CODE ET MANUEL D APPLICATION POUR LE CALCUL ET L EXECUTION

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1 CODE ET MANUEL D APPLICATION POUR LE CALCUL ET L EXECUTION DU BETON ARMI. Rédigé par une Commission d Experts de l UNESCO, DUNOD PARIS 1968

2 CODE ET MANUEL D APPLICATION POUR LE CALCUL ET L EXECUTION DU BETON ARME par Rédigé une Commission d experts de l UNESCO Pour faciliter l exécution de divers projets d assistance technique dans les pays en voie de développement, l UNESCO procède à des études ap rofondies dans des domaines tee que la normalisation, les règles technologiques et les guides pour la conception et la construction d ouvrages techniques, domaines qui semblent se prêter le mieux à la transmission des connaissances technologiques à ces pays. L absence de normes, règles et guides de ce genre, risque d entraver sérieusement le progrès économique. On utilise souvent des nomes ou des règles étrangères qui ne sont pas toujours les plus appropriees, eu égard aux conditions climatiques ou au niveau de développement social et économique des pays intéressés. Aussi la rédaction et la mise au point de tels documents constituent-t-elles une question importante pour le progrès économique des pays en voie de développement. Rédigée par une Commission internationale d experts nommés par U UN ESCO, la première partie ou ((Code pour le calcul et l exécution du béton armé ) constitue une tentative d unification dans un domaine particuiièremeht important pour le développement économique. En effet, l existence d un code international du béton armé devrait faciliter dans une large mesure la Voir suite sur le deuxième rabat tâche des entreprises contribuant aux grands travaux de développement économique dans diverses régions et permettre la réaiisation plus aisée des projets entrepris sous une forme communautaire par les différents pays. A ce titre, nul doute que cet ouvrage intéressera non seulement les pays en voie de développement, mais aussi les ingénieurs et techniciens des pays industrialisés. E&, l unification des règles du béton armé devrait se révéler particulièrement utile dans le domaine de l enseignement et de la formation des ingénieurs et techniciens. Les professeurs des universités techniques et des écoles d ingénieurs, et tout particulièrement les experts chargés de mission pédagogique dans les divers pays en voie de développement, accueilleront sans doute très favorablement cette initiative de ~ UNE~CO, de nature à faciliter singulièrement leur tâche. Dans cet ordre d idées, il est apparu dès le début des travaux de la Commission qu il était indispensable de compléter le Code par une seconde partie, dont l objet serait de faciliter l enseignement ainsi que la mise en a plication des prescriptions du Coz. C est dans cet esprit que U UN ESCO a chargé divers experts de préparer des chapitres complémentaires développant les bases théoriques de certaines prescriptions, ou en facilitant l application pratique. Ces chapitres ont été groupés dans une seconde partie, intitulée G MaNuel d application pour le calcul et l exécution du béton armé n. Les deux parties de l ouvrage sont ainsi susceptibles d intéresser ceux qui, à différents titres, s occupent de la construction en béton armé : maîtres d œuvre, architectes, ingénieurs et constructeurs, bureaux d engineering, d études et de contrôle, professeurs et étudiants des écoles d ingénieurs, membres des commissions nationales de réglementation du béton armé.

