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DEPARTEMENT BÂTIMENT ET URBANISME Professeur :Dr. A. KONIN COURS DE BETON ARME

DEPARTEMENT BÂTIMENT ET URBANISME Professeur :Dr. A. KONIN COURS DE BETON ARME SOMMAIRE SOMMAIRE ................................................................................................................................................................................. 1 INTRODUCTION ................................................................................................................ ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. CHAPITRE 1 : JUSTIFICATIONS ET FONCTIONNEMENT DU BETON ARME .. ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. 1. GENERALITES ........................................................................................................................ ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. 2. BASES REGLEMENTAIRES ...................................................................................................... ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. 3. METHODES DES ETATS LIMITES ............................................................................................ ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. 4. ACTIONS ET SOLLICITATIONS................................................................................................. ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. 5. PRINCIPE DU CALCUL AUX ETATS LIMITES ............................................................................. ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. 6. ETUDES ET PLANS DE BETON ARME ...................................................................................... ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. CHAPITRE 2 : CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX......................................... ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. 1. LE BETON .............................................................................................................................. ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. 2. LES ACIERS (A 22) ................................................................................................................ ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. 3. DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES ............................................................................................. ERREUR ! SIGNET NON DEFINI. 4. DIAGRAMME DES TROIS PIVOTS ............................................................................................................................................ 14 CHAPITRE 3 : LIAISON ACIER - BETON ........................................................................................................................... 16 1. ASPECT EXPERIMENTAL ........................................................................................................................................................ 16 2. APPROCHE THEORIQUE ......................................................................................................................................................... 17 3. ANCRGAES ........................................................................................................................................................................... 17 4. RECOUVREMENTS ET COUVRE-JOINTS .................................................................................................................................. 20 5. FAÇONNAGE DES ACIERS ...................................................................................................................................................... 20 CHAPITRE 4 : MISE EN ŒUVRE DU BETON ARME ....................................................................................................... 21 1. TRANSPORT DU BETON ......................................................................................................................................................... 21 2. COFFRAGES .......................................................................................................................................................................... 21 3. ARMATURES ......................................................................................................................................................................... 22 4. BETONNAGE ......................................................................................................................................................................... 22 5. PATHOLOGIE DU BETON ARME .............................................................................................................................................. 23 6. INTRODUCTION AU CALCUL .................................................................................................................................................. 24 CHAPITRE 5 : LES TIRANTS ET LES POTEAUX ............................................................................................................. 25 1. LES TIRANTS EN BETON ARME .............................................................................................................................................. 25 2. LES POTEAUX EN COMPRESSION CENTREE ........................................................................................................................... 26 CHAPITRE 6 : FLEXION SIMPLE – ARMATURES LONGITUDINALES ..................................................................... 