Les murs en maçonnerie Eléments de cours 1

Transcription

1 Eléments de cours 1 Fabien Lagier Augustin Parret-Fréaud Paris, janvier Dans ce document, vous remarquerez que les images ne sont pas toujours là où l on s attend qu elles soient : ceci vient du fait que j ai défini ma macro pour l insertion d images à partir d un format flottant. Je comprend que cela puisse ^etre plus compliqué pour un élève de BTS de suivre, cependant, les images sont numérotées et bien référencées. Ainsi, avec un minimum d effort et de bonne volonté, ils devraient arriver à outrepasser cette (pseudo?) difficulté. Si c était à refaire, je m abstiendrais de définir un format flottant, et utiliserais un package spécial (caption2) pour référencer alors les images. Pour l heure, je n ai pas le temps de m en occuper. - APF

2 Table des matières Introduction 2 1 Maçonnerie de petits éléments - Généralités Considérations générales Domaine d application Maçonnerie en agglomérés de béton Les blocs traditionnels Caractéristiques principales des blocs en béton Maçonnerie en briques d argile cuite Briques pleines Briques perforées et blocs perforés Briques creuses Classe de résistance Stabilité mécanique des maçonneries Contraintes admissibles dans les parois porteuses sous l effet de charges verticales Évaluation des efforts sollicitant les parois Vérification des contraintes Distributions Vérification de la résistance de la paroi sous charges verticales Disposition constructives minimales Fractionnement des murs Les chaînages Chaînages horizontaux Chaînages verticaux Protection des murs en soubassement Coupure de capillarité Enduits Effet de site Définition de la hauteur Définition de l exposition Définition des sites Site a Site b Site c Site d Typologie des maçonneries Type I Type II Type III Type IV Choix conceptuel Evolution des éléments de maçonnerie 27 Les blocs accessoires Bibliographie 30 St Lambert 1 FL-APF

3 Introduction On appelle maçonnerie un ouvrage composé de matériaux (blocs béton, briques, pierres, etc.) unis par un liant (mortier, ciment, plâtre, etc.), le plus souvent dans le but de construire un mur. La maçonnerie est considérée comme la technique de construction la plus ancienne et la plus répandue. En effet, comme elle n utilise pour l essentiel que des petits éléments, elle ne nécessite pas de moyen de manutention important sur le chantier. Elle est donc applicable par toutes les entreprises, et en particulier par l artisan maçon qui réalise d ailleurs la plupart des constructions pavillonnaires. Cependant, la pénurie de main d oeuvre qualifiée, les prix de transport et de manutention élevés, auxquels s ajoute le faible rendement de la maçonnerie en pierres naturelles contribuent à faire considérer cette dernière comme un ouvrage de luxe. Le thème de la construction en pierre ne sera donc pas abordé dans ce cours. Ce type de construction a été pratiquement abandonné depuis la venue progressive des produits industrialisés (bloc béton). doivent répondre à un certain nombre de règles, d exigences que l on retrouve dans le Document Technique Unifié DTU 20.1 Ouvrages en maçonnerie de petits éléments - Parois et murs. Il se décompose en 3 parties : Partie 1 : Cahier des clauses techniques ; Partie 2 : Règles de calcul et dispositions constructives minimales ; Partie 3 : Guide pour le choix des types de murs de façades en fonction du site ; 1 Maçonnerie de petits éléments - Généralités 1.1 Considérations générales Les principaux matériaux dont on dispose pour la construction des murs sont : la pierre naturelle, les agglomérés de béton, la brique d argile cuite. A part quelques pierres naturelles, tous les matériaux utilisés pour la construction des murs sont anisotropes, ce qui signifie qu ils possèdent des caractéristiques différentes selon la direction des sollicitations. Les agglomérés de béton et la brique d argile cuite sont fabriqués dans un sens bien défini. Fig. 1 Forces agissant perpendiculairement aux lits des matériaux Bien que les matériaux employés possèdent des caractéristiques technologiques différentes, les principes généraux d empilage restent identiques. Ces principes peuvent être résumés comme suit : St Lambert 2 FL-APF

