................... 72 Tableau 25 : Valeurs du coefficient Ks selon les régions ..................................................................... 72 Tableau 26 : Variation du coefficient 𝛿 selon la hauteur ...................................................................... 74 Tableau 27 : Valeurs limites de la pression dynamique corrigées ........................................................ 75 Tableau 28 : Pressions dynamiques normales et extrêmes selon les étages .......................................... 75 Tableau 29 : Valeurs calculées des pressions dynamiques maximales et minimales .......................... 76 Tableau 30 : Valeurs de coefficient γ0 ................................................................................................... 77 Tableau 31 : Action statique résultante par unité de longueur pour un vent normal ............................. 78 Tableau 32 : Action statique résultante par unité de longueur pour un vent extrême ........................... 79

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Tableau 33 : Calcul de la période propre, du coefficient θ et du coefficient β ...................................... 80 Tableau 34 : Action dynamique résultante par unité de longueur pour un vent normal ....................... 81 Tableau 35 : Action dynamique résultante par unité de longueur pour un vent extrême ...................... 82 Tableau 36 : Action dynamique résultante par unité de longueur pour un vent extrême ...................... 82 Tableau 37 : Action de renversement T par étages ............................................................................... 83 Tableau 38 : Comparaison des résultats des actions du vent et du séisme ............................................ 85 Tableau 39 : Vérification des déplacements inter-étages ...................................................................... 86 Tableau 40 : Vérification du déplacement latéral total du bâtiment...................................................... 87 Tableau 41 : Calcul de θr pour la vérification de la stabilité au renversement ..................................... 88 Tableau 42 : Ferraillage dans la direction x du plancher dalle .............................................................. 98 Tableau 43 : Ferraillage dans la direction y du plancher dalle ............................................................ 101 Tableau 44 : Ferraillage final dans la direction y du plancher dalle................................................... 102 Tableau 45 : Vérification du poinçonnement du plancher-dalle ......................................................... 105 Tableau 46 : Cartographie du ferraillage de la dalle pleine................................................................. 108 Tableau 47 : Ferraillage inférieur des appuis du plancher haut du 11éme étage ................................... 109 Tableau 48 : Ferraillage inférieur des panneaux du plancher haut du 11éme étage .............................. 109 Tableau 49 : Ferraillage supérieur des appuis du plancher haut du 11éme étage .................................. 110 Tableau 50 : Ferraillage supérieur des panneaux du plancher haut du 11éme étage ............................ 110 Tableau 51 : Prix des matériaux de construction (mise en œuvre comprise) ...................................... 113 Tableau 52 : Coût global des deux variantes ....................................................................................... 113 Tableau 53 : Aciers minimaux ............................................................................................................ 116 Tableau 54 : Paramètres de calcul d’un voile ...................................................................................... 116 Tableau 55 : Données géométriques et caractéristiques du voile périphérique ................................... 117 Tableau 56 : Détermination de l'épaisseur du radier au niveau du noyau ........................................... 124 Tableau 57 : Détermination de l'épaisseur du radier au niveau des poteaux périphériques ................ 125 Tableau 58 : Cartographies du ferraillage dans le radier ..................................................................... 128 Tableau 59 : Ferraillage inférieur des appuis du radier ...................................................................... 130 Tableau 60 : Ferraillage inférieurs des panneaux du radier................................................................. 130 Tableau 61 : Ferraillage supérieur des appuis du radier ..................................................................... 131 Tableau 62 : Ferraillage inférieurs des panneaux du radier................................................................. 131 Tableau 63 : Dimension minimale de la cote du poteau selon les critères .......................................... 139 Tableau 64 : Epaisseur minimal d’un mur porteur et enrobage selon les critères ............................... 139 Tableau 65 : Epaisseur minimal d’une dalle pleine et enrobage selon les critères............................. 140 Tableau 66 : Exigences en matière d'isolation contre les bruits aériens .............................................. 141 Tableau 67 : Descente de charge pour les poteaux.............................................................................. 142 Tableau 68 : descente de charge pour les voiles.................................................................................. 142 Tableau 69 : Epaisseur des voiles du PH du 16ème étage ..................................................................... 143

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Tableau 70 : Epaisseur des voiles du PH du 15ème étage ..................................................................... 143 Tableau 71: Epaisseur des voiles du PH du 11ème étage ...................................................................... 144 Tableau 72 : Epaisseur des voiles du PH du 10ème étage ..................................................................... 144 Tableau 73 : Epaisseur des voiles du PH du 6ème étage ....................................................................... 145 Tableau 74 : Epaisseur des voiles du PH du 3ème étage ....................................................................... 145 Tableau 75 : Diamètre des poteaux du sous-sol et du RDC ............................................................... 146 Tableau 76 : Poids propre des poutres dans le cas du PH du 4ème, 5ème et 6ème étage .......................... 147 Tableau 77 : Poids propre des consoles dans le cas du PH du 4ème, 5ème et 6ème étage ........................ 148 Tableau 78 : Poids propre des voiles dans le cas du PH du 4ème, 5ème et 6ème étage............................. 149 Tableau 79 : Poids propre des planchers dans le cas du PH du 4ème, 5ème et 6ème étage ....................... 150 Tableau 80 : Charges permanentes et charges exploitations au niveau de chaque étage .................... 151 Tableau 81 : Calcul des centres de torsion et de masse, et inertie du noyau du sous-sol et RDC ....... 152 Tableau 82 : Calcul des centres de torsion et de masse, et inertie du noyau du 1er ,2éme et 3éme étage 153 Tableau 83 : Calcul des centres de torsion et de masse, et inertie du noyau du 4 ème ; 5ème ; 6ème et 7èmeétage .............................................................................................................................................. 154 Tableau 84 : Calcul des centres de torsion et de masse, et inertie du noyau du 8ème étage .................. 155 Tableau 85 : Calcul des centres de torsion et de masse, et inertie du noyau du 9ème ; 10ème ; et 11ème étage .................................................................................................................................................... 156 Tableau 86 : Calcul des centres de torsion et de masse, et inertie du noyau du 12 ème ; 13ème ; 14ème ; 15ème et 16ème étage............................................................................................................................... 157

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Liste des symboles G : Charge permanente; Q : Charge d’exploitation; a : Epaisseur du voile ; d : Longueur du voile ; he : Hauteur libre de l’étage ; B : Air totale de la section ; Br : Section réduite ; e : Epaisseur de la dalle ; υ : Diamètre du poteau ; Nu : Effort normal à l’état limite ultime ; Ns : Effort normal à l’état limite de service ; Uc : Périmètre du contour défini au niveau du feuillet moyen ; fc28 : Résistance caractéristique à la compression du béton au 28° jour ; ft28 : Résistance caractéristique à la traction du béton au 28° jour ; fe : Limite élastique de l’acier ; σbc : Résistance de calcul à l’ELU du béton ; σsu : Résistance de calcul à l’ELU de l’acier ; γs : Coefficient de sécurité de l’acier ; γb : Coefficient de sécurité du béton ; R : Niveau sonore ; m : Masse de construction ; ρ : Poids volumique du béton ; H : Hauteur totale du bâtiment ; μ : Moment réduit ; α : Coefficient de réduction ; Z : Bras de levier ; V : Vitesse du vent ; q : Pression dynamique fonction de la vitesse du vent; qh : Pression dynamique agissant à la hauteur H au-dessus du sol ; q10 : Pression dynamique de base à 10m de hauteur ; Kh : Coefficient exprimant l’effet de la hauteur sur la pression de vent ; Ks : Coefficient exprimant l’effet du site sur la pression du vent ; Km : Coefficient exprimant l’effet du masque sur la pression du vent ; Ci : Action intérieure ; Ce : Action extérieure ; δ : Coefficient de réduction ; λ : Rapport de dimension ; qnormale: Pression normale du vent agissante sur un plancher ; qextrême : Pression extrême du vent agissante sur un plancher ; τ : Coefficient de pulsation ; ξ : Coefficient de réponse ; θ : Coefficient global dépendant du type de construction ; A : Coefficient d’accélération ; I : Coefficient de priorité ; ND1 : Niveau de ductilité du bâtiment ; S1 : Coefficient de site ; K : Coefficient de comportement ;

