Poly ETSHER Intro Ã la rÃ¨glementation&Predimensionnement des

5/12/2018 Poly ETSHER Intro Ã la rÃ¨glementation&Predimensionnement des - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/poly-etsher-intro-a-la-raglementationpredimensionnement-

COURS DE STRUCTURE

Tome IV

INTRODUCTION A LA REGLEMENTATION ET AU

DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS DE STRUCTURE

MISE A JOUR : JUIN 2001

Jean – Pierre ESSONE NKOGHE Ingénieur Ponts et Chaussées.

ECOLE INTER-ETATS DES TECHNICIENS SUPERIEURSDE L’HYDRAULIQUE ET DE L’EQUIPEMENT RURAL01 BP 594 Ouagadougou 01 Burkina FasoTél : (226) 31 92 03 / 31 92 04 / 31 92 18Email : [email protected] Fax : (226) 31 92 34



TABLE DE MATIERE

Introduction à la réglémentation et au dimensionnement des éléments destuctures

Chapitre 1 : Evaluation des charges permanentes.1-1 : Introduction1-2 : Charges permanentes d’ouvrages élémentaires

a) murs et enduits b) plancher et revêtement de plancher c) toitured) charges permanentes des ouvrages de travaux publicse) charges permanentes des matériaux et corps en vrac

Chapitre 2 : Evaluation des charges d’exploitation selon la norme ( NFP 06-001 )2-1 : Introduction2-2 : Cas des cloisons2-3 : Le coefficient de surface2-4 : Valeurs des charges d’exploitation2-5 : Cas particulier des couvertures

Chapitre 3 : Evaluation des charges climatiques3-1 : Introduction3-2 : Généralités sur la direction et effets du vent

3-3 : Pression dynamique3-4 : Dispositions constructives3-5 : Action Statique

3-5-1 : Actions intérieures et actions extérieures3-5-2 : Détermination des coefficients intérieurs et extérieurs ( bâtiment

courant )3-6 : Effet du vent sur les constructions prismatiques à base rectangulaire

( Méthode générale ou complète )

Chapitre 4 : Autres charges4-1 : Charges accidentelles4-2 : Charges exceptionnelles

Chapitre 5 : Fonctionnement des structures ( Systèmes porteurs )5-1 : Introduction5-2 : Mode de réception des charges horizontales ( H )

5-2-1 : introduction5-2-2 : Les questions à se poser 5-2-3 : Les différentes façons de réaliser le contreventement d’un plan.

5-3 : Mode de réception des charges verticales ( V )5-3-1 : introduction

5-3-2 : Les surfaces d’influences5-3-3 : La loi de dégression des charges



Chapitre 6 : Pondération des charges6-1 : Structures en béton

6-2 : Structures en métal6-3 : Structures en bois

Chapitre 7 : Prédimensionnement des structures porteuses7-1 : Introduction ( Le bon matériau en fonction de la distance à

franchir )7-2 : Prédimensionnement des structures en béton7-3 : Prédimensionnement des structures en métal7-4 : Prédimensionnement des structures en bois



INTRODUCTION A LA REGLEMENTATION ET AU

DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS DE STRUCTURES

Ce cours est centré sur l’étude technologique et mécanique de la Structure d’unouvrage du bâtiment et des travaux publics.La destination de l’ouvrage et les principales caractéristiques fonctionnelles déterminent lechoix du type de structure, les éléments qui la composent et le mode d’assemblage entre lesdifférents éléments.

L’ouvrage est soumis durant son existence à un certain nombre d’actions extérieures ayantles conséquences mécaniques sur celui-ci. Ces différentes actions sont classées en plusieurscatégories en fonction de leur durée d’application et de leur nature. On distingue ainsi :- les charges permanentes composées du poids propre et des équipements fixes de

l’ouvrage,

- les charges d’exploitation : elles évoluent en fonction du type d’utilisation de l’ouvrage(pont routier, locaux d’habitation, de bureaux, d’école, etc…),

- les charges climatiques sont composées de : (vent, pluie, variation de température, …),- les autres charges sont issues des tassements différentiels des fondations, des charges

accidentelles et exceptionnelles.Les charges d’exploitation, climatique et les autres charges, constituent des actions variables.

Permanentes : 1,2,6 Variables : 3,7,8 Climatiques : 4,5,9

Fig. Exemples d'actions

mécaniques.

4 5

1

3

97

6

2 8



Le but de ce cours est d’avoir une connaissance sur le mode d’évaluation de cesdifférentes charges qui agissent sur une structure pour nous permettre de prédimensionner

les éléments structurels constituant un ouvrage.

Ces charges peuvent se combiner entre elles. On sera donc le plus souvent amené àdéterminer les circonstances les plus défavorables qui pourront se présenter au cours de la viede l’ouvrage.

Comment ?

La méthodologie consiste à :

- évaluer les action verticales et horizontales niveau par niveau à

partir du hautApproche statique - rechercher le cas le plus défavorable

- déterminer le mode de fonctionnement de la structure- vérifier sa stabilité

. - en fonction du matériau, appliquer les coefficients de sécuritécorrespondants.

Approche réglémentaire- identifier les limites de déformations acceptables ( limite desflêches ).

- cette approche consiste à trouver les dimensions géométriquesdes éléments structurels principaux.

Approche prédimensionnement -cette étape est basée sur l’expérience et s’effectue en fonction

du matériau, des portées et des charges en présence.

Fig. Exemples de cas de charge d'une poutre continue pour la

combinaison << G + Q >> concernant la travée étudiée A Ai i+1

G +Q

G +Q G G

G G +Q G +Q

G

G

Ai Ai+1

Courbe enveloppe

Fig . Courbe enveloppe des deux cas de charges étudiés (1) et (2)

G +Q

G+Q

G

M (x)

M (x)

M (x)

(1)

(2)

(2)

(1)

+ _ +

-+

+

+ +

-



Chapitre 1 : Evaluation des charges permanentes sur un ouvrage.

1-1 : Introduction

1-2 : Charges permanentes d’ouvrages élémentaires

• a) murs et enduits

• b) plancher et revêtement de plancher

• c) toiture

• d) charges permanentes des ouvrages de travaux publics

• e) charges permanentes des matériaux et corps en vrac



Chapitre 1 : EVALUATION DES CHARGES PERMANENTES SUR

UNE CONSTRUCTION

1-1 : Introduction

Les charges permanentes sont désignées réglementairement par ( G ). Elles évoluent defaçon relative au cours de la vie de l’ouvrage (cas d’éventuelles modifications au niveau de lastructure).

Elle sont généralement dues à l’action de la pesanteur sur toutes les parties de l’ouvrage prenant appui sur l’élément de structure étudié.

Leur évaluation est fait à partir des données géométriques de l’ouvrage (dimensions) et dela connaissance des poids spécifiques de matériaux intervenants. Les normes NF P 06fournissent les valeurs de calculs admises pour les poids spécifiques des matériaux (NF P 06 – 001) et (NF P 06 – 004) pour les valeurs indicatives pour les charges permanentes, dont les

principales valeurs sont reportées dans les tableaux ci-dessous.Les charges permanentes sont prises en compte comme une charge uniformément répartie

par m2. Les valeurs prises en compte dans l’évaluation doivent être mentionnées dans lesdocuments particuliers du marché.



a) Charges Permanentes des murs et enduits .