4 Les matériaux doivent être posés de manière à recevoir les forces qu ils supportent perpendiculairement au lit de leur structure. Les joints disposés dans le plan des forces doivent être décalés d assise en assise, afin d assurer une parfaite cohésion de mur et de permettre la répartition et la transmission des charges. 1.2 Domaine d application Les fonctions assurées par les murs (ici en maçonnerie, mais cela reste valable pour tous les types murs) concernent principalement : la stabilité mécanique sous sollicitations normales ; l étanchéité à la pluie pour les parois extérieures (i.e. les murs de façade) ; la satisfaction aux exigences thermiques et acoustique ; la tenue au feu de la paroi ; assemblage facile, dimensions et poids permettant un travail aisé. De plus la qualité des produits doit garantir leur durabilité et l absence d entretien durant le vie de l ouvrage. Les ouvrages courants de maçonnerie traditionnelle peuvent être classés suivant leur rôle dans l ouvrage : maçonneries porteuses ; maçonneries de remplissage ; maçonneries de façade non porteuse ou en doublage ; maçonneries de cloison. Le DTU 20.1 distingue deux conceptions traditionnelles de murs en maçonnerie : Murs à simple paroi Ils ne comportent qu une paroi de maçonnerie, enduite ou non : murs simples dont la paroi est constituée, dans le sens de l épaisseur, par un seul matériau principal. Fig. 2 exemple de mur simple St Lambert 3 FL-APF

5 murs composites dont la paroi est constituée, dans le sens de l épaisseur, par plusieurs matériaux principaux (enduits non compris), solidarisés de façon continue par du mortier ou du béton (fig. 3) 2 ; Fig. 3 exemple de mur composite Murs à double paroi Ils comportent deux parois distinctes qui peuvent être : d épaisseurs sensiblement égales : ce sont les murs doubles (fig. 4), Fig. 4 exemple de mur double d épaisseurs nettement inégales : ce sont les murs avec doublage (fig. 5), dits également murs avec cloison de doublage 3. 2 Ceci n est qu un exemple de mur composite couramment employé lors de la réalisation du DTU 20.1, aujourd hui, il est plus fréquent d utiliser des blocs de béton de granulats à la place des briques creuses présentées sur la figure 3 De nos jours, l isolation se fait en général par association d une couche de polystyrène devant laquelle est placé une cloison en placopl^atre St Lambert 4 FL-APF

6 Fig. 5 exemple de mur avec cloison de doublage 1.3 Maçonnerie en agglomérés de béton Vers la fin du XIXème siècle, les premiers blocs béton sont réalisés manuellement. Les premières machines apparaissent aux environs de la première guerre mondiale, avec une cadence de fabrication assez lente. Aujourd hui la production est entièrement automatisée, depuis l asservissement de la centrale à béton jusqu à la palettisation. Le bloc est le produit le plus utilisé pour la construction des murs de maçonnerie (7 murs en maçonnerie sur 10 sont construits en blocs béton), ce qui représente 13 millions de tonnes consommés chaque année. Les agglomérés de béton sont appelés communément dans certaine régions, agglos, parpaings, moellons, ou plots de béton. Son choix dépendra d une étude approfondie des divers facteurs : exigés vis-à-vis de ses caractéristiques énoncées au paragraphe économique. (voir Annexe : Document 1 chiffrage rapide de maçonnerie) L ensemble des blocs correspond à 2 grandes familles : les blocs traditionnels qui font l objet de normes ; estampillés de la marque NF, ce qui garantit la fourniture de matériaux de qualité, aux caractéristiques bien définies (cf. fig. 6) Fig. 6 Marquage des blocs les blocs non traditionnels (qui relèvent le plus souvent de la procédure d avis technique). Les blocs en béton non traditionnels se différencient des blocs traditionnels lorsque la conformité du produit (ou du procédé) ne peut être appréciée par référence aux documents normatifs existants (normes, DTU). L avis technique précise si le produit ou le procédé permet de satisfaire les exigences de la réglementation et des règles de l art. Il porte un jugement sur la durabilité et donne des informations St Lambert 5 FL-APF

7 sur l aptitude à l emploi dont l utilisateur peut avoir besoin pour choisir, concevoir et réaliser son ouvrage. La maçonnerie d agglomérés est particulièrement employée pour l exécution des murs de façades, ainsi que pour les murs de refend. Les agglomérés pleins lourds, sont utilisés pour la construction des murs intérieurs devant offrir une certaine résistance mécanique et phonique, tandis que les agglomérés creux seront de préférence utilisés pour les murs de façades (meilleure isolation thermique).le cloisonnement exigeant des qualités d isolation phonique, peut être réalisé par des agglomérés pleins de faible épaisseur. Généralement peu hygroscopique 4, l aggloméré de béton normal se comporte favorablement en milieu humide. De plus, cette maçonnerie reçoit généralement un crépissage, ou un enduit, destiné à protéger les éléments constitutifs et à améliorer l aspect extérieur Les blocs traditionnels Les blocs traditionnels peuvent être classés de différentes manières : Selon la nature du matériau constitutif : béton de granulats courants (masse volumique réelle du béton constitutif > 1700 kg/m3) béton de granulats légers (masse volumique réelle du béton constitutif < 1700 kg/m3) béton cellulaire autoclavé (400 kg/m3 < masse volumique réelle < 800 kg/m3). Ce matériau est composé de chaux, ciment, sable et de poudre d aluminium, qui au contact de la chaux, produit des petites bulles d hydrogène. On le trouve sous les appellations Ytong, Thermopierre, Siporex,... C est le bloc de construction maçonnée qui offre la meilleure résistance thermique. (voir Annexe Documentation 2 : Ytong Siporex, le monomur) Selon la structure interne : blocs pleins ; blocs perforés comportant des petits alvéoles cylindriques ; blocs creux comportant des alvéoles débouchant ou non. 4 Qui absorbe l humidité de l air St Lambert 6 FL-APF