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ξ Ix et Iy r Δe Δlim Δg θr hn Wn Vx Vy σu lim Nu lim σu ρf d’ θ ⍴v ⍴h ⍴vmin ⍴hmin Mlim Af Ah Av λ lf lf/l0 St Sl lc Br ΦL ΦT σsol Srad Sradmin NTotal h γbéton. γterre γ0 ex ey N

: Coefficient d’amortissement ; : Inerties des voiles selon les directions sismiques respectivement x et y ; : Racine carrée du rapport de la raideur de torsion sur la raideur de translation ; : Déplacement inter-étages ; : Déplacement limite du bâtiment ; : Déplacement latéral total du bâtiment ; : Indice de stabilité au renversement; : Hauteur du niveau n ; : Poids des masses de la structure située au dessus et au niveau n ; : Force sismique suivant la direction x ; : Force sismique suivant la direction y ; : Contrainte limite ultime dans le voile ; : Effort de compression à l’ELU dans le voile ; : Contrainte dans la section suivant le cas de charge N et le moment sismique M ; : Pourcentage des armatures de flexion ; : Longueur du potelet; : Coefficient de comportement ; : Pourcentage des armatures verticales du voile ; : Pourcentage des armatures horizontales du voile ; : Pourcentage minimal des armatures verticales du voile ; : Pourcentage minimal des armatures horizontales du voile ; : Moment limite de fissuration systématique en flexion composée ; : Armatures de flexion dans les extrémités du voile ; : Armatures horizontales dans le voiles ; : Armatures verticales dans le voile ; : Elancement mécanique; : Longueur de flambement ; : Coefficient de flambement ; : Espacement des armatures longitudinales ; : Espacement des armatures transversales ; : Longueur critique ; : Section réduite ; : Diamètre des armatures longitudinales ; : Diamètre des armatures transversales ; : Capacité portante du sol ; : Surface du radier; : Surface minimale du radier ; : Charge totale transmise aux fondations ; : Epaisseur du radier ; : Densité du béton ; : Densité de la terre au-dessus du radier ; : Densité du sol ; : Excentricité suivant la direction x ; : Excentricité suivant la direction y ; : Efforts appliqués par le sol sur le radier.

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Liste des abréviations AFGC

: Association Française de Génie Civil;

BAEL

: Béton Armé aux Etats Limites;

BET

: Bureau d’étude;

CBS

: Concrète Building Structures;

CDG

: Centre de Gravité;

CQC

: Combinaison Quadratique Complète;

DTU

: Document Technique Unifié;

EF

: Eléments Finis;

ELU

: Etat Limite Ultime;

IGH

: Immeuble Grande Hauteur;

ISS

: Interaction Sol Structure;

LPEE

: Laboratoire Public des Essais et des Etude ;

NF

: Norme Française;

NV65

: Normes de vent 65;

Pp

: Poids propre;

PH

: Plancher haut;

Règle FB : Règle Feu Béton; PS90

: Parasismique 90;

RDC

: Rez-de-chaussée.

RPS2000 : Règlement Parasismique 2000 ; RSA

: Robot Structural Analysis.

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Introduction

Casablanca propulse le Maroc vers l'avenir. C’est ainsi que dès 1912, les architectes ont fait de Casablanca une ville modèle, surprenante par sa beauté architecturale.

Cependant, le surpeuplement de la ville a engendré sa densification et une augmentation en terme de besoin en logements, ce qui a imposé l’évolution du bâti. L’une des solutions adoptées est la tendance vers la « verticalisation», d’où la multiplication des tours considérées comme des défis sur les plans, techniques et architecturaux.

Les tours sont particulièrement attrayantes, notamment pour les villes encombrées, elles permettent la libération de l’espace au sol, le dégagement des vues étendues et favorisent l’échange. Ainsi, la verticalisation est une solution à l’étalement urbain, et une opportunité aux ambitions de surpassements techniques, ce qui ne peut que contribuer à la mise en valeur de la ville.

Le Maroc a lancé divers projets de grande envergure sur la totalité du territoire visant à promouvoir le développement et l’économie du pays. En raison de la grande diversité qu’offre les nouvelles méthodes de construction qui existent aujourd’hui, les maîtres d’ouvrage visent un compromis entre l’aspect architectural, la stabilité de la structure, la rapidité d’exécution et l’optimisation du coût. Ainsi, notre mission, au sein du bureau d’études Pyramide ingénierie, se divise en plusieurs parties : premièrement le choix de contreventement le plus fiable pour notre structure, deuxièmement le choix des variantes de planchers qui conviennent le mieux à notre projet , et finalement, le dimensionnement de la structure du bâtiment tout en tenant compte des différentes caractéristiques du sol et de la région dans le cadre d’une étude statique, sismique, de vent et enfin l’estimation du montant global de deux types de plancher.

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Chapitre 1 : Introduction générale

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1.1

Présentation générale de projet : Le projet Anfa clubs est situé dans le quartier Casa Anfa, bordé par le CAFC au Nord,

Anfa Park à l’Ouest, le boulevard de l’Aéropostale au Sud et enfin le boulevard Omar El Khayyâm à l’Est.

Figure 1 : Plan de situation de projet

La structure du projet définit un grand parc épais et complexe composé de bâtiments aux façades végétales créant autant de jeux mimétiques avec la nature omniprésente, associé à trois tours résidentielles (R+16) et d’un ensemble de résidences (R+4), une tour de bureaux (R+12) ainsi que des commerces donnant sur une place publique avec parking enterré.

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Figure 2 : Perspective en 3D de l’ensemble résidentiel Le projet est conçu par l’un des plus avant-gardistes des architectes européens, la Maison Edouard François. Quant aux études techniques, celles-ci sont menées pour le compte du maître d’ouvrage Yassmine Signature Anfa Clubs et effectués par BET Pyramide Ingénierie. La structure à étudier dans notre projet est un immeuble en béton armé composé d’un sous-sol et 16 étages. Le bâtiment est destiné à recevoir : -

Le sous sol réservé pour des parkings de voitures.

-

Le RDC dédié aux commerces.

-

Le reste des étages comportant des plateaux d’habitation.

Quelques plans architecturaux sont joints dans l’annexe 1.

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1.2

Généralités : 1.2.1 Généralités sur les immeubles de Grande Hauteur « IGH » : L’essor des bâtiments de grande hauteur en béton armé est étroitement lié au

développement des connaissances théoriques de l’ingénieur, provoqué en grande partie par la pression constante des architectes et maîtres d’ouvrage en quête de formes inédites. L’évolution dans le concept des IGH a été accompagnée de l’évolution générale de la technique de calcul, marquée d’une manière spectaculaire par le développement d’ordinateurs puissants et de logiciels très perfectionnés en termes de modélisation et de calcul. Dans ce qui suit, nous ferons le point de la situation concernant la structure de résistance des IGH, et nous donnerons quelques exemples de bâtiments-tours exécutés dans le monde. a. Système de contreventement dans les IGH : 

Portiques :

Les portiques en béton armé, utilisés fréquemment entre les deux guerres mondiales, ont connu un essor remarquable après la découverte de méthodes de calcul simplifiées. Cette structure continue d’être utilisée pour des immeubles de faible et moyenne hauteur. Cependant elle devient onéreuse et est de conception lourde pour des bâtiments de plus de 10 à 15 niveaux. 

