PARTIE B LA CONCEPTION DU GROS-OEUVRE

Transcription

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2 La conception du gros-œuvre La conception générale du gros œuvre est le fruit d un échange entre architecte et ingénieur Programme du client Agencement des surfaces volumes, circulations, accès, éclairage, Conception fonctionnelle Conception structurelle Contreventement et système porteur - Le poids propre et les charges d exploitation - Les effets de vent et les efforts sismiques - Les effets de la température Style intérieur Façades Réglementation handicapés, Incendie, PLU Adaptation au sol et à l environnement - Les contraintes de limites de propriété - La portance et la raideur du sol - La gestion de l eau souterraine - La présence d existants (ex : tunnels) et de mitoyens - Les poussées de terres -Hors gel. On parle couramment de superstructure pour la partie «noble» du bâtiment, celle qui est vue depuis l extérieur, par opposition à infrastructure, pour la partie «immergée», souvent la plus complexe techniquement, et qui doit assurer à la fois l assise de la superstructure et l adaptation du bâtiment sur son site. 2

3 Structures (gros-œuvre), de quoi parle-t-on? Du squelette du bâtiment 3

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5 Structures, de quoi parle-t-on? Des ponts 5

6 A quoi sert la structure? A porter les charges et les transférer jusqu au sol Charge Sol 6

7 A quoi sert la structure? * A porter les charges et les transférer jusqu au sol PLANCHERS POUTRES 7

8 Porter les charges et les transférer jusqu au sol POTEAUX VOILES (ou MURS) 8

9 Porter les charges et les transférer jusqu au sol Forces Réaction du sol FONDATIONS SUPERFICIELLES

10 Porter les charges et les transférer jusqu au sol FONDATIONS PROFONDES

11 Que pouvons-nous en déduire?

12 Que pouvons-nous en déduire? solidité, stabilité La solidité Choix des matériaux Choix du dimensionnement des éléments selon les calculs de RDM

13 Que pouvons-nous en déduire? La stabilité = contreventement verticale: portiques et voiles, palées horizontale: planchers, poutres au vent

14 Que faut-il connaître pour concevoir une structure? Le cadre règlementaire du projet Le sol Les mitoyens et ouvrages souterrains Les actions qui s appliquent sur la structure Les habitudes locales Les exigences de l architecte, du client 14

15 Le cadre règlementaire du projet L origine de toutes ces règles est le droit du sol : la constructibilité, la propriété. Les règles constructives forment un assemblage : de contraintes : ce que l on peut faire, d obligations : ce que l on doit faire, Des nouvelles règles apparaissent chaque semaine d autres sont supprimées ou modifiées : leurs impacts peut être non négligeable sur la conception et/ou la réalisation des ouvrages. Elles émanent de sources diverses : 15

16 Le cadre règlementaire du projet Texte Origine Application Observations Loi Parlement Obligatoire Parfois codifiée Décret Premier ministre Obligatoire Parfois codifiée Arrêté Ministérielle ou interministérielle Obligatoire Norme - DTU Norme Documents généraux d avis techniques Commission générale de Suivant statut : normalisation du bâtiment / Norme homologuée: DTU dite CGNorBât obligatoire dans les marchés publics ; contractuelle dans les marchés privés. Norme expérimentale : contractuelle dans les marchés publics et privés. Commission de normalisation Commissions des AT Suivant statut : Cf. ci-dessus. Applicable aux produits relevant de techniques innovantes. Parfois application obligatoire par voie réglementaire. Objet de ces textes : Règles de mise en œuvre. Documents de base précisant le cadre et la nature des contrôles auxquels sont soumis lesdits produits. 16

17 Le cadre règlementaire du projet Les Eurocodes s articulent autour de 10 parties : Eurocode 0 - EN constitue les bases de calcul et le socle des autres Eurocodes Eurocode 1 - EN définit les actions sur les structures Eurocode 2 - EN Calculs des structures en béton Eurocode 3 - EN Calculs des structures en acier Eurocode 4 - EN Calculs des structures mixtes acier-béton Eurocode 5 - EN Calculs des structures en bois Eurocode 6 - EN Calculs des ouvrages en maçonnerie Eurocode 7 - EN Calculs géotechniques Eurocode 8 - EN Calculs des structures pour leur résistance aux séismes Eurocode 9 - EN Calculs des structures en aluminium. 17

18 Les normes Les plus rencontrées en France? BAEL, BPEL ACI, BS, SNIP Que disent-elles? Elles définissent: les charges, Les combinaisons d actions les méthodes de calculs les dispositions constructives Quelles différences majeures? techniques validité et garantie 18

19 Plan masse du Projet PLAN TOPO et EXISTANTS Un nombre de points suffisants avec les cotes altimétriques en NGF LIMITES PRECISES du terrain, Les «ouvrages» existants présents sur le site hors sol tel que les arbres, les lignes aériennes, les bâtiments, etc.) PROJET «CALE» d ouvrage (bâtiment, pont ) et VRD Les plans du projet détailles avec des coupes Un calage précis altimétrique en NGF Un plan précis de VRD avec le cheminement des réseaux d assainissement et leur rejets La descente de charge 19