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4 COMPOSITION DE LA COMMISSION Président : Yves SAILLARD, Dr. Ifig., Directeur Technique de la Chambre Syndicale Nationale des C0nstructeur.s en Ciment Armé et Béton Précontraint de France, Secrétaire Permanent du Comité Européen du Béton, 9, rue La Pérouse, Paris (16e). Rapporteurs et Conseils : Jean DESPEYROUX, Ing. Civil, Directeur Technique de la Société de Contrôle Technique et d'expertise de la Construction, 4, rue du Colonel-Driant, Paris (le'). A.M. HAAS, Prof. Dr. Ing., Department of Civil Engineering, Technological University Delft, 25, Oostplantsoen, Delft (Pays-Bas). Telemaco VAN LANGENDONCK, Prof. Dr. Ing., Escola Politecnica de Universidade de Sao-Paulo, Caixa Postal, 30086, Sao-Paulo (Brésil). Franco LEVI, Prof. Dr. Ing., Istituto Universitario di Architettura di Venezia, Président du Comité Européen du Béton et de la Fédération Internationale de la Précontrainte, Corso Casale, 182, Turin (Italie). Alan H. MATTOCK, Prof. Dr. Ing., Department of Civil Engineering, University of Washington, Seattle, Washington, (U.S.A.). Jacques NASSER, Prof. Dr. Ing., Université Américaine de Beyrouth, B.P. 2660, Beyrouth (Liban). André PADUART, Prof. Dr. Ing., Université Libre de Bruxelles, 49, square des Latins, Bruxelles-5 (Belgique). Raymond C. REESE, Ing. Conseil, Ancien Président de 1'American Concrete Institute, Membre de la Commission ACI-318 (Standard Building Code», 743, South Byrne Road, Toledo, Ohio (U.S.A.). Stefan SORETZ, Dr. Ing., Ing.-Conseil, Klopsteinplatz, 1, A: 1030, Vienne (Autriche). Secrétaire : Stéphane BERNAERT, Ing. Civil, Prof. à 1'Ecole Spéciale des Travaux Publics, Paris, M. Sc. (Illinois, U.S.A.), 9, rue La Pérouse, Paris (16e).

5 Pubiié en accord avec l'unesco 0 UNESCO, Touie reproduction même partielle. de cet ouvrage est interdite. Une copie ou'reproduction par quelque proc6d6 que ce soit. photographie. microlilm. bonde magnélique, disque ou outre CO~SIIIU~ une contrefacon possible des peines prévues por 1; io, du I I mars 1957 sur Io proieciion des droils d'auteur.

6 Le présent document comporte, en un volume unique, - d une part le Code pour le calcul et l exécution du béton armé, - d autre part le Manuel d application, destiné à faciliter l utilisation pratique du Code par les projeteurs et les constructeurs. Seul, le Code présente un caractère réglementaire (*). Les divers chapitres du Manuel d application, dont chacun est rédigé sous la responsabilité propre de son auteur, constituent des Commentaires explicatifs, développant certaines bases théoriques des prescriptions du Code ou donnant des indications utiles en vue de leur application. (*) Nota : Toutefois, les paragraphes du Code présentés en petits caractères (identiques à ceux de ce Nota), constituent des commentaires explicatifs, qui, en principe, ne sont pas réglementaires, à moins d une mention particulière dans les documents contractuels.

7 AVANT-PROPOS Pour faciliter l exécution de divers projets d assistance technique dans des pays en voie de développement, l Unesco procède à des études approfondies dans des domaines tels que la normalisation, les règles technologiques et les guides pour la conception et la construction d ouvrages techniques, domaines qui semblent se prêter le mieux à la transmission des connaissances technologiques à ces pays. L absence de normes, règles et guides de ce genre risque d entraver sérieusement le progrès économique. On utilise souvent des normes et des règles étrangères, qui ne sont peut-être pas toujours les plus appropriées, eu égard aux conditions climatiques ou au niveau de développement social et économique des pays intéressés. Aussi la rédaction et la mise au point des normes et règles fondamentales constituent-elles une question d une urgence et d une importance capitales pour le progrès économique des pays en voie de développement. Les pays industrialisés possèdent une masse énorme de connaissances dans le domaine des normes et des règles technologiques, mais pour pouvoir être appliquées dans les pays en voie de développement, ces connaissances doivent être judicieusement triées, soumises à un examen critique et rectifiées par des ingénieurs et chercheurs expérimentés, en coopération avec les associations techniques internationales et les organisations de normalisation. Voilà un terrain particulièrement favorable à l assistance technique, qui peut ainsi contribuer à mettre efficacement et rapidement les connaissances existantes au service du développement. Les pays en voie de développement n ont pas besoin de règles aussi complexes que celles qu on élabore actuellement en Europe et en Amérique. I1 importe, en revanche, de leur fournir d urgence un manuel aussi bien fait et aussi simple que possible, qui puisse constituer un guide efficace pour leurs cadres technologiques toujours plus nombreux. Le présent Code pour le calcul et l exécution du béton armé est l un des premiers recueils de règles technologiques qu on ait faits à l intention des pays en voie de développement. Deux autres études du même genre sont en préparation (I). Nous espérons que ces études constitueront les premiers (1) Roures dans les pays en voie de développemeni, el Recommandations concernanl les barrages el les reservoirs.