Refends linéaires :

Au fur et à mesure que la nécessité de construire des immeubles de plus en plus hauts se faisait sentir, les portiques ont commencé à être remplacés par des refends disposés au droit des cages d’escalier et des ascenseurs. Les refends linéaires se sont avérés satisfaisants du point de vue économique pour des immeubles ne dépassant pas 20 à 25 niveaux.



Structures mixtes à refends-portiques :

Dans certains cas où les refends ne suffisent plus à assurer le contreventement, une liaison avec des portiques permet d’augmenter leur capacité de résistance. Le calcul manuel est laborieux mais les avancées informatiques ont rendu possible l’étude d’exécution de telles structures. Les difficultés d’exécution dues à la complexité de la structure de résistance confèrent à ce type de construction un caractère assez limité.

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

Noyau central :

Les limites des structures comprenant des refends se sont faites sentir dès que les bâtiments-tours ont été conçus pour l’usage de bureaux. Les premiers à chercher de nouvelles structures ont été les ingénieurs américains, obligés par les architectes à dégager l’espace utile des immeubles. Pour ce faire, les américains ont pensé à concentrer les services (ascenseurs, escaliers, toilettes) dans un noyau central, laissant un grand espace libre sans cloisons, et muni d’une installation d’air conditionné. On obtient la structure type « Noyau central », celui-ci assurant le contreventement du bâtiment, tandis que les poteaux, sur la périphérie, ne sont destinés qu’à transmette des charges verticales aux fondations. Un exemple de ce type de structure est la Tour de Nobel à Puteaux.

Figure 3 : Tour de Nobel à Puteaux

Toutefois, les structures à noyau central continuent d’avoir un emploi limité en Europe à cause de l’appréhension qu’ont les architectes européens à augmenter les dimensions en plan, la limite de hauteur étant parfois imposée par la déformation du sommet. En tout état de cause, le noyau central reste économique jusqu’à 50-60 niveaux ; son exécution est aisée grâce au coffrage glissant. 

Structures mixtes noyau central-façade :

Une augmentation très importante de la capacité de résistance des bâtiments-tours est obtenue en faisant participer la façade au contreventement. La façade devient un élément structural, généralement composé de pièces préfabriquées en béton armé ou en acier. Dans certains cas, une façade structurale permet, grâce à sa rigidité importante, d’équilibrer plus de la moitié des efforts produits par le vent (ou le séisme). Aux Etats-Unis, L’ex - World Trade Center a été conçu suivant ce principe. D’un point de vue économique, les limites de ce type de structure sont atteintes vers 100 à 120 étages.

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Figure 4 : WORLD TRADE CENTER b. Différentes types de planchers utilisés dans les IGH : Les planchers ou les dalles se composent de trois parties distinctes :  la partie portante  le revêtement  le plafond La partie portante doit résister aux charges transmises par le poids propre et aux surcharges prévues par les règlements en vigueur. Le poids propre comprend, outre le poids de l'élément porteur lui-même, le poids du revêtement et celui du plafond. Les surcharges admissibles, dans le calcul des planchers, sont fixées par la norme NF P 06-001 et NF P 06004 du règlement BAEL 91 Révisé 99 [1]. Le choix d'un système de plancher approprié est une décision économique importante pour les immeubles de grande hauteur. Ce choix dépend de plusieurs paramètres, parmi lesquels on trouve : 

L’utilisation du bâtiment : Dans le cas des bâtiments résidentiels, les dimensions des appartements permettent le rapprochement des poteaux et des voiles, diminuant ainsi les portées des dalles. Par contre, les immeubles modernes à différents usages nécessitent des espaces ouverts dépourvus d'éléments structurels.

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

La facilité et la rapidité de la construction jouent également un rôle dans la sélection du système de plancher.



Si le bâtiment est exposé à des forces horizontales, le plancher doit assurer la fonction de diaphragme (assez rigide pour la transmission des charges).

Type de dalle

Définition

Illustration

Plancher-dalle ou « dalle Plancher à sous-face horizontale, sans champignon » aucune retombée pour les poutres et s’appuyant directement sur les poteaux avec éventuellement un épanouissement de ces derniers en forme de chapiteau.

Plancher nervuré

Dalle pleine sur 2 appuis

Dalles alvéolées

Ensemble constitué de nervures (ou poutrelles) supportant des dalles de faible portée.

Dalle qui porte dans une seule direction, où les appuis sont généralement parallèles (poutre ou voile).

Eléments en béton armé ou précontraint, comportant des alvéoles longitudinales. Préfabriquées en usine, elles sont posées jointivement et clavées par un mortier de jointement.

Tableau 1 : Systèmes de planchers

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c. Résistance au feu : Nous allons consacrer ce chapitre aux dispositions prises contre le feu pour les IGH afin d’avoir des ordres de grandeur à prendre en considération lors du dimensionnement. En effet cette étude s’avère nécessaire du fait que notre structure a une hauteur supérieure à 50 m. La résistance au feu ne doit donc pas être prise à la légère. Les immeubles de grande hauteur sont traités dans le Code de la construction et de l’habitation français (applicable au Maroc) à travers les articles suivants : Article R. 122-9 « Pour assurer la sauvegarde des occupants et du voisinage, la construction des immeubles de grande hauteur doit permettre de respecter les principes de sécurité ci-après : - pour permettre de vaincre le feu avant qu'il n'ait atteint une dangereuse extension : l'immeuble est divisé en compartiments […], dont les parois ne doivent pas permettre le passage du feu de l'un à l'autre en moins de deux heures […] » Article R. 122-10 « Les compartiments […] ont la hauteur d'un niveau, une longueur n'excédant pas 75 mètres et une surface au plus égale à 2 500 mètres carrés. Les compartiments peuvent comprendre deux niveaux si la surface totale n'excède pas 2500 mètres carrés ; ils peuvent comprendre trois niveaux pour une surface totale de 2 500 mètres carrés quand l'un d'eux est accessible aux engins des services publics de secours et de lutte contre l'incendie. Les parois de ces compartiments, y compris les dispositifs tels que sas ou portes permettant l'accès aux escaliers, aux ascenseurs et monte-charge et entre compartiments, doivent être coupe-feu de degré deux heures. » Les dispositions constructives adoptées sont données en annexe 3.

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1.2.2 Hypothèses de calcul : a. Conception : Tout projet de construction passe par une phase de conception dans laquelle on définit les caractéristiques principales déterminant le comportement de la structure. Effectivement, un bâtiment bien conçu et mal calculé se comportera toujours mieux, face à des sollicitations extérieures, qu’un bâtiment bien calculé mais mal conçu. Une bonne conception garantit au moins les trois quart de la sécurité d’un ouvrage, elle est le fruit d’un travail d’équipe entre géotechniciens architectes et ingénieurs, qui est absolument nécessaire dès les premières esquisses. La conception doit viser à garantir un bon comportement de la structure. Pour y parvenir, le mot maître est la régularité, car les extravagances dans les formes ou dans le système porteur ont tendance à fortement amplifier les effets des sollicitations. Nous optons alors pour notre projet à deux types de contreventement : contreventement par noyau central et maillage de poteaux périphériques articulés, ou contreventement par voiles continus. Quant au type de plancher, on va étudier d’une part une dalle pleine, et d’autre part un plancher dalle pour les nombreux avantages qu’ils présentent :

Type de la dalle

Avantages    

Absence de poutres avec retombée, ce qui facilite, dans une certaine mesure, l’éclairage des locaux et le passage des canalisations ; Simplicité des coffrages ; Economie possible de faux-plafond ; Meilleure isolation acoustique.