8 Selon leur destination : blocs à enduire ; blocs apparents dont le béton constitutif doit assurer par lui-même l étanchéité du mur ; Selon le mode de pose : pour les blocs à maçonner : pose avec joints épais (joints de mortier traditionnel) ; pour les blocs à coller : pose avec joints minces (joints de mortier-colle avec blocs calibrés ou usinés sur leurs faces de pose) ; pour les blocs à emboîtement : pose sans joint vertical. Selon la partie de l ouvrage à traiter : blocs courants pour les parties courantes ; blocs spéciaux (blocs linteaux, blocs de coupe, blocs tableau, blocs de chaînage, blocs poteaux, blocs d angle) pour les parties d ouvrage correspondantes. Voir complément d information sur les blocs spéciaux en annexe : Document 3. De plus, vous trouverez en annexe Document 4 quelques exemples de bloc non traditionnel Caractéristiques principales des blocs en béton Dimensions de coordination Les dimensions d appellation d un bloc destiné à être enduit comprennent : la hauteur, longueur, largeur du bloc après fabrication la hauteur et la longueur en dimensions de coordination modulaire Ces dimensions de coordination modulaire sont exprimées en centimètre, différente des dimensions de fabrication du bloc car elles tiennent compte de l épaisseur moyenne des joints horizontaux (1cm) et de l épaisseur apparente des joints verticaux (6 mm). St Lambert 7 FL-APF

9 Les produits les plus fréquemment disponibles sont fournis en annexe (document 5) : Profils, dimensions et domaines d utilisations des blocs standard creux en béton de granulats courants. Profils, dimensions et domaines d utilisations des blocs standard pleins et perforés en béton de granulats courants. Classe de résistance Les blocs, qui par définition servent à construire des murs, doivent assurer une fonction de portance. Il en résulte que l une de leurs propriétés essentielles est la résistance à l écrasement. Les maçonneries d un même type se distinguent par leur classe de résistance. Celle-ci est déterminée par la valeur garantie de leur résistance à l écrasement. Cette classification est basée sur la résistance caractéristique R, exprimé en MPa, rapportée à la section brute de l élément. Les classes de résistance nominale des blocs destinés à être enduits et de ceux destinés à rester apparents sont indiquées dans le tableau ci-dessous : St Lambert 8 FL-APF

10 La classe représente la contrainte de rupture exprimée en bars (B40 = 40 bars = 4 MPa). Quatre vingt quinze pour cent des blocs fabriqués dans une classe donnée doivent présenter une résistance à l écrasement égale ou supérieure à cette valeur (fractile 0,05) et aucun résultat ne doit être inférieur à 80 % de la valeur de la classe. Les lettres B, L, P, LP signifient : B : blocs en béton de granulats courants ; L : blocs en béton de granulats légers ; P 5 : blocs apparents en béton de granulats courants ; LP : blocs apparents en béton de granulats légers. 1.4 Maçonnerie en briques d argile cuite Idem que pour les maçonneries en agglomérés béton, les maçonneries en briques doivent satisfaire aux différentes exigences citées au paragraphe Selon le type de produits, sa destination, son rôle et les règles de l art, la géométrie d un élément et ses dimensions varient. On retrouve notamment, comme pour les agglomérés béton, toutes les formes particulières adaptées à l exécution des points singuliers (angles, linteaux, planelles, etc...). L argile de terre cuite constitue un matériau léger qui convient parfaitement à la réalisation des murs de façade et des cloisonnements intérieurs Briques pleines La brique pleine ordinaire a le format 6x11x22 cm (hauteur, largeur, longueur). Toujours employé, surtout dans le nord de la France, cet élément constitue d excellents murs porteurs. Spécialement fabriquée 5 La lettre P provient du terme parement. St Lambert 9 FL-APF