8 VI11 AVANT-PROPOS éléments d une longue série de recueils technologiques concernant une vaste gamme de questions techniques applicables à diverses régions géographiques. Le présent (Code pour le calcul et l exécution du béton armé ) a été rédigé, après un examen approfondi, par un groupe de travail international comprenant certains des principaux membres du Comité Européen du Béton et de 1 American Concrete Institute : Y. Saillard (France), président ; J. Despeyroux (France) ; A. M. Haas (Hollande) ; T. van Langendonck (Brésil), F. Levi (Italie) ; A. H. Mattock (États-Unis d Amérique) ; J. Nasser (Liban) ; A. Paduart (Belgique) ; R. C. Reese (États-Unis d Amérique) ; S. Soretz (Autriche) et S. Bernaert (France), secrétaire. L Unesco tient à exprimer sa reconnaissance et sa gratitude à tous les membres du groupe pour l excellent travail qu ils ont accompli avec beaucoup de compétence, d efficacité et de promptitude. Le Code sera révisé dans deux ou trois ans à la lumière de l expérience de son application effective à la conception et à la construction d ouvrages techniques.

9 TABLE GENERALE PREMIERE PARTIE CODE POUR LE CALCUL ET L EXECUTION DU BETON ARME 1. DOMAINE D APPLICATION ET OBJET DU CALCUL 1.1. Domaine d application Objet du calcul Notion de a mise hors-service D Notion d «état-limite ) Processus général du calcul UNITES ET NOTATIONS 2.1. unités Unités de base Unités secondaires Unité de force Unité de travail et d énergie Unité de pression et de contrainte Correspondance entre les unités S.I. et les unités anciennes Notations Lettres minuscules de l alphabet latin Lettres majuscules de l alphabet latin Lettres minuscules de l alphabet grec Exposants Indices Exceptions autorisées... avec. en Annexes, tableau alphabétique des notations du code. 3. DETERMINATION DES CARACTERES DES MATERIAUX 3.1. Acier Dèjinition des aciers utilisés Barres lisses Barres A haute adhérence Treillis soudés Profilés

10 X TABLE DES MATIÈRES Définition des diamètres utilisés Caractères mécaniques de référence de l acier Limite d élasticité de l acier Diagramme de traction de l acier Aciers naturels Aciers écrouis Béton Résistances mécaniques de référence du béton Détermination expérimentale des résistances mécaniques de référence du béton Résistance à la compression Résistance à la traction Détermination forfaitaire des résistances mécaniques de référence du béton Résistance à la compression Résistance à la traction Module de déformation du béton Cas des charges instantanées (module instantané) Cas des charges de longue durée (module différé) CoefJicient de Poisson du béton CoefJicient de dilatation thermique du béton Déformations linéaires difiérées du béton DETERMINATION DE LA SECURITE 4.0. Principe de vérification de la sécurité Détermination des sollicitations caractéristiques Charges permanentes et surcharges fixes d exploitation Surcharges variables d exploitation Surcharges dynamiques d exploitation Surcharges climatiques et actions sismiques Retrait, fluage et variations de température Eflet du procédé de construction Détermination des résistances de base Définition des résistances de base Résistance de base de l acier Résistance de base du béton DETERMINATION DES EFFETS DES CHARGES PERMANENTES. SURCHARGES ET AUTRES ACTIONS 5.1. Structures constituées de pièces linéaires Structures planes Structures planes chargées perpendiculairement à leur plan moyen (dalles)... 44