   

Facile à calculer et à mettre en œuvre ; Economique ; Isolation acoustique ; Inertie thermique.

Dalle champignon

Dalle pleine

Tableau 2 : Avantages des planchers

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b. Caractéristiques des matériaux : 

Résistance caractéristique du Béton : Fc28=30 MPa.



Limite élastique des aciers : Fe= 500 MPa.



Contrainte de calcul du béton à l’ELU : σbc=17 MPa.



Contrainte de calcul de l'acier à l'ELU : σsu = 434.78 MPa.



Fissuration : Très préjudiciable. Vu que notre structure sera implantée à proximité de la mer, le béton subira plusieurs

agression des agents atmosphériques tels que le CO2, les Chlorures,….qui provoquent la dégradation et la réduction de la duré de vie de la structure. Pour cette raison, on a opté pour un béton qui répondra aux exigences prescrites dans le guide AFGC (Association Française de Génie Civil [7]) .Ces prescriptions sont regroupées dans le tableau suivant : Type d'environnement Durée de vie exigée / Catégorie d'ouvrage /

Corrosion induite carbonatation (e =30 mm)

Niveau d'exigence

Humide

par Corrosion induite par les chlorures (e = 50 mm) Exposition aux sels marins ou de déverglaçage [CL-] [CL-] faible forte

(HR>80%)

Immersion dans l’eau contenant de chlorures

De 50 à 100 ans Peau< 14

Bâtiment

Peau< 14

Niveau 3

Peau< 11 Dapp μl =0,372 Alors la section des armatures est donnée par les relations suivantes : La section des armatures tendues : Ast = La section des armatures comprimées : Asc = Ast +

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= 0,11 cm². = 23,56cm².

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 Détermination des pourcentages minimaux suivant les deux directions : -



Bandes sur appuis :



Amin rive(ox/oy)=(0,4/fe) l’ya h=(0,4/fe) l’xa h=(0,4/500) 0,675 0,2=1,08cm²



Amin travée1 (ox) = (0,4/fe) l’yt h= (0.4/500) 1,315 0,2 = 2,11cm².



Amin travée2 (ox) = (0,4/fe) l’yt h= (0,4/500) 1,02 0,2 = 1,63cm².



Amin travée (oy) = (0,4/fe) l'xt’ h=(0,4/500) 1,24 0.2 =1,97 cm².

Conclusion : Les sections d’aciers des bandes sur appuis dans le sens OX sont supérieures aux

sections minimales tandis que dans la direction OY les pourcentages minimaux ne sont pas vérifiés pour quelques sections, donc les nouvelles sections dans le sens OY sont :

Mu

b

D

μ

α

Z

A (cm²)

Choix du ferraillage

-3,75 -7,50 -13,90

2,775 0,675 0,675

0,18 0,18 0,18

0,025 0,202 0,374

0,031 0,285 0,617*

0,178 0,159

-6,95 -13,9

5,05 0,675

0,18 0,18

0,025 0,374

0.032 0.617*

0,178

0,97 0,73 1,34 1,79 1.34 -3,75 -7,12 -13,21 -8,34 -13,21 0,97 0,73 1,34 1,79 1,34 -3,75 -7,12 -13,21 -8,34 -13,21

2,43 1,02 1,02 3,77 1,315 2,775 0,675 0,675 5,05 0,675 2,43 1,02 1,02 3,77 1,315 2,775 0,675 0,675 5,05 0,675

0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18

0,007 0,013 0,024 0,086 0,019 0,025 0,192 0,355 0,030 0,355 0,007 0,013 0,024 0,009 0,019 0,025 0,192 0,355 0,030 0,355

0,009 0,016 0,030 0,113 0,023 0,031 0,268 0,578 0,038 0,578 0,009 0,016 0,030 0,001 0,023 0,037 0,268 0,578 0,038 0,578

0,167 0,155 0,172 0,178 0,178 0,178 0,138 0,177 0,138 0,173 0,167 0,155 0,172 0,178 0,178 0,161 0,138 0,177 0,138 0,177

4,85 10,81 Ast=1,08 Asc=23,56 8,99 Ast=1,08 Asc=23,56 4,83 2,03 2,03 7,49 2,61 4,85 10,18 21,95 10,82 21,95 4,83 2,03 2,03 7,49 2,61 5,84 10,18 21,95 10,82 21,95

6HA12 8HA14 2HA10 16HA14 6HA14 2HA10 16HA14 6HA12 4HA10 4HA10 7HA12 4HA10 5HA12 7HA14 14HA14 7HA14 14H114 6HA12 4HA10 4HA10 7HA12 4HA10 6HA12 7HA14 14HA14 7HA14 14HA14

Disposition Sup Sup Inf Sup Sup Inf Sup Inf Inf Inf Inf Sup Sup Sup Sup Sup Sup Inf Inf Inf Inf Inf Sup Sup Sup Sup Sup

Tableau 44 : Ferraillage final dans la direction y du plancher dalle

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-

Bandes centrales : 

La bande centrale du panneau de rive 1 :

On a Ay=45,64cm² et Ax=41 cm² Donc : Asup = Max [(41/ (5,64-2 1.315) ;(45.64/(6,40-2 1.24)] Pour Lx=6,40m = Max (13,62 ; 11.64)=13,62 10-4 Et : Ainf = Min [(41/ (5,64-2 1.315) ;(45,64/ (6,40-2 1,24)] = Min (13,62; 11,64) =11,64 10-4 D’où: Ainf/Asup = 11, 64/13, 62 =0, 85 > 0,25. 

OK

La bande centrale du panneau de rive 2 :

Ay= 45,64cm² et Ax=41 cm² Donc : Asup = Max [(41/ (5,64-2 1,20) ;(45,64/ (3,45-2 1,24)] Pour Lx=3,45 m = Max (12,38 ; 47,05)=12,38 10-4 Et : Ainf

= Min [(41/ (5,64-2 1,20) ;(45.64/ (3,45-2 1,24)] = Min (12,38; 47,05) =47,05 10-4

D’où: 

Ainf/Asup = 12, 38/47, 05 =0, 26 > 0,25.

OK

Conclusion: Les pourcentages minimaux des bandes centrales dans les sens OX et OY sont vérifiés.

On retient donc les sections qui nous avons déjà calculées.

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 Ferraillage :

Figure 36 : Ferraillage supérieur et inférieur du plancher dalle dans la direction x

Figure 37 : Ferraillage supérieur et inférieur du plancher dalle dans la direction y

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104

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7.1.2 Vérification du poinçonnement du plancher dalle : a. Vérification du poinçonnement : Au droit des appuis, il est impératif de vérifier le non-poinçonnement de la dalle sur le voile. C’est à dire que l’on souhaite vérifier que le voile ne transperce pas la dalle. Pour cela, la réaction Nu sur le voile doit vérifier la condition suivante :

γb Avec : Nu : Charge de calcul vis-à-vis de l’E.L.U h:

Epaisseur totale de la dalle (h=0,2 m)

Uc: Périmètre du contour défini au niveau du feuillet moyen Uc=2 (a+b+2 h)

/γb(KN)

Voiles

Nu (KN)

Voile1

3410,64

936

Voile2

3087,19

936

Voile3  Voile4   Voile5 

2853,24

936

7173,01

3834

331,37

378

Tableau 45 : Vérification du poinçonnement du plancher-dalle  Le poinçonnement n’est plus vérifié à l’exception du dernier voile.