11 pour l exécution d élément vus (façades), elle présente une gamme de teintes très variée. Elles sont montées à mortier de joints épais, généralement 1,5 cm pour les joints horizontaux (assises) et 1 cm pour les verticaux Briques perforées et blocs perforés La maçonnerie de briques perforées offre une excellente résistance à la compression (les perforation sont disposées verticalement à l intérieur du mur) et présente une isolation légèrement supérieure à la brique pleine. Certaines de ces briques sont traitées sur une face afin d offrir une surface esthétique et résistante, et d autres reçoivent un enduit. Dans le but d augmenter la résistance à la compression et pour faciliter la mise en oeuvre, ils existent les blocs perforés qui permettent de réaliser toute l épaisseur du mur par un seul élément 6. Fig. 7 Brique perforée Briques creuses Les briques creuses, beaucoup plus légères, et de plus grandes dimensions, permettent la réalisation de murs spécialement isolants. Ces produits ouverts aux deux extrémités, comportent des cloisonnements 6 Sur la figure 8 ci-après, le vide observable dans l une des briques provient du fait que celleci est un bloc spécial destiné à accueillir un cha^ınage horizontal (cet élément sera détaillé par la suite) St Lambert 10 FL-APF

12 Fig. 8 Blocs perforés à enduire intérieurs longitudinaux continus sur toute la longueur. En revanche, leur résistance à la compression est très faible. Cette maçonnerie reçoit généralement un enduit ou crépissage et trouve son utilisation principalement dans les maisons individuelles ou en remplissage pour les séparations intérieures de bâtiments. On distingues deux désignations de brique creuse : C : briques à faces de pose continues, montées à joints de mortier horizontaux continus RJ : briques à rupture de joint, afin d améliorer le comportement thermique du mur. St Lambert 11 FL-APF

13 1.4.4 Classe de résistance Les classes de résistance garanties des briques (caractérisées d après leur résistance R moyenne et minimale à l écrasement rapportée à la surface brute de la brique) sont indiquées dans le tableau cidessous : St Lambert 12 FL-APF

14 St Lambert 13 FL-APF

15 2 Stabilité mécanique des maçonneries 2.1 Contraintes admissibles dans les parois porteuses sous l effet de charges verticales La contrainte C de compression (supposée uniforme) admissible en partie courante d une paroi porteuse vaut : C = R N avec : R : la résistance nominale à l écrasement du matériau élémentaire qui constitue le mur N : appelé coefficient global de réduction, variant suivant le type de maçonnerie, le cas de chargement mais également selon la valeur de l élancement (voir Annexe : Document 6). L élancement L pour les murs porteurs, vaut : avec : H : hauteur libre entre planchers ; e : épaisseur brute du mur porteur. L = H e La nature du cas de charge : centré (murs de refends...) ou excentré (murs de façade...). Remarque sur l application du coefficient N : L application du coefficient global de réduction N, permet de calculer la contrainte C de compression admissible en partie courante d une paroi porteuse, ce qui ne dispense pas de vérifier que les contraintes localisées restent admissibles. 2.2 Évaluation des efforts sollicitant les parois Les seuls efforts pris en compte dans le calcul sont les suivants : forces verticales : celles qui résultent de l action de la pesanteur (charges permanentes, charges d exploitation, charges de neige) ; forces horizontales : celles qui résultent de l action directe du vent sur les façades. Il n est pas tenu compte des efforts résultant des retraits et dilatations. De plus respecter les dispositions constructives minimales (fractionnement des murs par des joints de dilatation et de retrait nécessaires dans les maçonneries de grande surface) permet de négliger les effets du retrait et de la dilatation. 2.3 Vérification des contraintes Distributions On admet que la distribution des contraintes dans une paroi est uniforme, sauf en ce qui concerne les contraintes dues aux charges du plancher ou du linteau situé immédiatement au-dessus de la section horizontale de la paroi considérée. St Lambert 14 FL-APF

16 Le supplément local de contrainte dû à la réaction d appui d un linteau est évalué en supposant que la longueur d appui du linteau est au plus égale à sa hauteur, et que la répartition des contraintes correspondantes est triangulaire sur une longueur limitée à une fois la hauteur du linteau. Fig. 9 Répartition ds contraintes sur appui (trumeaux, linteaux, planchers...) De même, les contraintes supplémentaires dues aux charges réparties apportées par une dalle ou poutre, sont évaluées en supposant que la largeur d appui de la dalle est limitée à son épaisseur et que la distribution des contraintes correspondantes est triangulaire ou trapézoïdale suivant les épaisseurs relatives de la paroi et de la dalle. St Lambert 15 FL-APF

17 Fig. 10 Contraintes normales sous charges verticales Vérification de la résistance de la paroi sous charges verticales. La vérification des contraintes est à effectuer à mi-hauteur (Section I-I) pour une charge répartie uniforme : (avec e épaisseur du mur) σ ui = q e < C pour une charge concentrée : le supplément de contraintes est donné par : avec σ ui = P.u e.d I < C d I = b 0 + h 4 On peut admettre qu une charge concentrée se répartit uniformément à l intérieur de la zone délimitée par les deux droites partant du point d application de la charge, et inclinées sur la verticale de 1/4. Vérification des contraintes localisées au point singulier Pour la section du mur située immédiatement au-dessous du plancher (section II-II), il faut vérifier que les contraintes extrêmes de compression, déterminées en cumulant les contraintes réparties σ u, (provenant des étages supérieurs) et les contraintes locales maximales σ loc (correspondant aux charges apportées par le plancher) sont inférieures au quart de la résistance à l écrasement R. Cette même règle s applique au repos des linteaux sur les maçonneries. σ u + σ loc < R 4 St Lambert 16 FL-APF

