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République du Bénin Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Sc

République du Bénin Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Ecole Nationale Superieure des Travaux Publics (ENSTP) Département de Génie Civil Spécialité : Génie Civil Polycopié de : Présenté à : Par Dr. ADEOTI O. Guy Docteur en Ingénierie Structurale Filière Génie Civil Destiné aux étudiants Licence et Master en Génie Civil Année universitaire 2019/2020 (UNSTIM-ABOMEY) Spécialiste des Structures tridimensionelles Université Nationale des Sciences, Technologies, Ingénierie et Mathématiques (UNSTIM) COURS DE BETON ARME Ecole Nationale Supérieure des Travaux Publics (ENSTP) Chapitre I INTRODUCTION EN BETON ARME I Généralités 1) Béton On appelle béton : le mélange dans des proportion convenable des éléments suivants : liant hydraulique (ciment) granulats (agrégats) ( sable, gravier,.....) l’eau 2) Béton Armé On appelle béton armé le matériau obtenu en ajoutant au béton des barres en acier. Ces barres sont généralement appelées armatures. 3) Remarques Dans l’association béton + acier, le béton résiste aux efforts de compression et l’acier résiste aux efforts de traction et éventuellement aux efforts de compression si le béton ne suffit pas pour prendre tous les efforts de compression qui existent. Résistance à la compression : 20 MPa à 200MPa Béton Résistance à la traction = 2 MPa à 5MPa La charge est de 25000 N/m3. Acier Traction ou compression (200 MPa à 500 MPa) Une construction sera appelée construction en béton armé si les deux matériaux participent à la résistance de l’ensemble. II Les avantages et les inconvénients du BA 1) Les avantages L’intérêt économique La souplesse d’utilisation Économie d’entretien Résistance au feu Résistance aux efforts accidentels Durabilité 2) Les inconvénients Le poids L’exécution Brutalité des accidents Difficulté de modification d’un ouvrage déjà réalisé Chapitre II REGLEMENTATION ACTIONS ET SOLLICITATIONS I La sécurité 1) Définition La sécurité est définit comme étant l’absence de risque dans le domaine de construction; cela implique la stabilité, la durabilité et l’aptitude à l’emploi. La sécurité absolue n’existe pas; il faut accepter une probabilité non négligeable d’accident. 2) L’ouvrage et la sécurité Le dimensionnement des ouvrages et la vérification de la sécurité ne peuvent pas se faire de manière empirique. Ils sont basés sur des règles de calcul bien précises. II Règlement classique CCBA Le règlement CCBA, est un ensemble de formules sommaires de 1968 permettant de calculer le moment de flexion dans divers cas de figures. Ce règlement utilise la méthode des contraintes admissibles qui consiste à vérifier que les contraintes calculées par la R.D.M en tout point d’une structure sont inférieur à une contrainte admissible obtenue en divisant la contrainte de ruine du matériau par un coefficient de sécurité k fixé à l’avance. k σ σ σ e s =  Acier Béton k σ σ σ r s =  III Théorie probabiliste de la sécurité 1) Seuil de probabilité Les ingénieurs ont défini la sécurité par un seuil de probabilité; un ouvrage sera acceptable si la probabilité de ruine reste inférieure à une probabilité fixée à l’avance. Cette valeur varie en fonction de la durée de vie de la construction, du risque et du coût. 2) Limite de la méthode Cette méthode a de multiple difficulté: On ne peut pas définir la probabilité de ruine et son évolution dans le temps. On ne peut pas recenser tous les facteurs aléatoires d’une incertitude. IV États limites:(BAEL) 83-91-99;Eurocode2 1) Définition Par définition, un état limite est celui qui satisfait strictement aux conditions prévues (la stabilité, la résistance, la durabilité et les déformations non nuisibles pour satisfaire les fonctions techniques d’utilisations des structures), sous l’effet des actions (forces, moments ou couples) qui agissent sur la construction ou l’un de ses éléments. 2) Exemple Résister aux sollicitations imposées, à l’effet des intempéries, des dilatations, des retraits, etc. 3) Remarque C’est une théorie semi probabiliste. Elle consiste à : Définir les phénomènes que l’on veut éviter (l’état limite), ces phénomènes sont : - Ouverture des fissures soit par : a- Compression successive dans le béton. b- Traction successive dans l’acier. - Déformation importante dans l’ensemble. Estimer la gravité des risques liés à ces phénomènes (on distingue les états limites ultimes et les états limites de services). Dimensionner les éléments de la construction de telle manière que la probabilité d’atteindre l’un de ces phénomènes reste faible. 