Pour vérifier le poinçonnement soit : 

on augmente l’épaisseur de la dalle ;



on met des chapiteaux ;



on dispose des armatures transversales conformément à l’article A.5.1, 23 du BAEL 91 [1]. Pour notre cas, on choisira de mettre des armatures transversales conformément à

l’article A.5.1, 23 du BAEL 91 [1].

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105

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b. Calcul des armatures d’âme de poinçonnement : D’après les règles édictées en annexe A.5.1, 23 du BAEL 91 [1], les armatures d’âme de poinçonnement vérifient la relation suivante :

En flexion simple, et pour α= 90°. 

Calcul des armatures transversales au droit du poteau :

Pour notre cas, on choisira de mettre les armatures transversales (armatures d’âmes) au voisinage des appuis.



ϕt=8mm

At=0,305 cm²/ml

On disposera les armatures transversales sur un périmètre au-delà duquel le poinçonnement est vérifié.  -

Calcul du périmètre vérifiant le poinçonnement :

Pour les voiles 1 ; 2 et 3 : γb 3,5= Donc :

1,5

=19,45 m.

Si on suppose que Uc est le périmètre d’un rectangle on aura : b0= -

-0,5 =4,38 m.

Pour le voile 4 :

7,2 =  Uc = 40 m

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1,5 d’où :

b0=

– 0,5 = 9,5 m.

106

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7.2

Variante de dalle pleine :  Ferraillage de la dalle pleine : Pour déterminer le ferraillage de la dalle on va se baser sur les résultats de la

cartographie obtenus par le logiciel Robot dans les deux sens X et Y. On a choisi de faire cette étude pour le même plancher haut du 11ème étage que nous avons déjà étudié avec la variante plancher dalle. Pour cela on va tout d’abord répartir la dalle pleine de notre structure en zones afin de faciliter la procédure de ferraillage. En se basant sur la cartographie des sections des aciers, on divise notre dalle pleine en des panneaux avec une section d’acier maximal de calcul pour chaque zone.

Figure 38 : Répartition des ferraillages dans la dalle pleine

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107

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Les cartographies obtenues dans les deux directions sont les suivantes :

Sens X

Sens Y

A[-]

A[+]

Tableau 46 : Cartographie du ferraillage de la dalle pleine

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108

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Les résultats de calcul de ferraillage inférieur pour les appuis ainsi que les panneaux sont regroupés dans les tableaux suivants:

Sens(x)

Sens(y)

A (cm²)/m 2.99 0.83 1.42 0.98 1.81 1.60 2.71 2.07 0.83 1.29 1.43 0.92

Appuis 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

Choix du ferraillage 6HA8 4HA8 4HA8 4HA8 4HA8 4HA8 6HA8 6HA8 4HA8 4HA8 4HA8 4HA8

e (cm) 18 25 25 25 25 25 18 18 25 25 25 25

Tableau 47 : Ferraillage inférieur des appuis du plancher haut du 11éme étage

Sens(x)

Sens(y)

A (cm²)/m 2.24 2.24 0.16 0.98 1.32 1.34 1.88 1.73

Panneaux P1 P2 C1 C2 P1 P2 C1 C2

Choix du ferraillage 6HA8 6HA8 4HA8 4HA8 4HA8 4HA8 4HA8 4HA8

e (cm) 18 18 25 25 25 25 25 25

Tableau 48 : Ferraillage inférieur des panneaux du plancher haut du 11éme étage

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109

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Les tableaux suivants regroupent les résultats de ferraillage supérieur calculés : A (cm²)/m 13.50 6.19 8.97 3.62 8.73 4.22 6.12 5.04 5.36 1.67 8.26 4.48

Sens(x)

Sens(y)

Appuis 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6

Choix du ferraillage 7HA16 6HA12 8HA12 5HA10 8HA12 4HA12 6HA12 5HA12 5HA12 4HA8 8HA12 4HA12

e (cm) 14 18 12 20 12 25 18 20 20 25 12 25

Tableau 49 : Ferraillage supérieur des appuis du plancher haut du 11éme étage

Sens(x)

Sens(y)

A (cm²)/m 4.05 3.29 2.44 2.12 2.50 2.06 3.82 4.08

Panneaux P1 P2 C1 C2 P1 P2 C1 C2

Choix du ferraillage 4HA12 3HA12 6HA8 6HA8 6HA8 6HA8 5HA10 4HA12

e (cm) 25 10 18 18 18 18 20 25

Tableau 50 : Ferraillage supérieur des panneaux du plancher haut du 11éme étage

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110

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 Sens X :

6HA8 /e=18

4HA8 /e=25

6HA8/e=18 4HA8/e=25

²

Figure 39 : Schéma de ferraillage inférieur du plancher haut du 11ème étage

 Sens Y : 6HA8/e=18

4HA8/e=25

4HA8/e=25

4HA8/e=25

Figure 40 : Schéma de ferraillage inférieur du plancher haut du 11ème étage

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111

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 Sens X :

7HA16/e=14 6HA12/e=18

6HA8/e=18

5HA10/e=20

8HA12/e=12 4HA12/e=25

4HA12/e=25 Figure 41 : Schéma de ferraillage supérieur du plancher haut du 11ème étage

 Sens Y : 6HA12/e=18

5HA10/e=20

5HA12/e=20

4HA8/e=18 5HA12/e=20

4HA8/e=18 4HA12/e=25

4HA12/e=25

4HA12/e=25 Figure 42 : Schéma de ferraillage supérieur du plancher haut du 11ème étage

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112

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7.3

Etude du coût des deux variantes : Dans la présente partie, on s’intéresse a comparer économiquement les deux variantes

de dalles : la dalle pleine et plancher dalle. Le calcul de prix sera délimité uniquement aux panneaux déjà étudiés. L’estimation du coût des dalles se fera sur la base du tableau récapitulatif de quantités données par le biais du logiciel ROBOT BAT. Les prix des matériaux de construction connaissent beaucoup de fluctuations. Ne cherchant à établir qu’un coût estimatif, nous considérerons des valeurs moyennes, incluant la mise en œuvre, comme le montre le tableau qui suit :

Matériaux

Prix HT (DH)

Béton par m3

1300 Dh/m3

Armatures HA500 /Kg

12 Dh/Kg

Tableau 51 : Prix des matériaux de construction (mise en œuvre comprise) En considérant les quantités trouvées, on obtient les résultats du tableau suivants :

Béton Variantes

Dalle pleine Plancher dalle

Quantité [m3]

Aciers Totale [DHs]

Masse [Kg]

22,2

Prix unitaire [DHs] 1300

28858,752

22,2

1300

28858,752

Totale Totale [DHs]

[DHs]

1033,92

Prix unitaire [DHs] 12

12407,04

41265,79

2065,70

12

24788,40

53647,15

Tableau 52 : Coût global des deux variantes

On remarque que pour la variante plancher dalle, le coût est nettement plus élevé. Cependant, les avantages qu’offre ce type de dalle, peut expliquer le fait qu’on tolère une augmentation dans le coût total. Donc la structure en dalle pleine est plus avantageuse en terme de coût en réalisant un gain d’environ 30% par rapport au plancher dalle.