31 1. GENERALITES ....................................................................................................................................................................... 31 2. CALCULS A L’ELU ............................................................................................................................................................... 32 3. CALCULS A L’ELS ................................................................................................................................................................ 35 4. CAS DES SECTIONS EN TE ..................................................................................................................................................... 37 5 CONDITION DE NON FRAGILITE .............................................................................................................................................. 41 6. ORGANIGRAMME DE CALCUL A L’ELU DES POUTRES DE SECTION RECTANGULAIRE ............................................................ 42 7. ORGANIGRAMME DE CALCUL A L’ELS DES POUTRES DE SECTION RECTANGULAIRE ............................................................. 43 8. ORGANIGRAMME DE CALCUL A L’ELU DES POUTRES DE SECTION EN TE ............................................................................. 44 9. ORGANIGRAMME DE CALCUL A L’ELS DES POUTRES DE SECTION TE ................................................................................... 45 Cours de Béton Armé – A. KONIN 2 CHAPITRE 7 : FLEXION SIMPLE – ARMATURES TRANSVERSALES ....................................................................... 46 1. PRINCIPE DE JUSTIFICATION DE L’EFFORT TRANCHANT ........................................................................................................ 46 2 –DIMENSIONNEMENT DES SECTIONS SOUS SOLLICITATIONS D’EFFORT TRANCHANT (A.5.1,2) .............................................. 47 3. VERIFICATIONS DIVERSES LIEES A L’EXISTENCE DE L’EFFORT TRANCHANT ......................................................................... 49 4. REGLES DES COUTURES GENERALISEES (A.5.3) .................................................................................................................... 50 CHAPITRE 8 : FLEXION SIMPLE – ARRET DES BARRES ............................................................................................ 53 1. EFFORT SOLLICITANT LES BARRES TENDUES......................................................................................................................... 53 2. ARRET DES ARMATURES LONGITUDINALES .......................................................................................................................... 53 3 - EPURE D'ARRET DES BARRES ............................................................................................................................................... 55 CHAPITRE 9 : LES FONDATIONS SUPERFICIELLES .................................................................................................... 57 1. GENERALITES ET DEFINITIONS .............................................................................................................................................. 57 2. CONDITION DE PORTANCE DU SOL ........................................................................................................................................ 58 3. SEMELLE SOUS MUR NON ARMEE TRANSVERSALLEMENT ..................................................................................................... 58 4. SEMELLE EN BETON ARME, CONTINUE SOUS MUR ................................................................................................................. 59 5. SEMELLE ISOLEE SOUS POTEAU ............................................................................................................................................ 60 6. SEMELLES EQUILIBRANT UN EFFORT NORMAL ET UN MOMENT FLECHISSANT ....................................................................... 60 7. SEMELLES EXCENTREES........................................................................................................................................................ 61 8. RESUME DE TECHNOLOGIE ................................................................................................................................................... 62 9 - DESSIN DES FONDATIONS .................................................................................................................................................... 63 CHAPITRE 10 : ETUDE DE LA FLEXION COMPOSEE ................................................................................................... 64 1. NOTATIONS ET DONNEES DU PROBLEME ............................................................................................................................... 64 2. SECTION ENTIEREMENT TENDUE ........................................................................................................................................... 65 3. SECTION PARTIELLEMENT COMPRIMEE (TENDUE) ................................................................................................................. 65 4. SECTION ENTIEREMENT COMPRIMEE ..................................................................................................................................... 67 5. DIAGRAMMES D’INTERACTION ............................................................................................................................................. 