Charges permanentes des murs en béton en KN/m2

Murs en kN/m2

Béton branché par cm d’épaisseur 0,22

Béton armé par cm 0,25

Béton cellulaire par cm (densité 0,8) 0,08

Brique plaines

- Épaisseur 11 cm

- Épaisseur 22 cm

- Épaisseur 34 cm

- Épaisseur 45 cm

2,35

4,5

6,51

8,5

Pierres de taille enduites une face

- Épaisseur 25 cm

- Épaisseur 37,5 cm

- Épaisseur 40 cm

- Épaisseur 45 cm

6,7

9,4

10,8

12,0

Maçonnerie de moellons enduite deux faces

- Épaisseur 37,5 cm

- Épaisseur 40 cm

- Épaisseur 45 cm

9,0

9,7

11,1

Béton cellulaire enduit 2 faces

- Épaisseur 25 cm

- Épaisseur 37,5

- Épaisseur 40

2,6

3,9

4,2

Parpaings creux et briques creuses, voir tableauxdes caractéristiques pages suivantes



Murs et enduits

Parois en blocs de béton

Parois en blocs de béton Par (cm) Poids

(kN/m2)

• Blocs pleins de béton degranulats lourds

101520

2,103,154,20

• Blocs perforés de béton degranulats lourds

1520

2,443,18

• Blocs creux de béton, degravillons lourds, à paroisépaisses

510152025

0,651,352,002,703,25

• Blocs creux de béton de pouzzolane, à parois épaisses

101520

25

0,951,401,90

2,30• Blocs creux de béton de

granulats lourds, à paroisminces

101520

1,201,642,28

• Blocs pleins en bétoncellulaire (masse volumique :400 kg/m3

1015

17,5202530

0,450,650,750,851,081,30

Pierre de taille

Pierre de taille Par (cm) Poids(kN/m2)

• Parois pleines 2030

5,308,10

• Revêtements auto-portants 8 2,20

• Revêtements attachés 3 0,80

• Revêtements scellés 0,40

Enduits

Enduits Par (cm) Poids

(kN/m2)

• Enduit de plâtre Par cm 0,10

• Enduit au mortier de liantshydrauliques

Par cm 0,18



Maçonneries (enduits non compris) G(kN/m2)

Parois en terre cuite

Briques pleines -5,5 cm-10,5 cm-21,5 cm

-33 cm

1,52

4,05

6,3Briques creuses -5 cm

-10 cm-15 cm-20 cm-25 cm-30 cm

0,450,91;31,752,152,6

Briques perforées -5,5 cm-10,5 cm-21,5 cm-33 cm

0,71,4

2,954,5

Blocs perforés -17,5 cm-22,5 cm-27,5 cm

2,32,953,6

Parois en blocs béton

Blocs pleins de béton de granulats lourds -5 cm-10 cm-15 cm-20 cm

1,052,13,154,2

Blocs creux de béton de granulats lourds(parois épaisses)

-5 cm-10 cm-15 cm-20 cm-25 cm-30 cm

0,651,35

22,7

3,253,85

Blocs pleins de béton d’argile ou de schisteexpansé ( béton : 750 à 1 550 kg/m3)

-5 cm-10 cm-15 cm-20 cm

0,45 à 0,80,9 à 1,61,35 à 2,41,8 à 3,2

Blocs creux de béton d’argile ou de schisteexpansé blocs à parois épaisses (béton : 750 à1 550 kg/m3)

-10 cm-15 cm

-20 cm-25 cm

0,6 à 109 à 1,5

1,2 à 21,5 à 2,5

Blocs pleines de béton laitier expansé ou de pouzzolane (béton : 1 550 kg/m3)

- 5 cm- 10 cm- 15 cm-20 cm

0,751,5

2,253

Blocs creux de béton de laitiers expansé ou de pouzzolane, blocs à parois épaisses. (Béton :750 à 1 550 kg/m3)

-10 cm-15 cm-20 cm-25 cm

0,951,41,92,3

Blocs pleins de béton cellulaire autoclavé(béton : 600 kg/m3)

-15 cm-20 cm-25 cm-30 cm

1,21,6

2,052,45

Cloisons en carreaux de plâtre à parements lisses

- par centimètre d’épaisseur 0,1

Tableau poids surfacique G (kN/m2) de maçonneries diverses (enduits non compris) (NF P 06-001)

Cloison de distribution

• Elles sont prises en compte comme une charge permanente uniformément répartie par m2.

• Elles sont assimilables à une charge répartie de 1 kN/m2 pour les cloisons légères de poids inférieur à 2,50 kN/m2 et pour certains types de bâtiments (bureaux par exemple).

• La valeur de la charge est ramené à 0,50 kN/m2 pour les bâtiments d’habitation à refends transversaux de cloisons parallèles aux refends.

• Dans les autres cas, on se réfère aux D.P.M. (Documents particuliers du marché).



b) Charges permanentes des planchers et revêtements des planchers

Planchers G(kN/m2)Dalles pleines arme par cm 0.25Planchers en béton armé préfabriqués a éléments

jointifs de dalles alvéolées. Alvéoles de petitesdimensions (page 78)

- 12 cm 2 à 2.5- 16 cm 2.4 à 2.9- 20 cm 2.3 à 3.3- 24 cm 3.2 à 3.7

Planchers nervurés à poutrelles préfabriquées ounervures coulées sur place avec entrevous en béton- Entraxe 60 cmMontages avec table de compression

- 12 + 4 cm 2.5 à 2.6- 16 + 4 cm 2.75 à 2.85

- 20 + 4 cm 3.1 à 3.3- 25 + 5 cm 3.6 à 4

Montages sans table de compression- 16 cm 2.2 à 2.3- 20 cm 2.5 à 2.8- 24 cm 2.9 à 3.1

Dito avec entrevous en terre cuite- Entraxe 60 cmMontages avec table de compression

- 12 + 4 cm 2.2 à 2.3- 16 + 4 cm 2.5 à 2.6- 20 + 4 cm 2.8 à 3- 25 + 5 cm 3.2 à 3.6

Montages sans table de compression

- 16 cm 1.9 à 2- 20 cm 2.2 à 2.424 cm 2.5 à 2.7

Dito avec entrevous très légers (type polystyrène) ousans entrevousMontages avec table de compression

- 12 + 4 cm 1.5 à 1.7- 16 + 4 cm 1.7 à 2- 20 + 4 cm 1.8 à 2.1- 25 + 5 cm 2.4 à 2.8

Revêtements de planchers G(kN/m2)

Carrelages scellés, y compris la couche de mortier de pose de 2 cm :- grès cérame mince (e=4,5 mm) 0,5

- grès cérame (e=9 mm) 0,6- dallage céramique, pierre dure (15 à 30 mm) 0,7 à 1Carrelages ou dallages collés, par cm 0,2Chape en mortier de ciment, par cm 0,2Chape flottante en asphalte, 2 à 2,5 mm, y compriscouche élastique, revêtement de sol non compris

0,5

Dallage flottante en béton, sous couche élastiquecomprise par cm

0,22

Parquets de 23 mm, y compris lambourdes 0,25Sols minces textiles ou plastiques (collés ou tendus) et

parquets mosaïques, y compris ragréage du support0,08



c) Charges permanentes des toitures.