18 Si cette condition ne peut être respecté, une semelle de répartition 7 sera créée pour respecter cette condition. 3 Disposition constructives minimales A ce stade de l avancée du cours, nous avons en main les éléments nécéssaires pour dimensionner un mur constitué de maçonnerie de petit éléments. Cependant, ceci ne suffit pas pour assurer la stabilité globale d un bâtiment. Il faut maintenant se pencher sur les problèmes de dilatation 8 et d interface, à savoir : comment tenir compte de la dilatation des parois sous l action des variations de la température ambiance : c est le rôle du fractionnement des murs ; comment assurer la liaison entre les différents murs et parties de murs (murs porteurs comme murs de refend) au sein du même bâtiment : c est le rôle des chaînages ; comment protéger les murs de l action de l humidité des sols : c est le rôte de la protection des murs en soubassement. 3.1 Fractionnement des murs Dans les maçonneries de grandes surfaces, l action des variations de température ambiante peut engendrer des déformations non négligeables au niveau de la structure. Il faut donc laisser la possibilité à la structure d amortir ces déformations, à l aide des joints de dilatation (cf. fig. 11). Joints de dilatation Maçonnerie Planchers max 20 ou 35 m Fig. 11 Fractionnement des murs Leur espacement est dicté par les rêgles du DTU Il ne peut être supérieur à : 20 m dans les régions sèches ; 35 m dans les régions humides ou tempérées. 7 Ceci sera détaillé en TD. 8 On dit d un matériau qu il est le siège d un phénomène de dilatation si l on observe des déformations ɛ th de ce dernier proportionnelles aux variations du champ de température ambiant T ou de l hygrométrie du milieu. Dans le cas de la dilatation thermique, celle-ci se caractérise par le coefficient de dilatation thermique α th, on a alors la relation : ɛ th = α th T. St Lambert 17 FL-APF

19 3.2 Les chaînages Les chaînages constituent l élément essentiel de la stabilité globale d un ouvrage en maçonnerie en permettant de relier les différents murs constitutifs, assurant ainsi répartition et transmission des efforts. Ils sont constitués d armatures métalliques et travaillent en général en traction, comme des tirants. On en distingue deux types : les chaînages horizontaux ; les chaînages verticaux ; Chaînages horizontaux Les chaînages horizontaux se trouvent au niveau de chaque plancher ainsi qu en couronnement de la construction. Ils permettent d assurer une stabilité en ceinturant l ensemble du bâtiment au niveau de chaque plancher. Ils permettent de plus d assurer une bonne répartition des contraintes entre les étages supérieurs et l étage directement intérieur, en reliant les murs de façades entre eux et aux murs de refend. Ainsi, il est primordial d assurer leur continuité sur l ensemble du bâtiment (i.e. la continuité des armatures les constituant : se reporter au paragraphe intitulé Continuité des chaînages horizontaux ci-dessous). Dispositions constructives génériques Mur A S Plancher Chainage Planelle Fig. 12 Chaînages horizontaux Rôle des planelles 9 Les chaînages, de par leur matériau constitutif principal (le béton), introduisent des discontinuités dans un mur en éléments de maçonnerie, discontinuités qui peuvent être préjudiciables à l esthétique des facades enduites (apparition de fissures de l enduit au voisinage du chaînage). La planelle, en se plaçant devant le chaînage (cf. fig. 12) permet d assurer cette continuité des matériaux en offrant à l enduit une surface uniforme dans la zone chaînée, et donc sur l ensemble de la facade. Dimensionnement des armatures minimales 9 Les planelles (cf. fig. 13) sont des petits éléments de maçonnerie, d épaisseur beaucoup moins importante que les blocs traditionnels 5 ou 7 cm dans la plupart des cas, qui ne jouent aucun rôle mécanique mais permettent (cela est expliqué par la suite) d homogénéiser les surfaces des facades avant pose de l enduit St Lambert 18 FL-APF