11 TABLE DES MATIÈRES XI Structures planes chargées parallèlement à leur plan moyen Parois et murs porteurs Evaluation des effets des charges verticales Détermination des charges Répartition des charges Détermination de l excentricité de calcul Excentricité initiale Excentricité complémentaire Excentricité totale de calcul Évaluation des effets des charges horizontales Poutres. cloisons DETERMINATION DES SECTIONS 6.1. Actions et contraintes normales Etat-limite ultime Flexion droite (simple ou composée) Hypothèses fondamentales de calcul Prise en compte du béton en compression Largeur de la zone comprimée Poutres en T sur appuis libres Poutres en T sur appuis continus Poutres en T à goussets Raccourcissement unitaire maximal du béton Diagramme de répartition des contraintes du béton Prise en compte de l armature de traction Prise en compte de l armature de compression Flexion déviée (simple ou composée) Compression centrée Pièces non frettées Hypothèses fondamentales de calcul Raccourcissement unitaire limite du béton et de l acier Prise en compte du béton en compression Prise en compte de l armature de compression.. 2. Pièces frettées Objet du frettage Conditions nécessaires d efficacité du frettage Hauteur maximale de la zone frettée Epaisseur maximale de la zone frettée Nature et disposition des frettes Pourcentage minimal des frettes Prise en compte de l effet de frettage Section de référence d une pièce frettée Contrainte de compression d une pièce frettée Coefficient de frettage Traction centrée... UNESCO.. Béton armé

12 XII TABLE DES MATIÈRES Etat-limite d instabilité Hypothèses fondamentales de calcul Etat-limite d instabilité des poteaux et colonnes en compression centrée État-limite d instabilité des poteaux et colonnes en compression excentrée État-limite d instabilité des plaques chargées parallèlement à leur plan Prise en compte de l effet du fluage Etat-limite de fissuration Hypothèses fondamentales de calcul Définition de l état-limite de fissuration Bases de vérification pratique de la fissuration Classification des ouvrages d après les conséquences de la fissuration Classe (1) Classe (2) Classe(3) Règles générales de vérification de la fissuration Conditions de validité des règles Définition de la section de béton d enrobage de l armature Détermination du diamètre maximal des barres de l armature Prise en compte de l effet du gonflement du béton Règles particulières à certains éléments de structures Poutres de grande hauteur Dalles et structures planes Etat-limite de déformation Hypothèses fondamentales de calcul Définition de l état-limite de déformation Bases de calcul pratique des déformations Valeurs maximales des flèches admissibles Ponts et ouvrages d art Bâtiments à usage public ou privé Règles générales de calcul Cas des pièces fissurées Cas des pièces non fissurées Règles simplifiées pour les bâtiments courants Actions et contraintes tangentes Règles générales de calcul Dénifitions des coutures Hypothèses fondamentales de calcul («Règle des coutures») Effort tranchant Base du calcul de la résistance à l effort tranchant Pourcentage minimal de l armature transversale Règles pratiques de calcul

13 TABLE DES MATIERES XII1 1. Calcul des poutres et nervures Capacité de résistance à l effort tranchant de l armature transversale Capacité de résistance à l effort tranchant du béton de la zone comprimée Capacité totale de résistance à l effort tranchant 2. Calcul des zones d appui des poutres Calcul des jonctions tables-nervures Calcul des dalles et coques Adhérence Définition de l adhérence Adhérence par ancrage Adhérence par entraînement Ancrage des armatures Principes de base des calculs d ancrage Vérification de l ancrage Dimensionnement des coutures d attache Ancrage droit Ancrage d une armature de traction Ancrage d une armature de compression Ancrage par courbure Ancrage d une armature de traction Processus du calcul Condition de non-écrasement du béton Crochets normaux Ancrage des cadres et étriers Ancrage d une armature de compression Danger de l ancrage par courbure en compression Poussée au vide Arrêt des armatures longitudinales Jonction des armatures par recouvrement Recouvrement des armatures de traction Barres sans dispositifs d ancrage (barres droites) Barres avec dispositifs d ancrage (crochets) 52. Recouvrement des armatures de compression Entraînement des armatures Entraînement global de l ensemble des barres d armature Vérification de l entraînement dans l état-limite ultime Torsion Base du calcul de la résistance à la torsion Pourcentage minimal de l armature transversale Règles pratiques de calcul Contribution de l armature transversale à la résistance à la torsion Contribution du béton de la zone comprimée à la résistance à la torsion Capacité tota1e.de résistance à la torsion