Toitures (NF 06-001) G(kN/m2)

Support de la couverture- lattis ou liteaux en sapin- voligeage en sapin- support céramique

0,030,1

0,45Sous-toitures (par cm d’épaisseur)- comtreplaqués okoume 0,05- panneaux de lin 0,04- plaques de plâtre (genre placoplâtreou Pregypan)

0,09

- panneaux de paille compresséeCouvertures métalliques- zinc (voligeage et tasseaux compris)

0,03

0,25- alu 8/10 (plaques ondulées sanssupport)

0,03

- alu 8/10 (voligeage et tasseaux

compris)

0,17

- acier inox (voligeage et tasseauxcompris)

0,25

- tôle ondulée d’acier galvanisé 8/10 0,06Couvertures en ardoises (lattis etvoligeage compris)- ardoises naturelles ordinaires 0,28Couvertures en tuiles (liteaux, voligesousupport compris)- tuiles mécaniques à emboîtement 0,35 à 0,45- tuiles plates- tuiles canal

0,55 à 0,750,4 à 0,6

- tuiles béton 0,45

Terasses- asphalte coulé en 0,5 cm plus 1,5 cmd’asphalte

0,5

coulé sablé- étanchéité multicouche en cimentvolcanique,

0,12

enduit plastique ou feutre bitume, 2 cm- gravillon pour protection del’étanchéité, par cm

0,2

- protection de l’étanchéité réalisé par une couche

0,5

Aspalte gravillonné de 2 cm sur deuxfeuillesPapier kraft



d) Charges permanentes des ouvrages de travaux publics .

Poids volumique de revêtement de ponts routiers γ(kN/m3)

Asphalte coulé et béton bitumeux 25Mastic d’asphalte 18Asphalte roulé à chaud 23Poids volumique de revêtement des ponts-rails γ(kN/m3)

Couche de protection en béton 25Ballast 20Poids surfacique de structures à voie ballastée gk (kN/m2)

2 rails UIC 60 1,2Traverses en béton précontraint avec attaches 4,8Traverses en bois avec attaches 1,9Poids linéique de structures sans voie ballastée gk (kN/m) 2 rails UIC 60 avec attaches 1,72 rails UIC 60 avec attaches, couvre-joint et contre rail 3,4

- Asphalte

- Bitume

- Isorel mou

- Liège

0,22

0,12

0,08

0,04

Chape en mortier de ciment par cm d’épaisseur 0,22

Dalles thermoplastiques 0,06



e) Charges permanentes des matériaux et corps en vrac.

Y(KN/m3)Matériaux EC 1 NF P 06-

001Béton

Classe 1,0 9-10Classe 1,2 10-12Classe 1,4 12-14Classe 1,6 14-16Classe 1,8 16-18 B

é t o n l é g e r

Classe 2,0 18-20

7,5

à

15,5

Béton de poids normal 24 24Béton lourd > 28

Béton armé et précontraint γ + 1 25Béton non durci γ + 1

Éléments de maçonnerie (EN 206)Basalte 27-31

Calcaire compact 20-29 28

Granit 27-30 28Grès 21-27 25

Pavés de verre creux 8Éléments pleins en terre cuite 21

MétauxAluminium 27 27

Cuivre 87 89Fonte 71 72,5Plomb 112 114Acier 77 78,5

Bois selon la classe de résistance du bois(N 338 définie page 183)

C 14 2,9C 16 3,1C 18 3,2

C 22 3,7C 24 3,8C 27 4,1C 30 4,2C 35 4,4C 40 4,5C 50 6,5C 60 7,0C 70 9,0

Contreplaqué brut 6Panneaux de particules liées au ciment 12

Autres matériauxVerre en feuille 25

Polystyrène expansé ou en grains 0,25

Tableau …. poids volumique γ (kN/m3

) de quelques matériaux de construction utilisés dans l’industrie du bâtiment.



Talus naturel γ (kN/m3)

G

(kN/m3)

Corps en vrac

EC 1 NF EC 1 NF

En vrac 30 7,8 5Briquettes de

lignite Empilées 12,8 13

Légers 30 20

Normaux 30 20 à 30

Granulats

Lours 30 > 30

Avoine en vrac 25 30 6,4 5,5

Blé, orge, seigle 30 8

Bois en bûches

Sec 45 4,5

Humide 45 4,5

Sec 45 7

Conifère

Feuillu Humide 45 10

Gravier et sable en vrac 35 30 à35

15 à 20 17

Sable 30 14 à 19 17

Sable de brique, briques broyées 35 15

Vermiculite brute 1

En vrac 40 8Bentonite

Compactée 11

En vrac 28 16Ciment

En sacs 15

En vrac 45 25 7Farines

En sacs 40 7

En vrac 3

En balles 6 à 7

Foin et paille

En rouleaux 8 à 9

Fruits 35 45

Cendres volantes 25 10 à 14

Cendres 35 8

Verre en feuille 25 25

Plâtre en poudre 25 15

Chaux 13

Calcaire en poudre 12

Polyéthylène 6,4

Chlorure de polyvinyle

5,9

Matières plastiques

Résine 13

Sèche 40 18Terre

Humide 20 21

Tableau … : Poids volumique γ et/ou G (kN/m3) et angle de talus naturel Φ (°) de divers corps en dépôt



Chapitre 2 : Evaluation des charges d’exploitation selon lanorme ( NFP 06-001 )

2-1 : Introduction

2-2 : Cas des cloisons

2-3 : Le coefficient de surface2-4 : Valeurs des charges d’exploitation

2-5 : Cas particulier des couvertures



Chapitre 2 : EVALUATION DES CHARGES D’EXPLOITATION( suivant la norme NFP 06 – 001 )

2-1 : Introduction

Elles sont désignées réglementairement par ( Q ) et résultent de l’usage normal del’ouvrage. Ces charges sont provoquées par l’occupation des locaux ou des parties del’ouvrage : elles ont pour origine : ameublement et personnes sur un plancher d’un immeuble, les meubles et objets mobiles (rangements, cloisons légères amovible) rayonnages et livres dans une bibliothèque eau dans un réservoir, véhicule et machines sur un point les équipements fixes (climatisation, appareil sanitaires, etc…)

Les charges d’exploitation sont en général appliquées sur les planchers et sur les élémentsaccessibles aux usagers sur la structure. La prise en compte des charges réparties (qk) dans lecalcul se fait en considérant : les surfaces auquelles elles s’appliquent le type et le caractère des charges en action ainsi que leur mode de distribution sur la

structure. Cependant, la charge concentrée (Qk) représentant l’appui d’un meuble ou d’unéquipement sur la structure, agit par effet de poinçonnement ou par effet de flexion locale.(Qk) doit être considérée selon son mode d’action.

2-2 : Cas des cloisons

a) Les cloisons de distribution ou cloisons légères dont le poids linéique est inférieur à 2,5 KN/ml peuvent être prises en compte comme une charge permanente uniformémentrépartie.

b) Par ailleurs, pour ces cloisons, on adopte de manière forfaitaire en fonction de leur poids linéaire, le poids surfacique équivalent suivant.

Poids Linéique ( KN/ml ) Charge Équivalente à …. (KN/m2)

1 0.41.00 à 2.5 1.0



2-3 : Le coefficient de surface

Lorsqu’une charge d’exploitation s’applique sur une surface (S), il est rare de voir que (S)reçoive la totalité de la charge. On adapte ainsi le risque par l’usage d’un coefficient deminoration pour les grandes surfaces et de majoration pour les petites. Sur l’abaque desvaleurs du coefficient de surface, nous avons les exemples ci-après : pour une surface de 10,00 m2 le coefficient de surface est de 1,17 pour une surface de 35,00 m2 le coefficient minorateur de surface est de 0,88

Pour les charges d’entretien pour les terrasses non accessibles, on considère une charged’entretien affectant 10,00 m2 de surface et place ; cette charge est d’environ 1,00 KN.