20 Fig. 13 Planelle Type d acier utilisé : Acier FeE 500 Etage courant : A > 1, 5 cm 2 ou A > 0, 4 S 100 avec : A : aire des armatures longitudinales. S : aire de la section grisée (cf. fig. 12). Planchers terrasse : Généralement, les planchers terrasse sont plus exposés que les planchers courants (présence, notamment, de phénomènes de dilatation) : souvent en béton armé, il comportent plusieurs dispositifs (notamment d étanchéité) les alourdissant. Il faut donc prévoir des chaînages en conséquence. On retiendra : A > 3, 08 cm 2 10 Continuité des chaînages horizontaux Comme nous l avons évoqué précédemment, il est très important d assurer une bonne continuité des chaînages horizontaux, notamment dans les angles, où les concentrations de contraintes sont les plus importantes. La figure 14 ci-dessous nous renseigne sur la solution constructive à adopter de façon à respecter cette condition. Nous pouvons en effet constater que sur la figure de gauche, les armatures ne se recouvrent pas : il n y a pas transmission d efforts entre celles-ci Chaînages verticaux Les chaînages verticaux servent essentiellement à assurer la stabilité des murs sous l action des charges, notamment au voisinage des angles. Ils doivent obligatoirement être réalisés dans les angles saillants et rentrants, au niveau des intersections avec les murs de refend ainsi que de part et d autre des joints de fractionnement du bâtiment, comme le montre la figure 15. Contrairement à leurs homologues horizontaux, l utilisation des chaînages verticaux n est pas systématique : en effet, en toute rigueur, elle n est obligatoire que dans le cas où le plancher haut de l étage considéré est en béton armé ou en béton précontraint (cf. fig. 16). Il est de plus à signaler que leur emploi 10 La décimale 0.08 provient du fait que les cha^ınages horizontaux sont en général livrés préfabriqués au m^etre et que les constructeurs, pour des raisons de mise en oeuvre, utilisent précisément cette valeur pour la section d acier. St Lambert 19 FL-APF

21 Fig. 14 Recouvrement des chaînages horizontaux Mur de refend Mur de façade Chainages verticaux Fig. 15 Disposition des chaînages verticaux St Lambert 20 FL-APF

22 est obligatoire dans tous les cas lorsque la construction se trouve en zone sismique ou bien repose sur un sol sujet à des phénomènes de tassement importants. Plancher terrasse Chainages verticaux Plancher béton Plafond suspendu Chainages verticaux Les chainages verticaux ne sont pas obligatoires Fig. 16 Utilisation des chaînages verticaux Enfin, il est impératif d ancrer les chaînages verticaux par des retours d équerre, afin d assurer une liaison mécanique avec les chaînages horizontaux (cf fig. 17). Chainages verticaux Chainages horizontaux Fig. 17 Liaison des chaînages horizontaux et verticaux 3.3 Protection des murs en soubassement L un des problèmes majeurs des constructions se trouve au niveau de l interface entre les murs et le sol. En effet, le sol - élément humide par nature - contient une quantité non négligeable d eau, qui s infiltre par phénomène de capillarité 11 au sein des murs, pouvant fragiliser leur structure et entraîner l apparition 11 Le phénomène de capillarité est à l origine des infiltrations d eau. Il est observable dans les milieux poreux (les murs en font partie!) où les forces de cohésion intermoléculaires sont à l origine d une remontée progressive des molécules d eau au St Lambert 21 FL-APF

23 d humidité dans les locaux abrités. Il faut donc : d une part protéger la structure des murs maçonnés contre les remontés d eau : c est le rôle des coupures de capillarité ; d autre part protéger les locaux abrités des infiltrations, de manière à préserver leur confort d utilisation : c est le rôle des enduits Coupure de capillarité Cette technique permet de protéger les murs des remontées d eau en effectuant une coupure au niveau du plancher du premier niveau (cf fig. 18 et 19) à l aide d un matériau plus dense que ceux constitutifs des blocs de maçonnerie. Elle peut être réalisée à l aide : d un chaînage ; d une bande imperméable. Coupure à l aide d un chaînage Revetement éventuel Mur en élévation Chainage Plancher du rez de chaussée 5 cm mini Sol fini extérieur Mur de soubassement Fig. 18 Coupure de capillarité à l aide d un chaînage Ce chaînage doit être nu, en béton armé, et disposé au niveau du plancher bas ou du dallage du rez-dechaussée sur toute l épaisseur des murs de soubassement. Il doit d autre part être placé à 5 cm minimum au dessus du sol extérieur fini. Il assure alors à lui seul la coupure de capillarité sans nécéssité de dispositions supplémentaires. Coupure à l aide d une bande quasi-imperméable Cette coupure doit être située à 15 cm minimum au dessus du niveau le plus haut du sol définitif extérieur, au dessous du plancher bas ou au dessus du chaînage le cas échéant, et recouvrir l ensemble des murs de soubassement. Elle peut être exécutée soit : à l aide d une bande de feutre bitumée ou d une feuille de polyéthylène ; à l aide d une chape de mortier de 2 cm d épaisseur additionnée d hydrofuge. au sein de la structure St Lambert 22 FL-APF