14 XIV TABLE DES MATIÈRES Poinçonnement Hypothèses d applicabilité du calcul Détermination de la résistance du poinçonnement Cas particulier d un contour de forme allongée Cas particulier de la présence d une ouverture Cas particulier du voisinage d un bord libre Cas particulier du voisinage d un angle libre os DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES 7.0. Conformité des dispositions constructives avec les hypothèses de calcul Dispositions générales relatives aux armatures Utilisation simultanée de diverses nuances ou types d acier Courbures admissibles des barres d armature Condition de non-écrasement du béton Condition de façonnage de l acier Rayons minimaux de courbure Diamètre minimaux des mandrins de cintrage Arrêts des barres d armature I. Dispositifs d arrêts Changements brusques de sections Jonction des barres d armature Jonctions par recouvreme 1. Recouvrement des armatu 2. Recouvrement des armatures de compression Jonctions par soudure Nature des jonctions par soudure Emplacement des jonctions par soudure Résistance des jonctions par soudure Espacements des barres d armature Espacements des barres d une même file verticale d armatures Espacements des barres d un même lit horizontal d armatures Groupements de barres au contact Espacements des barres d une croisée de poutres Enrobage des barres d armature Dispositions communes à toutes les barres d armature Dispositions particulières aux barres d armature principale Groupements de barres au contact Dispositions particulières à divers éléments de structures Dispositions particulières aux poteaux i. Section minimale Armature longitudinale Limite élastique minimale

15 TABLE DES MATIÈRES Poiircentage minimal... Y. Dispositions constructives Armature transversale Diamètre minimal 2. Pourcentage minimal Espacement maximal Dispositions constructives Mise en place de l armature Dispositions particulières aux pièces frettées Dimensions géométriques de la zone frettée Pourcentage minimal des frettes Dispositions des frettes Frettage en hélices ou en cerces Frettage en nappes Dispositions particulières aux pièces fléchies Armature longitudinale de traction Armature longitudinale de compression Armature longitudinale de répartition Armature transversale Changements de sections géométriques Dispositions particulières aux dalles et structures planes Armature de travée Diamètre maximal Espacement maximal Rapport des sections dans les deux directions perpendiculaires Armature de rive Armature d angle Armature de poinçonnement Cadres verticaux ou inclinés Barres relevées Autres dispositifs... xv PRESENTATION DES PROJETS 8.1. calculs Bases des calculs Précision arithmétique des calculs Communication des calculs Dessins Dessins d avant-projet Dessins d exécution Dispositions communes à tous les dessins d exécution Dispositions particulières aux dessins de coffrage Dispositions particulières aux dessins de ferraillage Conditions d exbution

16 XVI TABLE DES MAT&RES 9. EXECUTION DES OUVRAGES 9.1. Dispositions particulières aux coffrages Classement et constitution des cograges Coffrages ordinaires Coffrages soignés Joints des coffrages Etanchéité des coffrages Caractères mécaniques des coffrages Résistance mécanique Flèches et contre-flèches Préparation des coflrages Nettoyage Humidification Huilage Entretien Processus de décoffrage Dispositions particulières aux armatures Essais des aciers Essais en usine avant livraison Essais sur chantier après livraison Contrôle des caractères mécaniques de référence Nombre des éprouvettes Interprétation des résultats Contrôle des caractères de façonnage Nombre des éprouvettes Interprétation des résultats Façonnage des armatures Mode de façonnage Diamètre minimal du mandrin de centrage Aciers doux Aciers mi-durs Aciers durs Vitesse de centrage Interdiction du dépliage Soudage des armatures Mode de soudage Exécution du soudage Mise en place des armatures Dispositions particulières aux bétons Composition du béton Définition Ciments

17 TABLE DES MATIERES XVII Granulats Eau de gâchage Adjuvants Dosages Essais de résistance du béton Nature des essais Prélèvement des échantillons Moules des éprouvettes Nombre des éprouvettes Confection et conservation des éprouvettes Processus d essai Fabrication du béton Approvisionnement du malaxeur Processus de malaxage Transport et mise en œuvre du béton Contrôle avant bétonnage Transport du béton Mise en œuvre du béton Vibration du béton Interruption et reprise de bétonnage Etuvage du béton Cure du béton Bétonnage par temps froid Bétonnage par temps chaud Tolérances Tolérances de dimensions Tolérances d aplomb Tolérances de rectitude Tolérances de ferraillage Tolérances sur la distance minimale des armatures au 178 parement Tolérances sur la position des armatures principales Tolérances sur la position des armatures transversales Stimultanéité de plusieurs tolérances DEUXIÈME PARTIE MANUEL D APPLICATION POUR LE CALCUL ET L EXECUTION DU BETON ARME 1. VALEURS USUELLES DES SURCHARGES ET ACTIONS DU VENT 1.1. Préambule Définitions Les surcharges fixes d exploitation Les surcharges variables d exploitation Les surcharges dynamiques d exploitation Les surcharges climatiques