2-4 : Valeurs des charges d’exploitation ( suivant la norme NFP 06-001 )

BATIMENTS A USAGE D’HABITATIONNature des locaux Charge

s kN/m2R-M Nature des locaux Charge

s kN/m2R-M

Logements 1,5 R Étages de caves 2,5

Combles aménageables 1,5 Terrasses accessibles privées 1,5

Combles non aménageables 1,0 Terrasses non accessibles 1,0

Balcons 3,5 Terrasses jardins 1,0

Escaliers et halls d’entrée 2,5 Greniers 2,5

BATIMENTS SCOLAIRES ET UNIVERSITAIRES

Salles de classe 2,5 Dortoirs collectifs 2,5 R-M

Amphithéâtre 3,5 Chambres individuelles 1,5 R-M

Ateliers et laboratoires 2,5 Dépôts, lingeries 3,5Circulations et escaliers 4,0 Cuisines collectives 5,0 M

Bibliothèques 4,0 Dépôts des cuisines 6,0

Salles polyvalentes 4,0 Salle à manger (petite) 2,5

Sanitaires collectifs 2,5 Cantines 3,5

BATIMENTS DE BUREAUX

Bureaux 2,5 R-M

Bureaux paysages 3,5 R-M

Circulations et escaliers 2,5Salles de réception 2,5

Salles de conférence et projections, S <50 m2

3,5

BATIMENTS HOSPITALIERS ET DISPENSAIRES

Chambres 1,5

Circulations internes 2,5

Salles d’opérations, de plâtre,d’accouchement, de travail

3,5

Salles de réunions, deconférence, de restaurationS < 100 m2S < 50 m2

4,02,5

Autres services 2,5 Sanitaires 1,5Halls 4,0 R-M Cuisines 5,0 M

Circulations générales 4,0 Buanderies 3,5

Salles de soins 2,5 Réserves et dépôts 3,5 à 6,0

SALLES DE SPECTACLES PARCS DE STATIONNEMENT

Danses et spectacles 5,0 Voitures particulières 2,5Remarques :

La lettre R portée dans la colonne de droite indique que l’on peu appliquer le coefficient de réduction de surface défini au paragraphe 27 13La lettre M portée dans la colonne de droite indique que l’on doit appliquer le coefficient de majoration de surface défini au paragraphe 27.13



CHARGES D’EXPLOITATION( suite )

(Extraits de la norme NF P 06-001)

Lieux ou locaux DaN m2 Lieux ou locaux DaN m2

COMMERCES LIEUX RECEVANT DU PUBLIC

Boutiques 500 Salles de conférence 400

Grands magasins (sauf réserve oumagasins à marchandises lourdes)

500 Salles de spectacles 400

Restaurants – cafés 250 Lieux publics, de culte, etc.. (personnesdébout

Salles de danse

500

500

Salles de sport 300

Ateliers, cuisines, dépôts, locaux

techniques (surcharges à définir)

Tribunes et gradins 600

Salle d’éducation physique (sans public) 300 Salles de réunion 400

Cantines 250

CONSTRUCTIONS SCOLAIRES

Salle d’enseignement, permanences, 250

Études, dortoirs, réfectoires

Laboratoires, bureaux ( considérer le Poids 250des appareils lourds comme des chargesconcentrées)

Salles d’hygiène 175(les surcharges locales des sanitaires, remplis d’eau

sont à ajouter)Escaliers, circulation, préaux 400

Vent



2-5 : Cas particuliers des charges d’exploitation transmises par des couvertures( toitures ).

L’intensité des actions à prendre en compte dépend de la classification de la toiture (tableau )

Charges d’exploitation sur les toitures

Usage spécifique Aires

chargées

qx

(kN/m2

)

Qx (kN)

H Toiture inaccessible sauf pour l’entretien normal

I Toitures accessibles des bâtiments (catégories Aà G)

K Autres toitures : aire d’atterissage…

Dans l’attente de règles d’applicationopérationnelles. On se référera auxindications données par la norme

NF P 06-001, détaillées ci-après

Tableau … : Classification des toitures

Couvertures sur charpente

Le chargement à considérer dépend de la portée de l’élément de charpente étudié : Portée < 2,00 m : charge unitaire 1 kN à mi-portée, 2,00 m < portée < 3,00 m : deux charges concentrées de 1 kN, placées à 1,00 m

d’intervalle dans les conditions les plus défavorables. 3,00 m < portée : deux charges concentrées de 1 kN appliquées aux 1/3 et 2/3 des portée.

Couvertures en éléments autoportants

Pour des éléments de poids et de dimensions modérés, manipulables sans appareils de lavage,deux charges concentrées (1 kN plus le demi poids de l’élément), doivent être appliquées aux1/3 et 2/3 des portées.Pour les éléments de grande portée mis en place avec des moyens spéciaux, une étude

particulière est nécessaire.

Terrasses et toitures non accessibles recevant une étanchéité

La charge à considérer correspond à la réfection de l’étanchéité et enveloppe les effets desautres charges d’entretien. Elle s’ajoute au poids propre de la couverture. Elle est placée dansles conditions les plus défavorables. Elle affecte une surface de 10 m2. Sa valeur au m2 (1 kNmin.) est égale au poids moyen des matériaux constituant l’étanchéité et de ceux placés audessus d’elle plus 0,50 kN/m2.



Chapitre 3 : Evaluation des charges climatiques

3-1 : Introduction

3-2 : Généralités sur la direction et effets du vent

3-3 : Pression dynamique

3-4 : Dispositions constructives

3-5 : Action Statique

3-6 : Effet du vent sur les constructions prismatiques à base rectangulaire( Méthode générale ou complète )



CHAPITRE 3 : Les charges climatiques

Elles sont régulièrement désignées par (W) et sont évaluées suivant la réglementation NV 65,qui définit la pression dynamique de base à retenir ainsi que l’effet du vent sur la constructionen fonction des paramètres comme (les dimensions, les formes, les proportions, la situation du

bâtiment, l’incidence du vent, etc.).

La pluie joue également un rôle important, mais son impact est réduit du fait des systèmesconstructifs d’écoulement au niveau des toitures. Cependant, certaines constructions enterrées

peuvent être soumises à des pressions importantes à cause des eaux souterraines.

3-1 : INTRODUCTION

DETERMINATION DE L’ACTION DU VENT SUR UNE CONSTRUCTION

L'action exercée sur les parois d'une construction fermée s'applique normalement sur le côtéextérieur, et en raison de la porosité de ces parois, elle agit indirectement sur les paroisintérieures. Dans le cas d'une construction ouverte, le parement interne des parois est aussisollicité.Du fait de ces pressions, des efforts sont exercés perpendiculairement aux parois de lastructure ou des éléments de façade individuels. De plus, lorsque des parois de grande surfacesont balayées par le vent, des forces de frottement non négligeables peuvent se développer tangentiellement à la surface.

L'action du vent dépend de sa vitesse, de la catégorie de la construction et de ses proportionsd'ensemble, de l'emplacement de l'élément étudié dans la construction et de son orientation

par rapport au vent, des dimensions de l'élément considéré et de la forme de la paroi àlaquelle appartient l'élément considéré.La direction moyenne d'ensemble du vent étant supposée horizontale, on distingue dessurfaces " au vent " et " sous le vent "

La réponse globale des structures et de leurs éléments peut être considérée comme la

superposition d'une composante non résonante, agissant de manière quasi - statique, et decomposantes résonantes provoquées par une excitation proche des fréquences propres. Pour la plupart des structures, les composantes de résonance sont faibles et l'action du vent peutêtre simplifiée.