24 Revetement éventuel Mur en élévation Chainage Plancher du rez de chaussée 15 cm mini Coupure de capillarité Sol fini extérieur Mur de soubassement Fig. 19 Coupure de capillarité à l aide d une bande quasi-imperméable Enduits En plus de la remontée capillaire dans les murs en élévation, il faut également protéger les locaux abrités par les murs de soubassement contre les infiltrations. Pour cela il peut être nécessaire de recourir à la pose d un enduit en face extérieure (voir fig. 20). Selon l utilisation des locaux qu ils abritent, les murs de soubassement peuvent être séparés en trois catégories 12 : catégorie 1 : murs de locaux habitables en sous-sol (pas de trace d humidité admise) : un enduit extérieur, drainé ou non selon la nature et l humidité du sol, est obligatoire, d autre part, les épaisseurs minimales de ces murs varient entre 0,20 m (blocs de béton) et 0,30 m (blocs de terre cuite). catégorie 2 : murs de locaux de service (chaufferie, garage,...) ou des infiltrations limitées peuvent être admises : l enduit n est pas obligatoire, il doit être ajouté suivant l utilisation du local, les épaisseurs minimales sont les même que précedemment ; catégorie 3 : mur de vide sanitaire ou terre plein : dans ce cas là, il n y a aucun enduit à rajouter, seule la résistance mécanique conditionne l épaisseur minimale de la paroi. 4 Effet de site L une des fonctions principale d un mur est de protéger l habitat qu il abrite contre les effets de l humidité. Ainsi, les ceux-ci se doivent d être des barrages les plus efficaces possible contre toute forme d infiltration d eau pouvant provenir de pluies, de phénomènes de condensation ou bien de remontées d humidité du sol (ce cas particulier a déjà été traité précédemment). Si le béton fournit déjà de lui-même une solution efficace contre ces problèmes d humidité, il peut être nécessaire d améliorer les effets de celle-ci dans certaines situations où les facteurs environnementaux sont plus spécifiques (présence d un fort vent dominant, milieu maritime...). Ainsi, la conception des murs va donc dépendre à la fois des caractéristiques principales du milieux environnant et de la hauteur de l ouvrage. Afin d apporter des solutions constructives adaptées, il est nécéssaire : 12 Dans certains cas (catégorie 1 et 2) une isolation thermique est à prévoir, mais nous n aborderons pas les problèmes de thermique dans ce document. St Lambert 23 FL-APF

25 Revetement éventuel Pas de revetement nécéssaire Locaux habitables Locaux de service Vide sanitaire Revetement d imperméabilisation Fig. 20 Revêtement des murs en soubassement tout d abord de définir la hauteur d un mur (cela correspond en fait à des classes de hauteur). ensuite, de définir la notion d exposition des murs ; puis de définir les différents sites d exposition ; enfin, de définir les différents types de maçonnerie ; 4.1 Définition de la hauteur On définit des hauteurs de référence dans lesquelles peuvent être classées les différentes parois, en fonction de la distance entre leur partie supérieure (à une hauteur d étage courant près) et le sol fini existant : : moins de 6 m ; : entre 6 et 18 m ; : entre 18 et 28 m ; : entre 28 et 50 m ; : entre 50 et 100 m. 4.2 Définition de l exposition On distingue, en fonction des vents dominants et de leur direction : les facades abritées ; les facades non abritées. Dans le cas d une maison isolée, la facade non abritée est la facade exposée aux vents dominants. Les autres facades sont considérées comme abritées (fig. 21). Dans le cas de constructions en continuité, une facade exposée aux vents dominants pourra être considéré comme abritée si la distance entre celle-ci et le bâtiment lui faisant face est inférieure à 30m (fig. 22). Dans le cas de constructions protégées par un relief naturel, une facade (ou partie de facade) exposée aux vents dominants pourra être considéré comme abritée si la distance entre celle-ci et le relief lui faisant face est inférieure à 30m (fig. 23). St Lambert 24 FL-APF

26 Vent chargé de pluie Facade abritée Facade non abritée Fig. 21 Cas d une maison isolée Facade non abritée Facade abritée Facade abritées Vent chargé de pluie Facade non abritée > 30 m < 30 m 4.3 Définition des sites Fig. 22 Cas de constructions en continuité En France, la réglementation nationale distingue quatre types de sites d expositions, classés du plus protégé de l humidité au plus exposé Site a Ce site regroupe l ensemble des constructions situées à l intérieur de grands centres urbains, où la moitié au moins des bâtiments atteignent une hauteur minimale de 4 niveaux (fig. 24) Site b Ce site concerne les construction situées soit dans les villes de petites taille ou de taille moyenne soit à la périphérie des grands centres urbains (fig. 25) Site c Ce site regroupe l ensemble des construction situées en rase campagne (fig. 26) Site d Sont ici concernées les constructions située dans les villes côtières ou bien isolées en bord de mer (fig. 27), lorsque ces constructions sont à une distance du littoral inférieur à une limite (fonction des conditions climatiques locales et de la hauteur du bâtiment étudié). Il est à noter que la dite limite doit être dans les meilleures conditions au moins égale à quinze fois la hauteur réelle de l édifice au dessus du sol, et peut atteindre 5 à 10 km dans certaines zones particulièrement exposées. St Lambert 25 FL-APF