4) État limite ultime (ELU) Il correspond à la valeur maximale de la capacité portante de la construction et dont le déplacement entraîne la ruine de la construction. a- État limite ultime d’équilibre statique de l’ouvrage : stabilité des constructions. C’est la perte de la stabilité d’une partie ou de l’ensemble de la construction (non glissement, non renversement). b- État limite ultime de résistance de l’un des matériaux de construction : c’est la perte de résistance soit du béton (non rupture par écrasement) soit de l’acier (non rupture par allongement excessif). a- Définition b- Différentes ELU c- État limite ultime de stabilité de forme (flambement) : pas d’instabilité. Les pièces élancées soumises à des efforts de compression subissent des déformations importantes et deviennent instable. Exemple : pour un poteau B.A., non risque de flambement. 5) État limite de service (ELS) a- Définition Il constitue des limites au-delà desquelles les conditions normales d’exploitation ne sont plus satisfaites sans qu’il y’est ruine. Il concerne les conditions d’utilisation des ouvrages et la durabilité a- État limite de service de compression de béton : contrainte bornée par le règlement. Cette limitation a pour but d’empêcher la formation des fissures. b- État limite de service d’ouverture des fissures : durabilité des ouvrages. Il consiste à assurer que les armatures sont convenablement disposées dans la section et les contraintes ne dépassent pas la valeur limite. Exemple : (non corrosion des aciers). c- État limite de service de déformation : limitation des désordre. Il consiste à vérifier que les déformations sont inférieures à des déformations limites. Exemple : flèche des planches limitée pour réduire les désordres de fissuration des cloisons ou des revêtements scellés. b- Différentes ELS 6) Les différents états limites en béton armé (Eurocode2) • ELU d’équilibre statique: l'ensemble doit rester en équilibre lorsque des charges sont appliquées. • ELU de résistance des matériaux: le béton et l'acier ne doivent pas se rompre. • ELU de stabilité de forme: Les éléments ne doivent pas flamber. • ELS de durabilité : Limitation de l'ouverture de fissure. • ELS de conditions d’exploitation : Limitation des flèches. Exercice 1 : Indiquer dans les différents cas ci-dessous, quel est l’état limite à considérer : a - Équilibre d’un mur de soutènement. b - Cas de fissuration. c - Cas de limitation des flèches. d - Équilibre d’un poteau élancé. e - Contrainte de compression du béton imposée. V Les actions et les sollicitations 1) Les actions a- Définition Les actions sont des forces ou des couples directement appliqués sur la construction. Elles peuvent aussi provenir de déformations imposées à la structure tels que dilatations, tassements d'appuis, retraits, etc. Les valeurs de chacune de ces actions ont un caractère nominal c'est à dire qu’elles sont connues dès le départ ou données par des textes réglementaires ou contractuels. On distingue trois types d'actions : actions permanentes. actions variables (d'exploitations). actions accidentelles. b- Les actions permanentes (G) Ce sont des actions continues dont l'intensité est constante ou très peu variable dans le temps. Qu’est-ce que les actions permanentes? Les types d’actions permanentes -- les charges amenées par le poids propre de la structure. -- les charges amenées par les poids des autres éléments de la construction. -- les poussées des terres et les pressions éventuelles de liquides. -- les actions dues aux actions différées (indépendantes des charges). c- Les actions variables (Q) Ce sont des actions dont l'intensité varie fréquemment et d'une façon importante dans le temps. La durée d'application est très faible par rapport aux durées de vie de constructions. Les valeurs de ces charges sont fixées par le règlement, en fonction des conditions d'exploitation de la construction. Qu’est-ce que les actions variables? Les types d’actions variables -- les charges d'exploitation (QB en bâtiment et Qr pour les ponts). -- les charges climatiques (W pour le vent et Sn pour la neige). -- les charges amenées en cours d'exécution. -- les actions de la température (T variation uniforme et Dq gradient thermique). -- les actions accidentelles (FA). d- Exemple 1 - Mur de façade 2 - Mur de refend 3 - Charge concentrée 4 - Action du vent 5 – Personnes 6 – Meuble 7 - Poussée des terres 8 - Plancher en béton armé 9 - Cloisons 10 - Température 11 - Revêtement de plancher 12 - Poutre en béton armé 13 – Automobile 14 - Sous-pression d'eau Légende - les charges amenées par le poids propre de la structure: ce sont, dans notre exemple, les charges 1 et 2 dues au murs de façades et refends ainsi que celles amenées par les planchers et les poutres en béton armé 8 et 12. - les charges amenées par les poids des autres éléments de la construction: ce sont les charges amenées par les cloisons 9, les revêtements de plancher 11, uploads/Ingenierie_Lourd/ beton-arme-cours-chap1-et-2-pdf 1 .pdf