P3>P4P1>P2

Turbulences

P4 (dépression relative)

relative)

P3 (pression

relative)

P2 (dépressionrelative)

P1 (pression

" au vent "

Direction du vent

Fig. . Action du vent sur une paroi.



Nous nous limiterons à expliquer la méthode simplifiée applicable pour les bâtimentscourants, plus particulièrement ceux qui ont " une base rectangulaire et une toiture plate " .Elle permet de négliger les effets de pressions fluctuantes derrière la structure, dues aux effetsde sillage, et les forces fluctuantes provoquées par le déplacement de la structure.

Direction du vent : On suppose que la direction moyenne du vent est horizontale.

Direction du vent : On suppose que la direction moyenne du vent est horizontale.

Surface au ventSurface sous le vent

Dépression

Dépression

Direction duvent

Fig. . Phénomène de pression -dépression sur une paroi.

face ''au vent" faces ''sous le vent"

zone d'écoulementtourbillonnaire

VENT

zone d'écoulement régulier



Il faut retenir que l’action du vent est prépondérante sur les constructions suivantes :- les ouvrages légers tels que les toitures et supports de couvertures, hangars métalliques ou

en bois,- les ouvrages élancés tel que les châteaux d’eau, les pylônes.

Le régime climatique de l’Afrique de l’Ouest soumet la plus grande partie de cette région à un

régime de mousson d’été avec des tornades violentes. L’action de soulèvement du vent sur lestoitures peut atteindre des valeurs de 1.2 à 2.2 KN/m2 , agissant sur des couvertures légères(bac alu et tôles acier) dont le poids est seulement de l’ordre de 0.1 KN/m2 . Il n’est donc passurprenant d’observer des désordres (toitures arrachées) lorsque ces efforts ont été sousestimés ou les points de fixation mal réalisés.

Il faut distinguer la charge de vent normal, à laquelle le bâtiment doit résister sans dommageet qu’il peut subir à tout moment, et la charge de vent extrême qu’il ne subit statistiquementqu’une fois dans sa vie, et pour laquelle des désordres légers sur des parties secondairesd’ouvrages peuvent être tolérés. Il y a un rapport de 1.75 entre les intensités du vent extrêmeet du vent normal. Les combinaisons de charge dans lesquelles ces deux types d’actions

interviennent sont de nature très différentes puisque l’une concerne un évènementexceptionnel.

Sur une paroi plane isolée, l’action du ventse traduit par une surpression à l’avant etune dépression à l’arrière de l’obstacle (etse pour toute incidence de vent).

Sur chaque face de la paroi isolée, l’effet du vent est donc normal à la paroi et s’exprime à partir de la pression dynamique du vent (fonction directe de la vitesse du vent) notée q.

W

Dépression arrière

Surpression avant

< 0

> 0

Ecran



3-2 : Généralités sur la Direction et l’effet du vent.

Le règlement N.V.65 propose une expression simplifiée de la pression dynamique q enfonction du site de la future construction (formule simplifiée page suivante) et ce en fonctionde :

- la région (Kr) Paramètres de la pression dynamique Q- le site (Ks)- la taille du bâtiment (δ)

Remarque :

En aucun cas, les réductions « effet de maque » + « effet de dimensions » ne doivent dépasser

33 %. De plus, les pressions dynamiques de calcul ne pourront être extérieures aux valeurs :

Pression dynamique P maximale en kPa P minimale en kPa

Normale 1,7 0,3

Extrême 2,97 0,525

L’action du vent est réglementée par norme NV.65, qui nous donne les définitions suivantes :

Surface au vent :

Ce sont celles éclairées par une source lumineuse dont le faisceau a pour direction celle duvent.

Surface sous le vent : Ce sont celles qui sont dans l’ombre

Maître – Couple : C’est une projection de la construction sur un plan perpendiculaire à ladirection du vent. Cette notion intervient dans le cas de vent oblique à une construction. Lemaître couple est la projection orthogonale de la surface considérée ou de la construction sur un plan normal à la direction du vent.

Cette notion sera utilisée pour la détermination des directions de vent les plus défavorables,des actions sur les surfaces courbes.

VENT

maître-couple



Pression ou dépression : la face d’un élément de construction est dite soumise à une pressionlorsque l’action du vent est dirigée contre elle. Elle est dite soumise à une pression lorsquel’action du vent est dirigée contre elle. Elle est dite soumise à une dépression (ou une succion)dans le cas contraire.

L’effet du vent sur les surface

On considère que l'action du vent sur une paroi est normale à la paroi. Elle dépend de :

1 La vitesse du vent ( en fonction de la pression dynamique ( q ) ) coefficient2 La catégorie de la construction et de ses proportions de3 La situation de l'élément et son orientation pression4 Des dimensions de l'élément5 De la forme de la paroi à laquelle appartient l'élément ( c )

L'action élémentaire unitaire exercée par le vent sur une des faces de la paroi est donnée par le produit : ( c.q )

L’action exercée par le vent sur une construction fermée entraîne des effets sur le côté

extérieur et en raison de la porosité des parois, l’action du vent agit indirectement sur les parois intérieures. Les efforts qui en résultent sont exercés perpendiculairement aux parois dela structure. Ces efforts peuvent entraîner des forces de frottement non négligeables sur degrandes surfaces.

Maître- couple le ventSurface sous

Surface au ventau ventPlan perpendiculaire

face A

face B

c>0 : pression ou surpression

face A

face B

c<0 : succion ou dépression



Perméabilité des parois :

On appelle ( µ ) le pourcentage d’ouverture dans une paroi et représente le rapport des airesdes ouvertures à l’aire totale de la paroi. Selon ce rapport, nous avons :

- µ < 5 % = construction fermée (nous considérons les parois d’habitation avec ouvertureséquipées d’huisseries),

- 5 % < µ < 35 % = construction partiellement ouverte- µ > 35 % = construction ouverte.



3 – 3 : La pression dynamique du vent

La pression dynamique (q ref) exercée par le vent sur une surface plane est normale à sadirection au point frappé par le filet d’air dont la vitesse s’annule. Elle est fixée pour chaquerégion climatique et a pour expression :(q ref) : p (v ref 2)/2 = 490 Kpa

ν ref est égale à 28 m/s La pression dynamique est donnée par la formule :

ν2 q = ( daN.m-2 ) ( q = pression dynamique exercée par le vent en daN / m2 et

16,30 ν en m / s )

( v ) étant la vitesse du vent en mètres par seconde.Cette formule a été établie par application du théorème de BERNOUULLI qui donne

ν2q = ρ

20( ρ ) est la masse volumique en kg.m3 de l'air sec ( sans CO2 , à 15 ° C sous atmosphèrenormale ( ρ = 1,225 kg/m3 )

Les pressions dynamiques de base ( normale et extrême ) sont celles qui s'exercent à unehauteur de 10,00 m au - dessus du sol sans effet de masque, pour un site normal sur unélément dont la plus grande dimension est égale à 0,50 m

Région Pression dynamique

de base normale

Pression dynamique

de base extrême

Région 1 50 daN / m2 87,5 daN / m2Région 2 70 daN / m2 122,5 daN / m2

Région 3 90 daN / m2 157,5 daN / m2Région 4 120 daN / m2 210 daN / m2

Nota : Valable pour une attitude ≤ 1.000 m

Vitesses correspondantes du vent :

Région Valeurs normales Valeurs extrêmes

Région 1 28,6 m / s ou 103,01 km / h 37,8 m / s ou 136,1 km / hRégion 2 33,8 m / s ou 121,7 km / h 44,7 m / s ou 160,9 km / hRégion 3 39,3 m / s ou 137,9 km / h 50,7 m / s ou 182,5 km / hRégion 4 44,2 m / s ou 159,2 km / h 58,5 m / s ou 210,5 km / h

Au – delà de 1.000 mètres, le cahier des charges doit obligatoirement prescrire les pressions

dynamiques de base à prendre en compte dans les calculs.