18 XVIII TABLE DES MATII~RES 1.3. Surcharges variables d exploitation Domaine d application Valeurs nominales des surcharges Terrasses Habitation Bureaux Hôpitaux Ecoles Boutique et magasins de vente Salles de spectacles et lieux publics Entrepôts et ateliers Garages, passages ou cours accessibles aux véhicules Règles particulières aux surcharges variables Loi de dégression des surcharges dans les bâtiments à étages Cloisons légères de distribution susceptibles d être déplacées Toitures Organes mobiles Efforts horizontaux subis par les garde-corps Charges d épreuve Effets du vent Processus de vérification Domaine d application Définitions et principes généraux Direction du vent Exposition des surfaces Maître-couple Action exercée par le vent sur une des faces d un élément de paroi Pression dynamique et coefficient de pression Pression dynamique Définition Pression dynamique normale et pression dynamique Régions Valeurs des pressions dynamiques Réductions Actions extérieures et intérieures Définition Actions extérieures Actions moyennes Actions locales Actions intérieures _ Actions résultantes unitaires sur les parois Actions d ensemble Blocs accolés en une seule file à toiture unique Cas spéciaux

19 TABLE DES MATIÈRES XIX DETERMINATION PROBABILISTE DE LA SECURITE Préliminaires... Rappel des principes des théories probabilistes de la sécurité... Méthode semi-probabiliste de calcul C.E.B.IC.1.B.... Valeurs caractéristiques et valeurs de calcul des charges permanentes. surcharges et autres actions Définition générale Valeurs caractéristiques et valeurs de calcul des charges permanentes Valeurs caractéristiques et valeurs de calcul des surcharges et autresactions... Résistances caractéristiques et résistances de caicui de l acier et du béton Définition générale Résistances caractéristique et résistance de calcul de l acier Résistance caractéristique et résistance de calcul du béton... Mode de vérification de la sécurité Correspondance entre la méthode semi-probabiliste C.E.BJC.1.B. et la méthode simplifiée U.N.E.S.C.O FLEXION DROITE. CALCUL THÉORIQUE Rappel des hypothèses fondamentales de calcul Condition de compatibilité des déformations Prise en compte des bétons en compression Prise en compte de l acier en traction Prise en compte de l acier en compression... Calcul d une section symétrique de forme quelconque Détermination du type de rupture... Y Expression de - en fonction des caractères de la section et h des sollicitations extérieures Expression de limite... 6) Détermination pratique du type de rupture Détermination du moment de rupture Expression des équations d équilibre Expression du moment-plafond Récapitulation. Processus général de calcul le cas : (;)limite < (i)... plafond e cas :

20 xx TABLE DES MATIERES 3.2. Calcul d une section rectangulaire Calcul général Détermination du moment de rupture Expression générale du moment de rupture... Y Expression du moment relatif en fonction de -.. h Dimensionnement et vérification de l armature Données ler cas : f < O Y e cas : O, 50 < - < O, h e cas : O, 75 <?< Calcul d une section rectangulaire en flexion simple Dimensionnement de la section ler cas. La hauteur utile h est imposée au constructeur e cas. La hauteur utile h est laissée au choix du constructeur Vérification de la section l e tentative e tentative e tentative Calcul d une section rectangulaire en flexion composée avec compression Dimensionnement de la section ler cas. La hauteur utile h est imposée au constructeur e cas. La hauteur utile h est laissée au choix du constructeur Vérification de la section l e tentative e tentative e tentative Calcul d une section rectangulaire en compression excentrée Dimensionnement de la section ler cas. La hauteur utile h est imposée au constructeur e cas. La hauteur utile est laissée au choix du constructeur Vérification de la section Calcul d une section rectangulaire en compression simple Dimensionnement de la section Vérification de la section... h