27 Partie de facade non abritée Vent chargé de pluie Facade abritée Partie de facade abritée 30 m Fig. 23 Cas de constructions protégées par un relief naturel 4.4 Typologie des maçonneries Fig. 24 Site a De même que pour les sites d exposition, nous sommes amenés à définir différents types de murs (de I à IV) selon les dispositions constructives retenues. Il est à noter que les murs en question doivent avoir une épaisseur minimale variant de 20 à 30 cm selon que les blocs employés sont constitués de béton de granulats ou de terre cuite Type I Un mur de type I ne contient : ni revêtement étanche sur son parement extérieur ; ni coupure de capillarité dans son épaisseur Type II Un mur de type II ne contient aucun revêtement étanche sur son parement extérieur, mais contrairement à son homologue du type I, il possède dans son épaisseur une coupure de capillarité continue qui peut être réalisée soit : à l aide de panneaux isolants non hydrophiles (murs de type IIa) ; à l aide d une lame d air continue (murs de type IIb) Type III De même, les murs de type III ne comportent pas de revêtements étanches, en revanche, il possèdent un doublage séparé de la maçonnerie par une lame d air à la base de laquelle sont prévus des dispositifs de collecte et d évacuation des eaux d infiltration éventuelles. St Lambert 26 FL-APF

28 Fig. 25 Site b Fig. 26 Site c Type IV Les murs de ce type voient leur étanchéité à la pluie assurée par un revêtement (bardages, revêtement à base de liants plastiques...) situé en avant de la paroi de maçonnerie. 4.5 Choix conceptuel A partir des informations concernant l exposition, la hauteur et la situation d un mur, nous allons donc pouvoir déterminer des dispositions constructives génériques afin d assurer au mieux la protection de l espace abrité contre l humidité. Le tableau 1 résume ces choix dans le cas de murs en blocs de granulats courants. Type de mur Hauteur maxi de la facade Facade abritée Type I < 28 mètres Type I < 6 mètres Sites a, b, Type IIa < 50 mètres c Facade Type III ou IV < 100 mètres non Type IIa (sauf front de mer) < 18 mètres abritée Type IIb < 28 mètres Site d Type III < 50 mètres Type IV < 100 mètres Tab. 1 Récapitulatif du choix d un type de mur 5 Evolution des éléments de maçonnerie Les blocs accessoires Ils sont utilisés pour réaliser toutes les parties non courantes en maçonnerie. Le bloc béton étant énormément utilisé pour la réalisation de maison individuelle, il a donc été conçu des blocs spéciaux pour chaque point particulier rencontré au niveau de la maçonnerie. Ils ont pour but d optimiser le rendement St Lambert 27 FL-APF

29 Fig. 27 Site d Fig. 28 Murs de type I de montage car il dispense toute réalisation en béton banché supplémentaire. Les plus fréquemment rencontrés sont : Les blocs d angles : permettent la réalisation des chaînages verticaux (angle droit uniquement), et offrent ainsi aux enduits un support homogène. Les blocs de coupe : servent à de multiples utilisations : trumeaux, murs de longueur non modulaire? Ils permettent la réalisation aisée de feuillures (dormant fenêtre). Les coupes correspondent en général au demi ou au quart de bloc. St Lambert 28 FL-APF

30 Fig. 29 Murs de type II Fig. 30 Murs de type III Les blocs d about : facilitent la réalisation des ouvertures ou des angles, lorsque les chaînages verticaux ne sont pas indispensables. Ils offrent une meilleure finition de la maçonnerie et une application simplifiée des enduits (pas de rechargement). Les bloc linteaux : Ils simplifient la réalisation des linteaux sur chantier. Constituant un coffrage perdu, ils permettent de respecter l homogénéité d aspect et de structure de la façade. Il évite ainsi la fissuration de l enduit à la jonction de la maçonnerie et du linteau. Il existe des blocs adaptés aux différentes hauteurs de linteaux (20-25 voire 30 cm). St Lambert 29 FL-APF

31 Fig. 31 Murs de type IV Bibliographie Références [1] DESTRAC, J.-M., LEFAIVRE D., MALDENT, Y., VILA, S., Memotech Genie Civil, Editions Casteilla, 2003 [2] LE BRAZIDEC, M., DIDIER, D. THIESSET, J., NATAF, M., Précis de bâtiment, Editions Nathan, 2002 [3] St Lambert 30 FL-APF