68 INTRODUCTION COURS DE BETON ARME – A. KONIN INTRODUCTION Le matériau béton – par nature non homogène – associé à l’acier induit un comportement autrement plus complexe que ne peut le décrire les hypothèses très simplificatrices de la RDM. C’est pourquoi, des règles de calcul précises et dédiées au béton armé ont été établies. Elles sont contenues dans le règlement BAEL (Béton Armé aux Etats Limites). [Art. A.1.1 du BAEL] ⇒ Les règles BAEL91 modifiées 99 sont applicables à tous les ouvrages en béton armé, dont le béton est constitué de granulats naturels normaux, avec un dosage en ciment au moins égal à 300 kg/m3 de béton mis en oeuvre. Les constructions suivantes restent en dehors du domaine d’application : - les constructions en béton non armé, - les constructions en béton léger, - les constructions mixtes acier – béton, - les constructions en béton de résistance caractéristique supérieure à 80MPa (pour les résistances de 60 à 80MPa se reporter à l’Annexe F des règles modifiées en 99), - les éléments soumis à des températures s’écartant de celles qui résultent des seules influences climatiques. Ouvrages de référence 1. Règles BAEL91, modifié 99. 2. Traité de physique du bâtiment, Tome 2, Mécanique des ouvrages, édition du CSTB, 1999 3. Précis de bâtiment, Conception, mise en œuvre et normalisation, édition AFNOR, 1991 4. Maîtrise du BAEL91 et des DTU associés, J. PERCHAT et J. ROUX, édition Eyrolles, 1994 5. Cours de béton armé BAEL91. Calcul des éléments simples et des structures de bâtiments, J. P. MOUGIN, édition Eyrolles, 1992 6. Ouvrages en béton armé, H. RENAUD et F. LETERTRE, édition FOUCHER, 1978 7 – Conception et calcul des structures de bâtiment (6 tomes), H. THONIER, édition ENPC, 1995 1. Généralités Cours de Béton Armé – A. KONIN 2 CHAPITRE 1 : JUSTIFICATIONS ET FONCTIONNEMENT DU BETON ARME OBJECTIF Présenter les principes de base du fonctionnement et des calculs du béton armé qui sont très simples mais impératifs. 1. GENERALITES Le béton de ciment présente des résistances à la compression assez élevées, de l’ordre de 25 à 40MPa, mais sa résistance à la traction est très faible, de l’ordre de 1/10è de sa résistance en compression. De plus, le béton de ciment a un comportement fragile (la rupture se produit de façon imprévisible). L’acier présente une très bonne résistance à la traction (et aussi à la compression pour des élancements faibles), de l’ordre de 500MPa, mais si aucun traitement n’est réalisé, il subit les effets de la corrosion. De plus, son comportement est ductile, avec des déformations très importantes avant rupture (de l’ordre de la dizaine de %). Aussi, le principe sous-jacent au béton armé est d’insérer dans la matrice de béton des aciers en zone tendue. Les exemples ci-dessous illustrent bien le principe de fonctionnement d’un élément en béton armé. 1.1. CAS DU TIRANT (N EN TRACTION) Toute la section de béton est tendue, les aciers longitudinaux reprennent seuls l’effort de traction. 1.2. CAS DU POTEAU (N EN COMPRESSION) La section de béton est globalement comprimée, les aciers longitudinaux viennent seulement renforcer la résistance du poteau et assurer un comportement non fragile au béton. N N N N N N N CHAPITRE 1 : JUSTIFICATIONS ET FONCTIONNEMENT DU BETON ARME COURS DE BETON ARME – A. KONIN 3 1.3. CAS DE LA POUTRE EN FLEXION (MOMENT FLECHISSANT (M) ET EFFORT TRANCHANT (T)) Des aciers longitudinaux (en rouge) sont insérés dans la zone tendue de la poutre pour reprendre l’effet de M. Des aciers transversaux (en bleu) reprennent l’effort tranchant (T). On les appelle aussi aciers de couture. 2. METHODES DES ETATS LIMITES 2.1. DEFINITION [ART. A.1.2] Un état limite est un état pour lequel une condition requise d’une construction (ou d’un de ses éléments) est strictement satisfaite et cesserait de l’être en cas de variation défavorable d’une des actions appliquées. La théorie des états limites considère 2 états limites [Art. A.1.2] 2.2. ETAT LIMITE DE SERVICE (ELS) Les conditions de bon fonctionnement de la structure ont été atteintes. La durabilité de la structure est remise en cause. Cet état limite comprend : - Etat limite d’ouverture de fissures pour assurer la durabilité et éviter la corrosion des armatures. - Etat limite de déformation pour éviter que les déformations gênent l’utilisation de la construction. - Etat limite de compression du béton : on limite volontairement la contrainte de compression à une valeur raisonnable pour éviter l’apparition d’une fissure parallèle à l’axe neutre. L’état limite de service atteint remet en cause l’aptitude au service de la structure (fissures, fuites, désordres divers). En revanche, la sécurité (c’est à dire sa résistance) n’est pas remise en cause. 2.2. ETAT LIMITE ULTIME (ELU) Le dépassement de cet état conduit à la ruine de la structure. Au delà de l’état limite ultime, la résistance des matériaux béton et acier est atteinte, la sécurité n’est plus garantie et la structure risque de s’effondrer. Cet état limite comprend : - Etat limite de l’équilibre statique ; - Etat limite de résistance de l’un des matériaux. - Etat limite de stabilité de forme : flambement 3. ACTIONS ET SOLLICITATIONS 3.1. ACTIONS Les actions sont l’ensemble des charges (forces, couples, …) appliquées à une construction, ainsi que les conséquences des modifications statiques ou d’état (retrait, variations de température, tassements d’appuis, etc.) qui entraînent des déformations de la structure. p 3. Actions et sollicitations Cours de Béton Armé – A. KONIN 4 3.1.1. Valeurs caractéristiques des actions [Art. A.3.1.] Les états limites distinguent principalement 2 types d’actions caractéristiques [Art. A.3.1] : les actions permanentes notées G et les actions variables notées Q. 3.1.1.1. Les actions permanentes i G [Art. A.3.1,2] Elles sont appliquées pratiquement avec la même uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-de-m-konin.pdf