PRESSION DYNAMIQUE DE BASE

Pression de base en kN / m2 Vitesse du vent en kNRégions

Normale q10 Extrême q’10 Normale Extrême1 0,5 0,87 103 1382 0,7 1,22 121,7 160

3 0,9 1,57 137,9 182



Le calcul des pressions exercées par le vent sur les parois d’une construction se détermine

en fonction des coefficients ci-après :

Tableau des coefficients kr :

Kr : grande échellegéo. Coef de région Région I plaine basse Région II Intérieur Afr. Ouest et Centrale Région III littoral Afr.Ouest et Centrale1 1.40 1.80

L’effet de site (KS) : A l’intérieur d’une région, il convient de tenir compte de la nature dusite d’implantation de la construction. Ceci se traduit par un coefficient multiplicateur ( ks )qui est donné dans le tableau ci – dessous. La nature du site est donnée par le cahier descharges d’après les observations locales. Nous distinguons ainsi les sites selon les critères ci-après :- le site protégé (fond de cuvette)- le site normal (plaine ou plateau sans dénivellation > 10 %)

- le site exposé (littoral, sommet des falaises, montagnes élevées…)

Tableau des coefficients ks :

Ks : petite échellegéo.

Région I Région II Région III

Site protégé (rare)

Site normal

Site exposé (littoral)

0.80

1.00

1.35

0.80

1.00

1.30

0.80

1.00

1.25

L’effet de masque (Km) : il y a effet de maque lorsqu’une construction est masquée partiellement ou totalement par d’autres constructions. La réduction pour effet de masquedoit être utilisée avec prudence car un bâtiment peut être détruit et ne plus servir d’écran àl’autre. Il est donc prudent de prendre le coefficient ( km = 1 ). Cet effet de masque peut setraduire : Soit par une aggravation des effets du vent, Soit par des effets locaux très particuliers.

Surface au vent

Surface

Pente 45 %

Vent

Pente 45 %

abritée

Vent

Surface au vent

Pente 20%

abritée Surface



L’effet de dimension ( δ ) : La pression dynamique, s’exerçant sur une paroi, diminue lorsquesa surface augmente ; on applique donc un coefficient réducteur ( δ ) tenant compte de la plusgrande dimension du Maître – couple ( soit la longueur définie comme étant la plus grandedimension offerte au vent , soit la hauteur H comme étant le point le plus haut de cettesurface. ) Quand la surface devient très grande, on applique alors un coefficient réducteur (δ)qui tient compte de la plus grande dimension du maître-couple (soit la longueur, soit lahauteur (h)).



L’effet de la hauteur au-dessus du sol (Kh) : Les hauteurs à prendre en compte pour le calculdu coefficient ( kh ) sont définies par les figures ci – contre en fonction de la configuration dusol. L’abaque nous permet de déterminer ( kh ) en fonction de la hauteur de la construction.C’est donc la configuration du sol et la hauteur de la construction qui nous permettent dedéterminer (kh). Pour une hauteur ( h ), au – dessus du sol, comprise entre 0 et 500 mètres on

prendra comme pression dynamique la valeur de ( qh ) donnée par l’expression :qh H + 18------ = 2,5 . ----------- ( q10 étant la pression dynamique de base à 10 m du sol )

q10 H + 60

Vent

HHVen

t

P≤ 0.3

H

Vent

P > 2 N

Z

Pente 33 %

Vent

N 0.3 ≤ P < 2

H

Pente 33 %

Z

(2-P) Z

1.7



PRESSION DYNAMIQUE

q = (46 + 0,7 h) kr x ks x δ (daN/m2) > 30q extême = 1.75 x q normale

concernant la réduction maximale des pressions dynamiques de base, la totalité des réductionsautorisées ne peut pas dépasser 33 % . Cependant, les valeurs limites des pressions

dynamiques de calcul sont définies quels que soient la hauteur ( h ) , les effets de site, demasque et de dimension suivant des valeurs conventionnelles dans le tableau ci-dessous.

Pression dynamique Valeurs maximales Valeurs minimales

Pression dynamique normale 170 daN.m-2 30 daN.m-2Pression dynamique extrême 297,5 daN.m-2 52,5 daN.m-2



3 – 4 : Dispositions Constructives

3– 4 – 1 : Forme d’ensemble

Les Règles distinguent : Les constructions prismatiques à base quadratique ou quadrangulaire, Les constructions prismatiques à base polygonale régulière ou circulaire, Les panneaux pleins et les toitures isolées, Les constructions en treillis, Les autres constructions.

3– 4 – 2 : Position dans l’espace Les règles envisagent :

a) Les constructions reposant sur le sol ou accolées à un plan de grandes dimensions

Effet du vent sur un bâtiment courant

Caractéristiques du bâtiment envisagé

GEOMETRIE DU BATIMENT :

- la base est rectangulaire- il repose sur le sol,a < 40° (toiture à 1 ou 2 pans)h < 30 mf < h/20.25 < h/a > 2.25

b/a ≤ 0,4 si h / b > 2,5

La construction doit être située sur un terrain sensiblement horizontal dans un grand périmètre.

b) Les constructions aérodynamiquement isolées dans l’espace pour lesquelles la distance ausol est supérieure à celle des parois.

e>h

b

h

f a

a

h

e



c) Les constructions intermédiaires entre les deux cas qui précèdent

d) Les constructions comprises entre deux plans parallèles de grandes dimensions(immeubles ou murs )

3 – 4 – 3 : Configuration des constructions

Les actions exercées par le vent sur deux constructions de même catégorie, même position et

même perméabilité des parois, mais différentes géométriquement dépendent des rapports :( d ) entre deux dimensions( ϕ ) entre deux surfacesCes rapports permettent de déterminer les coefficients de pression ( c ) soit directement, soit

par l’intermédiaire d’un coefficient ( γ ) qui permet de tenir compte des facteursaérodinamiques.D’autre part, les discontinuités des formes extérieures des bâtiments ( arêtes, rives, appuis,…)sont le siège d’actions locales auxquelles correspondent des coefficients de pression.

3 – 5 : Actions statiques exercées par le vent

Le vent exerce sur les parois des poussées que l’on désigne :Qe = action extérieure (Qe = Ce x q)Qi = action intérieure (Qi = Ci x q)

Dans ces expression Ce et Ci sont les coefficient de pression dépendant de la géométrie du bâtiment et q est la pression exercée par le vent (q = q10 x ks x km x δ x kh).

L’action résultante unitaire totale sur une paroi est donc :

En kPa

L’action résultante totale sur une paroi de surface S est donc :

En kN

Actions sur les parois :

a) les actions élémentaires sur une face sont données par ( p = c.q )b) l’action résultante unitaire sur une paroi est donnée par l’expression ( pr = c1 – c2 ) qr

où ( qr ) est la valeur moyenne de la pression dynamique entre le niveau inférieur ( H 1 )et le niveau supérieur ( H 2 ) de la paroi et où ( c1 = ce ) et ( c2 = ci ) .