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113

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Chapitre 8: Ferraillage des éléments structuraux

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114

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8.1

Dimensionnement des éléments de contreventement de la variante retenue : On va détailler le calcul de ferraillage du voile V3 du 1er étage qu’on a fait selon le DTU 23.1 (applicable aux murs en béton banché mais aussi aux constructions situées dans des zones sujettes au séisme), le règlement RPS 2000 [2] ainsi que les règles PS92 [3].

8.1.1 Méthode de calcul : a. Notations : -

a : Epaisseur du voile.

-

d : Longueur du voile.

-

L : Hauteur libre du voile.

-

Lf : Longueur de flambement. b. Conditions d’application: Le domaine de validité est déterminé par les paramètres suivants : 

La longueur du voile ≥ 5 fois son épaisseur ;



Epaisseur du voile > 10 cm ;



Elancement mécanique est au plus égale à 80 ;



La caractéristique du béton à 28 jours est au plus égale à 40 MPa.

Ces conditions sont vérifiées pour notre structure. c. Principe de ferraillage : Du fait du mouvement sismique, des efforts horizontaux se développent dans la structure. Les voiles sont donc soumis à la flexion qui crée de la traction dans les membrures verticales des voiles. Un voile de contreventement étant soumis alors au torseur (N, T, M) à sa base, la détermination des sections d’acier consiste à vérifier trois types d’armatures (voir figure ci-contre) : Figure 43 : Types d’armatures dans les voiles

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115

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 Af désigne les aciers de flexion, disposés aux extrémités du voile calculé en flexion composée sous N et M.  Ash désigne les tirants horizontaux répartis.  Asv désigne les tirants verticaux répartis, pour reprendre les contraintes de cisaillement. d. Aciers minimaux:

Pour chacun des ferraillages verticaux et horizontaux, on a des espacements maximaux à ne pas dépasser et aussi la section minimale qui doit être assurée suivant chaque direction (voir le tableau 52).

Tableau 53 : Aciers minimaux Les sections d'armatures correspondent au pourcentage et doivent être réparties par moitié sur chacune des faces de la bande de mur considérée. e. Effort de compression à l’ELU :

α

Tableau 54 : Paramètres de calcul d’un voile

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116

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f. Contraintes ultimes et limites : -

La contrainte limite ultime vaut :

-

La contrainte ultime est :

σ

8.1.2 Calcul du ferraillage des voiles périphériques : a. Données géométriques et caractéristiques du voile étudié : Le tableau suivant résume les données géométriques et les caractéristiques du voile 3 du 1er étage :

a(m)

d(m)

L(m)

Lf/L0

θ

fc28(MPa)

Fe(MPa)

σbc (MPa)

As (cm²)

0.4

2,00

2,96

0,8

1

30

500

17

16

Tableau 55 : Données géométriques et caractéristiques du voile périphérique b. Calcul de la contrainte limite : L’élancement est définie par :

λ = lf √

Puisque :

α = 0,85/1+0,2 (λ/35)² = 0,8

λ 1.25*M01  Mt1+0,5*(14,22+41,28) >1,25*35,55 Mt1 > 16, 69 T.m/ml.



Moment en travée 2 : Mt2= -0,5 (M01 ; M02)  Mt2=-20,64 T.m/ml.

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158

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

Suivant y :

Max (-0,5M01, pl²/2)

2,5

-0,5max (M01, M02)

Mt1

Mt2

Mt3

Mt4

8,4

5,64

5,64

8,4



M01=



Moment du porte-à-faux : Pl²/2= 1,23*2,5²/2 = 3,84 T.m/ml.

2,5

Pl²/8=1,23*(8,4)²/8 = 10,85 T.m /ml= M04.

Donc : Le moment sur appui de rive est : max (-0.5M01, pl²/2)= -5,43 T.m /ml. 

M02 =Pl²/8=1,23*(5,64)²/8=4,9T.m/ml=M03. Le moment sur appui intérieur est : -0.5 max (M01, M02) = -5,43T.m/ml.



Moment en travée 1 et 4 : Mt1 + (Mw+Me)/2 > 1,25 M01.

Donc : Mt1 + 0,5*(5,43+5,43) > 1,25*10,85 Mt1 > 8,13 T.m/ml de même Mt4 > 8,13 T.m/ml. 

Moment en travée 2 et 3 Mt2 + (Mw+Me)/2 > 1,25 M02.

Donc : Mt2 + 0,5*(5,43+5,43) > 1,25*4,9 Mt2 > 0,70 T.m/ml de même Mt3 > 0,70 T.m/ml.

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159

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 Détermination des moments par méthode simplifiée : 



Suivant x :

Appui 0 :

Panneau de rive 1 (de longueur 5,64 m)



Appui1 :

Panneau de rive 1 (de longueur 5,64m)

Mtotal= -14,22 T.m répartie en 0,38 en demi-bande d’appui= -5,40 T.m 0,24 en demi-bande central= -3,41 T.m

Mtotal= -41,28 T.m répartie en 0,38 en demi-bande d’appui= -15,69 T.m 0,24 en demi-bande central= -9,91 T.m





Panneau de rive 2 (de longueur 5,64m)

Mtotal= -14,22 T.m répartie en 0,38 en demi-bande d’appui normal = -5,40 T.m 0,24 en demi-bande du porte à faux= -3,41 T.m 0,19 en demi-bande d’appui libre= -2,70 T.m

Panneau de rive 2 (de longueur 5,64 m)

Mtotal= -41,28 T.m répartie en 0,38 en demi-bande d’appui normal = -15,69 T.m 0,24 en demi-bande du porte à faux= - 9,91T.m 0,19 en demi-bande d’appui libre= -7,84 T.m

Travée 1 : Travée 1 : 

Panneau de rive 1 (de longueur 5,64 m) 

Mtotal= 16,69T.m répartie en 0,3 en demi-bande d’appui= 5,01 T.m 0,4 en demi-bande central= 6,68 T.m 

Panneau de rive 1 (de longueur 5,64 m)

Mtotal=-20,64 T.m répartie en 0,3 en demi-bande d’appui= -6,192 T.m 0,4 en demi-bande central= -8,26 T.m

Panneau de rive 2 (de longueur 5,64 m) 

Mtotal= 16,69 T.m répartie en 0,3 en demi-bande d’appui normal= 5,01 T.m 0,4 en demi-bande du porte à faux=6,68 T.m 0,15 en demi-bande d’appui libre= 2,50 T.m

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Panneau de rive 2 (de longueur 5,64 m)

Mtotal= -20,64 T.m répartie en 0,3 en demi-bande d’appui normal= -6,192 T.m 0,4 en demi-bande du porte à faux= -8,26 T.m 0,15 en demi-bande d’appui libre= -3,1T.m

160

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Suivant y :







-

Appui 0 :

Panneau intermédiaire (de longueur 6,4 m)



Appui 1 :

Panneau intermédiaire (de longueur 6,4 m)

Mtotal= -5,43 T.m/ml *6,4= -34,75 T.m

Mtotal= -5,43 T.m/ml *6,4= -34,75 T.m

répartie en

répartie en :

0,4 en demi-bande d’appui= -13,9 T.m

0,38 en demi-bande d’appui= -13,21 T.m

0,2 en demi-bande central= -6,95 T.m

0,24 en demi-bande central= -8,34 T.m

Porte à faux (de longueur 3,45 m)



Porte à faux (de longueur 3,45 m)

Mtotal= -5,43T.m/ml * 3,45= -18,73 T.m

Mtotal= -5,43T.m/ml * 3,45= -18,73 T.m

répartie en

répartie en:

0,4 en demi-bande d’appui= -7,50 T.m

0,38 en demi-bande d’appui= -7,12 T.m

0,2 en demi-bande du porte à faux= -3,75 T.m

0,24 en demi-bande du porte à faux= -4,50 T.m

Travée 1 : 

Panneau intermédiaire (de longueur 6,4 m)

Mtotal=0,70 T.m/ml * 6,4=4,48 T.m répartie en 0,3 en demi-bande d’appui= 1,34 T.m 0,4 en demi-bande central= 1,79 T.m 

Porte à faux (de longueur 3,45m)

Mtotal=0,70 T.m/ml * 3,45= 2,42 T.m répartie en 0,3 en demi-bande d’appui= 0,73 T.m 0,4 en demi-bande du porte à faux= 0,97 T.m

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161

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Annexe 9 : Durabilité du béton

Les bétons sont constitués de ciment, de granulats et d’eau. Ils peuvent éventuellement contenir des additions minérales et des adjuvants. Le ciment, qui représente de l’ordre de 10 % du volume des bétons usuels, est constitué essentiellement de clinker obtenu à partir de la cuisson vers 1450 °C d’un mélange de 80 % de calcaire et de 20 % d’argile. Selon la teneur en clinker et autres constituants, cinq types de ciment courant sont définis par la norme NF EN 197-1 [NF EN 197-1, 2001]. Parmi ces ciments, le plus communément utilisé est le ciment Portland ordinaire qui est essentiellement composé de : -

Silicate tricalcique, 3CaO. SiO2 noté C3S ;

-

Silicate bi-calcique, 2CaO. SiO2 noté C2S ;

-

Aluminate tricalcique, 3CaO. Al2O3 noté C3A ;

-

Alumino-ferrite tétra-calcique, 4CaO. Al2O3.Fe2O3 noté C4AF,

Qui sont les composants du clinker, auxquels est ajouté du gypse, CaSO4.2H2O pour la régulation de la prise. Lors de l’hydratation du béton, les réactions exothermiques donnent naissance notamment au silicate de calcium hydraté CSH et la portlandite Ca(OH) 2.

1. Notion de la durabilité : Selon la norme NF X 50-501, la durabilité est définie comme «l'aptitude d’une entité à accomplir une fonction dans des conditions données d’utilisation et de maintenance, jusqu’à ce qu’un état limite soit atteint». La durabilité d’un ouvrage dépend de nombreux paramètres dont la qualité de sa conception, la qualité des matériaux et des produits utilisés, la qualité des dispositions constructives de la réalisation de l’ouvrage et de la mise en œuvre des produits ainsi que des diverses conditions d’usage, d’exploitation et de maintenance.

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2. Causes de dégradation du béton : Les dégradations peuvent être d’ordre chimique, mécanique ou physique. 

Les dégradations d’origine chimique concernent la carbonatation, la réaction alcali-silice, l’attaque des chlorures…



Les dommages d’ordre mécanique sont causés par les chocs, l’érosion, l’abrasion…



Les anomalies à l’origine d’une action physique sont provoquées par la variation thermique (dilatation différenciée) ou par l’action du cycle gel-dégel…

Il est convenable de signaler que la porosité du béton joue un rôle primordial dans l’acte de permettre ou non la pénétration de certains éléments comme le dioxyde de carbonate chlorure, l’eau…ainsi, il est nécessaire de bien comprendre ce concept puisque la durabilité du béton est en cause.

3. Porosité du béton : La porosité du béton et de la pâte de ciment hydraté gouverne de nombreuses propriétés du béton : -

Presque toutes les caractéristiques mécaniques ;

-

Toutes les perméabilités (eau, ions, gaz) ;

-

Durabilité.

Plus la porosité diminue, plus les propriétés mécaniques augmentent et plus la perméabilité diminue. Ainsi, Les bétons faiblement poreux sont en général plus durables puisque leur faible perméabilité retarde la pénétration de l'eau, et des autres agents potentiellement agressifs (sulfates, CO2, Cl-, etc.)

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4. Différentes pathologies des bétons : 4.1 Phénomène de Carbonatation : a. Mécanisme réactionnel : Les armatures du béton armé sont passivées, c'est-à-dire recouvertes d'une couche protectrice d'oxydes, dans un milieu basique de pH environ égal à 13 comme dans la solution interstitielle du béton. Le dioxyde de carbone, présent dans l'atmosphère en faible proportion, 0,035 % en volume, se dissout dans l'eau et forme l'acide H2CO3.Ce dernier réagit avec la portlandite pour former des carbonates de calcium qui précipitent selon la formule suivante : Ca (OH) 2 + CO2 + H2O  Ca2+ + CO- 3 + 2H++ 2OH-  CaCO3 + 2H2O.

Figure :Mécanisme de Carbonatation de Ca(OH)2 Par conséquent, Le milieu basique (pH 12 à 13) se trouve progressivement modifié par la neutralisation de l’alcalinité du ciment pour atteindre un pH de l’ordre de 9, n’assurant plus la protection des armatures et entraînant une dé-passivation de l’acier (destruction de la couche de passivation), ce qui développe une réaction d’oxydation à la surface des armatures.

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b. Paramétre accentuant le phénoméne de carbonatation : 

Humidité : La vitesse de carbonatation est maximale pour une humidité relative de l’ordre de 60 % et pratiquement nulle en atmosphère sèche ou pour des bétons complètement satures en eau.



Structure poreuse :

Plus le béton est poreux, la migration du CO2 est élevé et donc

accélère l’échéance de dépassivation des armatures. 

Formulation du béton : Nature et dosage en ciment, dosage en eau sont des paramètres influents sur la pénétration du CO2 libre dans la partie d’enrobage des aciers. c. Recommandation pour la prévention contre la carbonatation du béton :

De nombreuses études ont démontré que la migration du dioxyde de carbone à travers la texture poreuse du béton est significativement réduite lorsque la compacité du béton d’enrobage est augmentée. La porosité totale du béton et la distribution de la taille des pores sont donc les paramètres déterminants sur la diffusion du dioxyde de carbone. Ce béton peu poreux est obtenu par : 

Réduction du rapport E/C :

L’augmentation

de

la

compacité

est

obtenue en particulier en réduisant le rapport E/C. Ce rapport conditionne la perméabilité

du

béton

ainsi

que

l’interconnexion du réseau poreux et par conséquent, la vitesse et la possibilité de diffusion des gaz et des ions dans le béton. 

Ajout du calcaire :

Des études ont confirmé l’effet de l’ajout de calcaire sur la porosité du béton et sur leur durabilité en général. Suite à l’ajout de ces fillers, Il en résulte un remplissage des vides entre les particules de ciment, en améliorant la compacité du béton. Cet effet permettrait une réduction de la porosité capillaire (et donc de la perméabilité) et par conséquent une augmentation des résistances chimiques envers le milieu agressif. H.EL HAZZAT / S.AMAR

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4.2 Phénoméne de pénétration des chlorures: a. Mécanisme réactionnel : L’action des chlorures se traduit par la pénétration des ions chlorures par diffusion ou migrerpar capillarité à l’intérieur du béton, franchir la zone d’enrobage, atteindre les armatures, et provoquer des corrosions par mécanisme de dissolution du métal suivant une réaction d’oxydoréduction,on distingue d’abord une corrosion par piqures puis généralisé à toute la surface de l’acier. NB: on définit un seuil critique [Cllibres]critique = 0,4% par rapport à la masse de ciment soit 0,04 à 0,1% par rapport à la masse de béton , une concentration au-delà de cette valeur donne naissance à la corrosion des aciers. b. Paramétre accentuant le phénoméne de pénétration des chlorures: La corrosion induite par la pénétration des chlorures est donc fonction de : -

La quantité initiale de chlorures dans le béton ;

-

L’exposition

des

parements

aux

chlorures et à l’ea ; -

La

qualité

du

(compacité),

et

béton

en

place

notamment

en

parement…

4.3 Phénomène d’alcali-réaction : a. Mécanisme réactionnel : La pâte de ciment d’un béton contient des vides de différentes tailles qui sont pour une part remplis d’air et pour l’autre part, remplis d’eau. Cette solution interstitielle est fortement basique et chargée en ions, notamment en alcalins (ions Na+ et k+). Certaines phases minérales siliceuses constituant les granulats sont instables chimiquement dans un tel milieu basique. Dans certaines conditions, cette instabilité conduit à une réaction chimique entre les granulats et la solution interstitielle ainsi qu’à la formation de produits plutôt amorphes de types gel.

