CONSTRUCTION 4: FILIERE BETON 1
Introduction De la fin du 19 ème siècle à nos jours, l histoire du béton armé a profondément façonné l art de bâtir. On ne peut tenter de prévenir l avenir de la construction en béton sans mesurer combien celui-ci est aujourd hui piloté, au plan de la macroéconomie, par des chiffres très stables. Ainsi, on réalise environ 7 milliards de mètres cube de béton par an dans le monde, soit un mètre cube par habitant. Le prix moyen de ce béton en France, est de l ordre de 0,03 à 0,04 le kilogramme, c est-à-dire d un ordre de grandeur très différent de celui de tous les autres matériaux à vocation industrielle. Sa résistance en compression est d environ 30 Mpa. Sa résistance en traction est très faible(del ordre de1/12 ème à1/10 ème delarésistanceencompression). Il est nécessaire pour l architecte de connaitre les différentes solutions constructives qu il a permis d élaborer grâce à ses propriétés physiques spécifiques. 2
Le béton est un mélange de sable(s), gravillon(s), ciment et eau. Il peut aussi contenir un ou plusieurs adjuvants, des poudres qu on appelle additions, et éventuellement des fibres. 3
Le Ciment Portland Artificiel 4
Consommation de ciment par habitant (en kg) 2008 2009 2010 2011 Chine 1036 1202 1383 1581 Suisse 605 606 632 662 Espagne 937 616 518 438 Grèce 912 683 545 354 Allemagne 336 310 302 342 Japon 399 345 328 329 France 389 325 314 327 Irlande 1334 740 515 318 Etats-Unis 307 224 230 232 Royaume-Uni 223 168 169 187 5
Production de ciment dans le monde (en millions de tonnes) 2008 2009 2010 2011 Total Monde 2865,6 3049,8 3364,9 3638,7 Chine 1400,0 1646,0 1880,0 2080,0 Inde 177,3 195,9 224,7 240,5 Etats-Unis 84,0 60,4 66,5 67,9 Turquie 53,1 54,0 66,2 67,8 Japon 68,0 60,0 56,6 56,4 Arabie Saoudite 32,9 37,9 43,0 48,4 Allemagne 35,2 31,1 29,9 33,5 Espagne 42,1 29,5 21,2 22,2 France 21,4 18,3 18,0 19,4 6
Production de ciment en France 7
ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX 8
Le béton frais 9
Le béton durci 10
Les structures en béton sont réputées, à juste titre, très durables. Elles supportent les climats extrêmes et les environnements agressifs. Coupole du Panthéon à Rome 11
Les structures en béton sont réputées, à juste titre, très durables. Elles supportent les climats extrêmes et les environnements agressifs. Pont de la confédération, Ile du Prince Edouard, Canada, Jean Muller, 1997 12
Répartition des constituants en volume adjuvant 0.1% eau 20% ciment 10% granulats 70% 13
Béton de bâtiment C25/30 décomposition du prix transport 22% ciment 36% fabrication 15% adjuvant 1% granulats 26% 14
Voile refend intérieur décomposition du prix coffrage m² 2 28 56 ferraillage m 3 0,2 36 7,2 Mise en œuvre m 3 0,2 80 16 Béton m 3 0,2 90 18 Total : 97,2 /m² Voile béton blanc décomposition du prix coffrage m² 2 42 84 ferraillage m 3 0,2 36 7,2 Mise en œuvre m 3 0,2 80 16 Béton m 3 0,2 125 25 Total : 132,2 /m² 15
CARACTERISTIQUES PHYSIQUES DU BETON nuance C25/30 C80/95 BFUP Résistance en compression (MPa) Résistance en traction (MPa) Module d élasticité longitudinal (MPa) 25 80 150 1,8 3,4 9 31 000 42 000 45 000 Allongement minimal (%) 0,35 0,28 0,4 Coefficientde dilatation thermique 10-5 10-5 1,2 10-5 Masse volumique (kg/m 3 ) 2300 2300 2500 Conductivité thermique (W.m -1.K -1 ) Capacité calorifique massique (J.kg -1.K -1 ) 1,6 1,6 1,6 850 850 850 16
COMPORTEMENT MECANIQUE DU BETON 100 90 80 Contraintes (Mpa) 70 60 50 40 30 20 10 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 Déformations (10-6 ) 17
COMPORTEMENT MECANIQUE DU BETON 18
Compétences techniques de l architecte L architecte doit connaître la composition des bétons et les principaux procédés utilisés pour sa mise en œuvre. La prise en compte de toutes les contraintes de coffrage permet de définir un calepinage des joints qui peut donner du rythme à la surface du parement. Richard&Schoeller, Maison, Carantec, 2005 19
ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX CimentPortland CEM I: 866kgCO 2é /tonnedeciment Bétonarmé(80kg/m 3 ): 159kgCO 2é /tonnedebéton 398kgCO 2é /m 3 debéton 2é 20
PLAN DU COURS 1 ) Naissance et développement du béton armé 2 ) évolutions esthétiques du béton armé 3 ) Connaître le béton 4 ) Concevoir en béton : solutions constructives 5 ) Concevoir en béton : matière et texture 21
NOUVELLES TENDANCES Jean-Philippe Pargade, pole scientifique et technique, Marne La Vallée, 2013 22
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NOUVEAUX SYSTEMES CONSTRUCTIFS Immeuble skyline, Nantes, ateliers 2/3/4, 2011 28
NOUVEAUX SYSTEMES CONSTRUCTIFS Médiathèque, Frontignan, TAUTEM et BMC2, 2015 29
NOUVEAUX SYSTEMES CONSTRUCTIFS 30
NOUVEAUX SYSTEMES CONSTRUCTIFS 31
NOUVEAUX SYSTEMES CONSTRUCTIFS Mairie, Echenoz-la-Méline, BQ+A, 2014 32
NOUVEAUX SYSTEMES CONSTRUCTIFS 33
NOUVEAUX SYSTEMES CONSTRUCTIFS 34
NOUVEAUX SYSTEMES CONSTRUCTIFS 35
NOUVEAUX SYSTEMES CONSTRUCTIFS Musée Régional de la Narbonne Antique, Narbonne, Foster + Partners, 2017 36
STABILIZED INSULATED RAMMED EARTH Muréna, Narbonne, Foster + Partners, 2017 37