Pr = Qe – Qi = q (Ce – Ci)

P = pr x S = q(Ce – Ci) S

BATIMENT AVEC VOLUME INTERIEUR

VENT

Ce Ci

-0.5 +0.8

PAROI ISOLEE

VENT C 1 =+0.4

-0.9

20°

0

C 2

+1.3

ce-ci

ce-ci=+0.8 - (-0.5) = +1.3 =+0.4 - (-0.9) = +1.3

-1.3 C 1 -C 2

-0.4

C 1 -C 2



3 – 5 - a : Action intérieure et action extérieure

L’incidence du vent par rapport au bâtiment peut être quelconque et lors de l’étude de chaque paroi, il conviendrait d’envisager toutes les direction de vent pour ne retenir que cellefournissant la plus forte action surfacique. Néanmoins, du fait de la géométrie de laconstruction envisagée, l’effet sur une paroi quelconque sera maximal pour un vent

perpendiculaire à un côté du bâtiment.

On ne retiendra donc que deux incidences de vent, un vent sur façade ou un vent sur pignon.Si les perméabilités des façades sont différentes, il faudra distinguer le vent sur façade avantle vent sur façade arrière (idem pour les pignons).

Sur une paroi périphérique du bâtiment, l’action du vent est décomposée en une ACTIONINTERIEURE et une ACTION EXTERIEURE.

Action extérieure, agissant sur la face extérieure des parois du bâtiment : l’action du vent estune pression pour les surfaces au vent, une dépression pour les surfaces sous le vent. Lesactions extérieures sont caractérisées par un coefficient de pression ( ce ) et correspondent à

des succions si les parois sont « sous le vent » ou à des compressions si elles sont « au vent »

Action intérieure, agissant sur la face intérieure des parois du bâtiment : ces faces peuvent êtresoumises à une suppression ou à une dépression, sans que l’on puisse toujours l’appréhender.On envisage donc très souvent les deux possibilités. Ces actions se traduisent par lecoefficient ( ci ) et agissent dans les volumes intérieures des constructions fermées ou

partiellement ouvertes qui peuvent être en état de dépression ou surpression.

Si ( q ) est la pression dynamique

P = q.Ce – q.Ci = q (Ce – Ci)

Ce : coefficient de pression extérieureCi : coefficient de pression intérieure

Si pression, C > 0Si dépression, C < 0

REMARQUE : Les coefficients Ce et Ci sont des nombres algébriques, dont le signe indiques’il s’agit d’une pression ou d’une dépression sur la face envisagée de la paroi. La résultante

sur les 2 faces s’écrit, en l’appliquant sur la face extérieure :

p = q . (Ce – Ci )

Ce = -0.7

Ci = +0.3 Ce - Ci = -1W

q.ce

q.ci



3-5-b : Détermination des coefficients d’action intérieure et extérieure (bâtiment courant)

ACTIONS EXTERIEURES : Ces actions sont caractérisées par un Coefficient de pression(Ce ), et correspondent à des succions si les parois sont « sous le vent » ou à descompressions si elles sont « au vent »

Parois verticales : au vent Ce = + 0,8Sous le vent Ce = -0,5

Toitures : vent normal aux génératrices

Au vent Ce Sous le vent Ce

0 < α < 10° - 2 (0.25 + /α / / 100) - 1.5 ( 0.33 - / α/ /100)

10 < α < 40° - 2 (0.45 - /α/ / 100) - 0.5 ( 0.60 + / α / /100)

Toitures : Vent parallèle aux génératrices

On adopte pour Ce la valeur dutableau correspondant à ( α = 0°)

ACTIONS INTERIEURES : Ces actions sont caractérisées par un Coefficient (Ci ) etagissent dans les volumes intérieures des constructions fermées ou partiellement ouvertes qui

peuvent être en état de dépression ou de surpression.

Constructions fermées : Ci = + 0.3

Constructions ouvertes :∗ ouverture au vent : Ci = + 0.8∗ ouverture sous le vent : Ci = - 0.5

Cas de surcharges normales

Le cas de surcharges normales correspond à la charge à laquelle le bâtiment doit résister sansdommage. Il y a un rapport de 1,75 entre les intensités du vent extrême et du vent normal.

Cas de surcharges extrêmes

Le cas de surcharges extrêmes correspond à la charge à laquelle l’ouvrage n’est soumisstatistiquement qu’une fois durant sa durée de vie en ne subissant que de légers désordres sur ses parties secondaires. Il s’agit dans ce cas d’événement exceptionnel.

W

W



3 – 6 : Les effets du vent sur les constructions prismatiques à base rectangulaire( Méthode générale ou complète )

3-6-1 : Caractéristiques de la construction et rapport de dimension ( d )

Le rapport ( d ) est déterminé en divisant la hauteur ( h ) du bâtiment par la dimensionhorizontale de la face frappée par le vent.

h hda = et db=

a b

3-6-2 : Coefficient ( γo ). La valeur de ce coefficient, qui interviendra dans la déterminationdes coefficients de pression, est donnée par le diagramme ci – dessous.

ab

h

f



a) pour un vent normal à la surface ( Sa )si ( da ) < 0,5 on lit γo ( λ b ) dans le quadrant inférieur gauchesi ( da ) ≥ 0,5 on lit γo ( λa , b/a ) dans le quadrant supérieur gauche

b) Pour un vent normal à la surface ( Sb )si λ b ≥ 1 on lit γo ( λ b , b/a ) dans le quadrant supérieur droitsi λ b < 1 on lit γo ( λa ) dans le quadrant inférieur droit

3-6-3 : Actions extérieures : coefficient de pression ( ce )Les différentes valeurs du coefficient de pression ( ce ) correspondent à un vent ne traversant

pas la construction.

a) Actions moyennes Parois verticales pour un vent normalFace au vent ce = + 0,8 ( quel que soit γo )Face sous le vent ce = - ( 1,3 γo - 0,8 )

Toitures uniques avec un vent normal aux génératrices :

- Les coefficients ( ce ) applicables à la toiture seule sont fonction de la valeur de γo (diagramme de la page précédente )- Si ( f < h/2 ) , les coefficients ( ce ) sont fonction de l’inclinaison ( α ) , et sont donnés

par le diagramme ci – dessous pour les versants plans.- Dans le cas des toitures en voûte, les valeurs du coefficient ( ce ) sont données dans lediagramme ci – dessous.

Si f ≤ 2/3 h et si a ou b / 10 f ≤ a ou b /2



- toitures uniques avec un vent parallèle aux génératrices ; dans ce cas, on adopte pour (ce ) lavaleur lue sur le diagramme ci – avant pour ( α = o )

- toitures multiples avec un vent normal aux génératrices ; pour la première toiture au vent et pour le dernier versant sous le vent, le coefficient ( ce ) correspond à celui d’une toitureunique. Pour les toitures intermédiaires et l’avant dernier versant, le coefficient ( ce ) dans les

parties abritées est égal au coefficient précédent réduit de ( 25 % ) .

- toitures multiples avec vent parallèle aux génératrices ; on prend la valeur de ( ce ) audiagramme ci – avant

3-6-4 : Actions intérieures et le coefficient ( ci ) ; Les valeurs du coefficient ( ci ) données par des formules variables pour chaque cas, sont soumises aux conditions suivantes :

ci = - 0,20 si 0 > ci > - 0,20ci = 0,15 si 0 < ci < 0, 15

Constructions fermées ( µ ≤ 5 % ). On applique simultanément sur toutes les facesintérieures- soit une surpression : ci = + 0,6 ( 1,8 – 1,3 δo )- soit une dépression : ci = - 0,6 ( 1,3 δo – 0,8 )

Remarque : La majorité des bâtiments rentre dans la catégorie des constructions fermées.