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Trois conditions sont nécessaires pour amorcer et entretenir les réactions de ce phénomène exceptionnel. Il faut que simultanément :  L’environnement soit fortement humide ;  La teneur en alcalins solubles dans la solution interstitielle soit élevée et dépasse un seuil critique ;  Existence dans le béton de la silice réactive en quantité suffisante (apportée par des granulats potentiellement réactifs). Par conséquent, il se forme un gel gonflant qui peut provoquer, en particulier, au cœur du béton, des déformations et une microfissuration du matériau sous forme de faïençage, des colorations le long des fissures, des éclatements de béton.

b. Recommandation pour la prévention contre l’alcali réaction du béton : Les recommandations relatives à la prévention contre les phénomènes d’alcali-réaction font l’objet d’un fascicule édité par le LCPC en juin 1994 intitulé:

Catégorie de l’ouvrage (Type I à III) Détermination du niveau de prévention à atteindre (A,B ou C) Les démarches préventives Vérification de la formulation prévue pour le béton

La classe d’exposition du béton à l’environnement climatique. (de 1 à 4)

« Recommandations pour les préventions des désordres dus à l’alcali réaction» La démarche préventive concernant l’alcali-réaction se fait en 2 temps :

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•

Catégorie de l’ouvrage :

•

Classe d’exposition :

•

Niveau de prévention :

Niveaux de prévention alcali-réaction : -

Niveau A : Pas de précaution particulière

-

Niveau B : Précautions particulières 

Granulats NR ;



Bilan des alcalins satisfaisant ;



Formulation avec références d’emplois ;



Formulation avec présence d’additions minérales inhibitrices en proportion suffisante ;



Granulats PRP avec conditions



Essai de performance satisfaisant (NF P 18-454).

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particulières satisfaites ;

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-

Niveau C : Précautions exceptionnelles, 

Granulats NR ;



Granulats PRP avec conditions particulières satisfaites ;



Essai de performance satisfaisant (NF P 18-454 et FD P 18 456).

En suivant ces démarches, le phénomène d’alcali-réaction est parfaitement maitrisé tout en permettant de prévenir tout risque d’alcali-réaction dans les bétons et éviter ainsi tout désordre.

1.4 Action des sels de déverglaçage : La cause principale des dégradations de surface pouvant résulter de la diffusion des sels de déverglaçage dans les capillaires du béton est un accroissement des pressions osmotiques. La chute de température de surface, due à la quantité de chaleur consommée pour provoquer la fusion de la glace, amplifie les effets du gel dans la zone du béton proche de la surface. La peau du béton va donc se refroidir brutalement. Mais ce phénomène est rarement générateur d’un écaillage, car les sels de déverglaçage sont répandus dans la plupart des cas à titre préventif sur les ouvrages, pour garantir la sécurité des usagers.  Action des cycles gel-dégel : a. Mécanisme réactionnel : Le béton contient toujours de l’eau non combinée, une partie de cette eau gèle dès que la température descend de quelques degrés en dessous de 0 °C. Dans la zone atteinte par le gel, des cristaux de glace se forment dans les plus gros capillaires, créant un déséquilibre thermodynamique qui va déclencher une migration de l’eau des capillaires les plus fins vers les capillaires dans lesquels l’eau est gelée. C’est l’accroissement des pressions hydrauliques dans les capillaires, engendré par ces mouvements de l’eau interne non gelée vers les « fronts de congélation », ainsi que les pressions osmotiques créées par les différences de concentrations en sels dissous entre l’eau située à proximité de l’eau gelée et celle non gelée qui sont considérés aujourd’hui comme la cause principale des dégradations. Ces pressions peuvent localement fissurer la pâte de ciment si elles sont supérieures à la résistance à la traction de la pâte. Ce sont les modifications alternées de température qui après un certain nombre de cycles peuvent dégrader le béton. Les H.EL HAZZAT / S.AMAR

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dégradations dépendent de la vitesse de descente en température, du nombre de cycles et de la durée du gel. b. Exemple de dégradation : La dégradation du béton occasionnée par le gel peut être de deux types : 

Une microfissuration répartie dans la masse du béton (feuilletage parallèle aux parois) provoquée par un mécanisme de gel interne;



Un délitage de la zone superficielle (dégradation superficielle), appelé écaillage, sous l’effet conjugué des cycles de gel-dégel et des sels de déverglaçage.

Ces deux formes de dégradation peuvent se produire simultanément ou de manière indépendante, elles peuvent affecter la durabilité de la structure et en particulier la pérennité architecturale des ouvrages. c. Recommandation pour la prévention contre le gel du béton : Les principes de prévention permettant d’assurer la durabilité des bétons durcis en ambiance hivernale reposent sur les constatations suivantes : Le béton résiste d’autant mieux que : 

Sa compacité et sa résistance mécanique, en particulier en traction, sont élevées ;



Son degré de saturation en eau est faible;



Il est imperméable et ne se laisse pas saturer par les sels de déverglaçage;



Le réseau de bulles d’air est adapté à la quantité d’eau gelable.

Ces recommandations permettent de : 

Maîtriser les agressions pouvant résulter des cycles de gel-dégel en présence ou non de sels de déverglaçage;



Formuler et confectionner des bétons durables en ambiance hivernale, en utilisant des granulats non gélifs.

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Références  Bibliographie : -

[1] BAEL 91: Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et des constructions.

-

[2] RPS 2000 : Règlement parasismique marocain applicable aux bâtiments.

-

[3] NFP 06-013 : Règles PS françaises applicables aux bâtiments, dites Règles PS 92.

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[4] NV65 : Règles définissant les effets de la neige et du vent sur les constructions et annexes.

-

[5] Code Français de la construction et d’habitation : Règle de résistance au feu.

-

[6] NBN S01-400-1 (2008) : Norme belge définit les critères acoustiques dans les immeubles d’habitations.

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[7] AFGC : Association Française de Génie Civil.

-

[8] «Conception et calcul des structures des bâtiments» Par HENRY THONIER- Tome 2 et Tome 3.

-

«Durabilité du béton armé» M. Dierkens (DLL).

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«Durabilité des bétons – Méthodes recommandées pour la mesure des grandeurs associées à la durabilité - AFPC/AFREM – 1997 – Compte rendu des journées techniques. RESISEL-DÉET AUX SEL

 Site web : -

www.civilmania.com.

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www.infociments.fr : Base documentaire sur les ciments et les bétons.

-

http://fr.wikipedia.org/wiki/Construction_parasismique.

 Cours : -

« Matériaux de construction » M.EL GHOULBZOURI.

-

« Cours BAEL» M.EL GHOULBZOURI.

-

« Cours RDM» M.EL GHOULBZOURI.

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