20 Le sol RAPPORT DE SOL ADAPTE L étude confiée au géotechnicien pour la phase exécution doit au moins être de type G12, c est-à-dire qu il faut que le rapport définisse une contrainte de sol, associe à un calcul de tassement. En effet suivant la norme NF P , il existe des missions plus ou moins complète qui peuvent être commande au géotechnicien o o o Mission G0 sondages uniquement Mission G11 on lève les aléas Mission G12 avant projet on définit une contrainte associe à des tassements o D autre missions peuvent êtres demande G2, o G 3 et G4 corresponde à des missions de contrôle ou d expertise. Le rapport d études de sols doit être adapté au type d ouvrage à réaliser (cas des concours), le géotechnicien doit connaître les descentes de charges estimatives, l altimétrie des niveaux RDC, en particulier l adaptation au sol, la présence ou non d un sous-sol et son usage ( parking ou réserves d un musée). 20

21 Le sol A quoi faut-il penser? à la présence d eau : nappe ou pas de nappe? à l identification des couches du sol: portance, caractères physico-chimiques : bon sol ou pas? Quelle incidence sur la conception de la structure? paroi étanche radier étanche rabattement de nappe Solution de fondation fondations superficielles si «bon sol» fondations spéciales si «mauvais sol» en profondeur 21

22 Les mitoyens 22

23 Les mitoyens A quoi faut-il penser? Qui pousse qui? Conserver l équilibre existant Quelle incidence sur la conception de la structure? dimensionnement paroi, planchers sous-sol ajout de contreventement (voiles) reprise en sous-œuvre CAS FAVORABLE CAS DEFAVORABLE Angle de talus provisoire autorisé par le type de terrain : selon étude géotechnique ou autre selon DT Blindage provisoire ou définitif Espace en pied de talus en prévision des matériels (banches) Limites de propriété 23

24 Les charges qui s appliquent sur la structure Quelles sont-elles? Le poids propre du bâtiment Les charges permanentes Les charges d exploitation Le vent La neige Le séisme Les chocs 24

25 Charges permanentes climatiques exploitation - thermique Les charges permanentes Ces charges correspondent d une part: Au poids propre des éléments de structure ( poids de la poutre en béton en métal en bois, etc. D autre part Au poids des éléments fixes sur les structures les faux plafonds, les cloisons, les éléments de charpentes qui sont posées sur la structure Les charges de terre (terrasse jardin), les charges du revêtement d etancheite, Les charges de réseaux, etc Voir la Norme NF P

26 Charges permanentes climatiques exploitation - thermique Les charges d exploitations Ces charges correspondent au charges VARIABLES sur les structures dues à l exploitation de façon réglementaire, Norme NFP pour les surcharges dans les bâtiments, habitations, bureaux, hôpitaux, bâtiments scolaires Le CCTP pour les demandes spécifiques du maitre d ouvrage, de l industriel, ou pour des locaux qui ne sont pas définis dans la norme Règlements de la SNCF Charges roulantes routières, ou de convois exceptionnels ou les charges des convois militaires EUROCODE 1 26

27 Charges permanentes climatiques exploitation - thermique Contreventement V M Efforts transmis aux fondations 27

28 5 LA NOTE D HYPOTHESES GENERALES Charges permanentes climatiques exploitation - thermique Les structures sont des ouvrages sur lesquels interagissent les conditions météorologiques, celles-ci créent des charges climatiques, qui sont principalement au nombre de deux: Les charges dues aux effets du vent Règles NV 65 février 2009 ( DTU P06-002) Eurocode 1 La France est divisée en Zone de vent La pression due au vent est fonction: Du site De la hauteur du bâtiment De sa dimension On en déduit des coefficients de pression ou de dépression extérieurs, Et ainsi un effort global sur le bâtiment Il existe aussi une carte spécifique pour le calcul des éléments de couverture, en particulier dans la bande des 3 km en zone côtière. 28

29 5 LA NOTE D HYPOTHESES GENERALES Charges permanentes climatiques exploitation - thermique Les charges climatiques 29

30 La neige 30

31 La neige 31

32 5 LA NOTE D HYPOTHESES GENERALES Charges permanentes climatiques exploitation - thermique Les charges dues aux effets de la neige Règles NV 65 février 2009 ( DTU P06-002) La France est divisée en Régions de NEIGE La pression du au poids de la neige est fonction: Du site De l altitude du bâtiment De la concomitance avec les effets du vent Des pentes de toiture Des obstacles qui peuvent créer des accumulations de neige 32

