LES CONTREVENTEMENTS

Matière: StructuresParcours: Licence Architecture

Pr Mohammed Nabil Ouissi

Université de Tlemcen

Département d’architecture

• DÉFINITION:

un contreventement est un système statiquedestiné à assurer la stabilité globale d'un ouvrage vis-à-vis des effets horizontaux issus des éventuellesactions sur celui-ci (par exemple : vent, séisme, choc,freinage, etc.).

Il sert également à stabiliser localement certainesparties de l'ouvrage (poutres, poteaux) relativementaux phénomènes d'instabilité (flambage oudéversement).

Afin d'assurer la stabilité globale d'un bâtiment, ilest nécessaire que celui-ci soit contreventé selon aumoins 3 plans verticaux non colinéaires et un planhorizontal ; on distingue donc:

•les contreventements verticaux (destinés àtransmettre les efforts horizontaux dans lesfondations)•les contreventements horizontaux (destinés às'opposer aux effets de torsion dus à ces efforts).

Un contreventement peut être réalisé par desvoiles (contreventements verticaux), des plaques(contreventements horizontaux) en béton armé, enmaçonnerie, en bois ou en tôle ondulée oudes treillis enbois ou en acier.

On entend par « murs » ou « voiles », les porteursverticaux qui se distinguent des poteaux par le rapportentre sa longueur « L » et son épaisseur « e » : un mur estun élément dont le rapport L/e est au moins égal à 4.

Choix du contreventement:

• Le rôle du contreventement horizontal est detransmettre les actions latérales aux élémentsverticaux appelés palées de stabilité.

• les planchers et toitures faisant office dediaphragme rigide ne devraient pas être affaiblispar des percements trop grands ou mal placéspouvant nuire à leur résistance et leur rigidité.Les diaphragmes flexibles devraient être évitéspour combattre le déversement des mursnotamment en maçonnerie.

Le contreventement vertical par paléesdevrait répondre à des critères spécifiques telsque :• leur nombre : au moins trois palées nonparallèles et non concourantes par étage.• leur disposition : elles seront situées le plussymétriquement possible par rapport au centrede gravité des planchers et de préférence auxangles avec une largeur suffisante.• leur distribution verticale : être régulière ; lespalées seront superposées afin de conférer auxdifférents niveaux, une rigidité comparable aussibien en translation qu'en torsion.

Modes de contreventement:

• Croix de saint André

• Contreventement par voiles:

Les voiles (mur en maçonnerie ou voile en béton armé)ont une triple fonction : Supporter, contreventer et cloisonner

l’espace

• Contreventement par encastrement externe (noyaux) : Noyaux de circulations verticales

• Contreventement par encastrement externe (noyaux) : Noyaux de circulations verticales

• Contreventement par encastrement interne (portiques)

• Contreventementpar colonnes inclinées

• Contreventement assuré par portiques

Les portiques doivent être conçus pour résisternon seulement aux forces de pesanteur, maiségalement aux forces horizontales ; cette résistanceimplique la rigidité des nœuds. Cette solutionconduit en général à des sections de béton etd’armatures plus importantes, et à des dispositionsde ferraillage plus complexes que cellesusuellement adoptées dans les structures les pluscourantes de bâtiments.

Cette solution de contreventement estcouteuse, et on ne la retient guère que lorsqu’iln’est pas possible d’en choisir une autre.

• Contreventement assuré par pans rigides

La rigidité des pans de contreventement peut être assurée :

soit par des triangulations en béton armé ;

soit par des voiles en béton armé ;

soit éventuellement par des remplissages en maçonnerie de résistance suffisante entre éléments (poteaux et poutres) de l’ossature en béton armé.

- Contreventement triangulé:Dans le premier cas (a), la présence des triangulations

crée souvent des difficultés pour la réalisationd’ouvertures dans les pans de contreventement : on peutquelquefois trouver une solution plus satisfaisante endisposant les éléments de triangulation non plus sur lahauteur d’un étage, mais sur celle de deux étages (b).

Contreventement triangulé

- Contreventement avec voile en béton:

Disposés transversalement aux bâtiments de formerectangulaire allongée, ils constituent en même tempsdes éléments de transmission des charges verticales. Ilspeuvent donc assurer à la fois la transmission descharges verticales et le contreventement dans ladirection transversale des bâtiments.