33 Résistance au feu Pour la protection des personnes en cas de sinistre feu, outres les diverses dispositions visibles (détecteurs alarmes, etc. ), il y en a plus discrètes qui concerne la durée de la stabilité au feu des structures. Celle-ci s exprime par la durée exprimée 1/4h, 1/2h, 1h, 2h pendant lequel un produit ou un élément de construction peut continuer à jouer son rôle durant un incendie simulé normalisé. Cette résistance au feu est défini par 3 critères suivant nouvelle appellation: (R) RESISTANCE MECANIQUE à la chaleur ( ancienne notation Stable au Feu (SF) ) ( RE ) Resistance Mécanique et ETANCHEITE AUX FLAMMES ET AUX GAZ CHAUD ou INFLAMMABLE ( ancienne notation Pare-Flamme (PF)) ( REI ) Resistance Mécanique, Etanchéité aux flammes et aux gaz chaud ou inflammable et ISOLATION THERMIQUE ( ancienne notation Coupe-Feu (CF)) Un plancher, un mur devront être REI, un poteau, une poutre sera R Une porte, une fenêtre pourront être RE Nota: des produits non structurels seront également concerné par ces critères, tel que des cloisons, des calfeutrements, Attention: ces notions sont différentes de celle de REACTION AU FEU qui concernera plus les produits de construction 33

34 Chocs Contraintes «données» par le client ou normes bombes choc de véhicule, train, bateau, avion, la houle Conséquences sur les structures redimensionner, renforcer dispositions constructives spécifiques 34

35 5 LA NOTE D HYPOTHESES GENERALES 5.6 Risques naturels LE SEISME C est un déplacement brutal des plaques sur la croute terrestre qui est à l origine du séisme. Il s agit principalement de déplacements horizontaux. Un séisme impose aux constructions une suite d accélérations violentes qui font entrer le bâtiment en oscillations. La répartition des masses en mouvement, la géométrie du bâtiment et la rigidité de chaque élément de la construction sont des paramètres qui déterminent l amplitude et la fréquence de ces oscillations. Les éléments de structures souples subissent des déplacements importants mais amortissent une partie de l énergie cinétique. En revanche les éléments de structures raides auront des déplacements faibles mais plus rapides et concentrent donc l énergie cinétique du bâtiment. 35

36 5 LA NOTE D HYPOTHESES GENERALES 5.6 Risques naturels LE SEISME L ancienne carte qui date de 1985 est basée sur de simples études de statistiques. Le nombre de communes concernées passe de à La nouvelle carte se base, elle sur des études de probabilité liées à l amélioration des connaissances en terme de tectonique des plaques et de géologie. 36

37 Autres critères de conception de structure? La température? Le retrait? Le fluage? L acoustique? Les tolérances? 37

38 5 LA NOTE D HYPOTHESES GENERALES A quoi servent ces hypothèses de conception? POURQUOI Pour s assurer que tous les intervenants travaillent avec les mêmes données Préciser les règles de calculs, surtout en cette période de cohabitation des différents règlements Faire une synthèse des données d entrée et des hypothèses de calculs et de dimensionnement, et LES FAIRE VALIDER PAR LA Maitrise d Ouvrage, La Maitrise d œuvre et le Bureau de Contrôle. Evite souvent des litiges ultérieurs QUI C est le Bureau d Etudes d Exécution, en conformité avec les hypothèses de l étude d Avant Projet de l entreprise, éventuellement en prenant en compte les OPTIONS de l équipe TRAVAUX QUAND C est le premier document à établir avant tout autre document 38

39 MISE EN APPLICATION Concevoir une structure béton armé à partir du dossier de l Architecte 39

40 Ordres de grandeur d ouvrages en BA Désignation Schéma Portée Valeurs de h continuité faible forte Dalle pleine sur 2 appuis h L > L/20 > L/27 Dalle pleine sur 4 appuis h L > L/40 > L/50 Plancher dalle L h > L/20 > L/25 Plancher à poutrelles h Entrevous en béton Entrevous polystyrène > L/25 > L/30 > L/15 > L/25 Balcon h > L/10 L

41 Ordres de grandeur d ouvrages en BA Désignation Schéma Portée Valeurs de h Poutre isostatique h L/15 < h < L/10 L b ~ 0.30 h b Poutre en «T» isostatique h b L h > L/16 b ~ 0.35 h a Poteau h Poteau a > h/20 b

42 Ordres de grandeur d ouvrages en BA - Fondations superficielles : semelles a A b B h - Dallage Industriel: Non industriel: Maison individuelle: épaisseur mini = 15 cm épaisseur mini = 13 cm épaisseur mini = 12 cm * Normes françaises

43 Guide de conception d une structure en BA Porteurs - Verticaux 1. A partir des plans «architectes»: repérer les éléments porteurs et les reporter sur un calque Penser aux cages d ascenseurs, aux escaliers Respecter des portées «béton armé» (trame < 8m si possible) Disposer les porteurs régulièrement 2. Superposer le calque des porteurs sur les plans «architectes» des autres niveaux Modifier/ajuster la position des porteurs pour minimiser les transferts de charges 43

44 Guide de conception d une structure en BA Plancher - horizontaux A partir des plans «structure»: tracer un réseau de poutres principales Attention aux gabarits (respecter la hauteur libre) Eviter si possible les croisements de poutres principales (difficulté du ferraillage) 44

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