Le contreventement longitudinal est obtenu endisposant des voiles dans les plans des façades et desrefends longitudinaux. En général, ces voiles ne sontprévus que dans certaines travées. A cause du retrait etde la dilatation, il est plus intéressant de disposer lesvoiles de contreventement dans des travées voisines ducentre des bâtiments qu’à une extrémité ( éviter surtoutde les prévoir aux deux extrémités).

Contreventement longitudinal d’un bâtiment

- Contreventement par noyau externe (de stabilité)

La stabilité des bâtiments de grande hauteur est trèssouvent assurée par un ouvrage situé en partie centrale,constitué par des parois verticales, en voiles de béton armé,disposées suivant des plans orthogonaux, et par lesplanchers. Cet ensemble trouve le plus souvent sa place dansla zone où sont rassemblées les circulations verticales(ascenseurs et escaliers de secours) et des locaux annexes nerecevant pas la lumière naturelle (salles de bains, toilettes,vestiaires, archives, etc.).

Cet élément s’appelle un noyau. En plus d’assurer latransmission des charges verticales, il assure à lui seul lastabilité horizontale en s’opposant aux efforts horizontaux duvent et du séisme. Les autres éléments verticaux (linéaires)ne servent qu’à reprendre les charges verticales.

Contreventement par noyau

• Modes de rupture des voiles:

Le terme de voile regroupe des éléments de structure aucomportement mécanique très divers. Cependant, on peutconsidérer que les principaux paramètres ayant une influenceprépondérante sur le comportement d’un voile sont les suivants :

- L’élancement, défini comme le rapport de la hauteur par la largeur du voile, h/l

- La disposition et le pourcentage des armatures.

- L’intensité de l’effort normal.

Donc du point de vue de leur fonctionnement il convient de faire la distinction entre les voiles élancés (h/l >2) et les voiles courts (h/l<2).

- Modes de rupture des voiles élancés:

• Ruptures en flexion :

On observe ce mode de ruine dans les voiles très élancés soumis à un effort normal de compression et à un cisaillement modéré.

o Mode F1 : rupture par plastification des armatures verticales tendues et écrasement du béton comprimé.

ce schéma correspond à la formation d’une rotule plastique dans la partie inférieure du voile avec une importante dissipation d’énergie.

On observe ce mode de ruine dans les voiles très élancés, soumis à un effort normal de compression faible et à un cisaillement modéré.

Écrasement du béton comprimé et formation d’une rotule plastique.

o Mode F2 : Rupture parécrasement du béton,rencontré dans les voiles assezfortement armés soumis à uneffort normal important.

o Mode F3 : Rupture fragile parruptures des armatures verticalestendues, rencontré dans les voilesfaiblement armés, lorsque lesarmatures verticales sontessentiellement reparties et nonconcentrées aux extrémités.

o Mode F/T (Rupture en flexion-effort tranchant) :

Rupture par plastification des armaturesverticales de flexion et des armaturestransversales, rencontré dans les voilesmoyennement élancés où la flexion n’estplus prépondérante et où les armatureshorizontales sont insuffisantes.

o Mode T : (Rupture par effort tranchant)

Rupture des bielles de compressiondéveloppés dans l’âme du voile,rencontré dans les voiles munis deraidisseurs, fortement arméslongitudinalement et transversalementet soumis à des cisaillements élevés.

o Mode G : Rupture par glissement auniveau des reprises de bétonnage. Cetype de rupture peut apparaîtrelorsque les armatures verticalesreparties sont insuffisantes, laqualité des reprises de bétonnageest mauvaise et la valeur de l’effortnormal est faible.

- Mode de rupture des voiles

courts :

Dans ce cas l’effort tranchantest prépondérant sur la flexion.

o Mode T1: rupture parglissement à l’encastrement. Cemode de rupture, conséquencede la plastification progressivedes armatures verticales estaccompagné d’importantsglissements qui réduisent d’unefaçon significative la raideur.

o Mode T2 : rupture diagonaleavec plastification ou rupture desarmatures le long des fissuresdiagonales, rencontré dans lesvoiles moyennement arméssollicités par un faible effortnormal.

- Mode T3 : rupture parécrasement du béton del’âme, à la base des biellestransmettant les efforts decompression.