3-6-5 : Actions résultantes unitaires sur les parois

En général, on considère de la manière la plus défavorable les actions extérieures moyennes etles actions intérieures moyennes. Les valeurs limites seront :

- 0,30 pour 0 < Σ c < - 0,300,30 pour 0,30 > Σ c > 0

zone abritée

valeur minorée

valeur entière

30% 30%30 %

VENT



3-6-6 : Actions d’ensemble

Ces actions provoquent simultanément un soulèvement et un renversement.

a) Bloc unique à toiture unique ( toitures à un ou deux versants plan en voûte ou en

terrasse ).

- pour un vent normal aux génératrices, l’action d’ensemble est obtenue par la compositiongéométrique des actions résultantes totales sur les différentes parties de la construction.

- pour un vent parallèle aux génératrices de la toiture, l’action d’ensemble est obtenuecomme précédemment en ajoutant éventuellement une force horizontale d’entraînementdéfinie ci – dessous.

L’entraînement provoque des effets de frottement au – delà d’une longueur égale à ( 4h ) ; qétant la pression dynamique au niveau de la crête de la toiture, cette force d’entraînement sedétermine par la formule :

0,010 . q ( longueur ABC ) . ( a – 4 h )

* On prend ( 0,010 . q ) pour une toiture plane ou comportant des ondes dans le sens de lalongueur.* ( 0,020 . q ) si la surface comporte des ondes ou plis perpendiculaires à la direction duvent ( fibro – bac acier )* ( 0,040 . q ) si la surface comporte des nervures prpendiculaires à la direction du vent (

bac acier à haute nervuration ).

b) Bloc unique à toiture multiple- pour un vent parallèle aux génératrices, on se reporte à la règle ci – dessus pour déterminer

l’action d’ensemble- pour un vent normal aux génératrices on va :

* solliciter la première et la dernière façade et les deux versants adjacents suivant lesvaleurs des coefficients ( ce et ci en fonction de δo ) calculées normalement.

* ajouter une force d’entraînement qui agit de la première à la dernière crête et qui estcalculée comme suit :

[ 0,001 α + 0,02 ] q . AB

Pour les versants plans ( α étant l’angle du versant au vent avec l’horizontale ), avec pour

valeurs minimales ( 0,03. q ) et valeur maximale = 0,10. q ), alors que les toitures en voûtesont pour valeur : ( 0,02. q ).

-

a-4h

0.010 q

a

A

B

C

b

h



3-7 : Les effets du vent sur les constructions courantes à base rectangulaire( Méthode simplifiée )

Les règles simplifiées concernent plus spécifiquement les bâtiments à usage d’habitation oude bureaux, constitués par des blolcs parallélépipèdiques. Elles peuvent être étendues à des

bâtiments à usage industriel ne présentant que certaines des caractéristiques précitées.Les simplifications ne devant pas conduire à des résultats inférieurs à ceux découlant desrègles générales, les règles simplifiées constituent une enveloppe défavorable. Précisons-aussi

que chacun de ces deux ensembles de règles ( simplifiées ou complètes ) costitue un tout etque sous aucun prétexte, ils ne peuvent être combinés.

3-7-1 : Conditions à vérifier pour l’application des règles simplifiées ;

- La construction est constituée par un bloc unique ou des blocs accolés à toiture unique etsituée sur un terrain horizontal ;- La base au niveau du sol est un rectangle de longueur ( a ) et largeur (b )- La hauteur ( h ) de la construction est inférieure ou égale à 30 m- Les dimensions doivent respecter les conditions suivantes :

h / a ≥ 0,25

h / a ≤ 2,5 avec b / a ≤ 0,4 si h / b > 2,5

f ≤ h / 2 pour les toitures à deux versants plans

f ≤ 2 / 3 h pour les toitures en voûte

- La toiture doit être :* une toiture – terrasse ;* unique ou à deux versants plans avec ( α < 40 ° )* une voûte avec : 22° < α < 40°

- Les parois doivent :

* être planes et reposer directement sur le sol ;* présenter une perméabilité ( µ ≤ 5 % ou pour une seule d’entre elles µ ≥ 35 % )

f

h

α

h

f α



3-7-2 : Pressions dynamiques

a) Valeurs : les pressions dynamiques sont constantes sur toute la hauteur de la constructionet sont données par les formules- pression dynamique normale : qn = ( 46 + 0,7 h ) krn.ks.daN.m-2- pression dynamique extrême : qe = ( 46 + 0,7 h ) kre.ks.daN.m-2- krn et kre sont des coefficients de région

région krn kre

1 1,00 1,752 1,40 2,453 1,80 3,15

Ks est un coefficient de site

Nature du site Région 1 Région 2 Région 3

protégé 0,80 0,80 0,80 Normal 1,00 1,00 1,00exposé 1,35 1,30 1,25

b) Réductions :

- les pressions dynamiques relatives aux surfaces abritées peuvent être réduites de 25 % (effetde masque )- Les pressions dynamiques déterminées antérieurement doivent être affectées d’ uncoefficient de réduction ( δ ) qui est fonction de la plus grande dimension horizontale ouverticale offerte au vent.

- La totalité des réductions doit être inférieure ou égale à 33 % et qn ≥ 30 daN.m-2 etqe ≥ 52,5 daN.m-2

c) Majorations :

Pour les bâtiments industriels, on tient compte de l’effet des actions dynamiques parallèles àla direction du vent en multipliant les pressions dynamiques par un coefficient

βs ≥ 1 , dont les valeurs sontβsn = 0,5 + √ 5 T ≤ 1,47 ( pour qn )

βse = 0,85 ( 0,5 + √ 5 T ) ≤ 1,25 ( pour qe )( T ) étant la période du mode fondamental d’oscillation du bâtiment.



3-7-3 : Actions extérieures & coefficients de pression ( ce )

Les actions locales étant rarement utilisées, on ne considère que les actions moyennes.a) parois verticales :

face au vent : ce = + 0,8face sous le vent : ce = - 0,5

b) toitures

- pour un vent normal aux génératrices, les valeurs du coefficient ce sont données dans letableau ci – dessous.

toiture / α / Ce « au vent » Ce « sous le vent »

Versants plans 0° ≤ / α / ≤ 10°10° ≤ / α / ≤ 40°

-2 ( 0,25 + / α / ⁄ 100)-2 ( 0,45 - /α/ ⁄ 100 )

-1,5 ( 0,333 - / α/ ⁄ 100)-0,5 ( 0,60 - / α/ ⁄ 100 )

Voûte 0° ≤ / α/ ≤ 10°10° ≤ / α/ ≤ 40°

-1,8 ( 0,40 + / α/ ⁄ 100)avec minimum de –0,8-2 ( 0,50 - / α/ ⁄ 100 )

-1,8 ( 0,40 - / α/ ⁄ 100)-1,8 ( 0,40 - / α/ ⁄ 100)avec maxi = - 0,27

- Pour un vent parallèle aux génératrices on prend les valeurs du tableau précédent enconsidérant ( α = 0 ).

3-7-4 : Actions intérieures & coefficent de pression ( ci )

constructions fermées : ci = ± 0,3constructions ouvertes :

* ouvertures au vent : ci = + 0,8* ouvertures sous le vent : ci = - 0,5

3-7-5 : Actions résultantes unitaires sur les parois et les versants.

Elles sont déterminées en combinant de la façon la plus défavorable pour chaque élément lesactions extérieures et intérieures. On les exprime par ( ce – ci ). q

3-7-6 : Actions d’ensemble

On les obtient en composant géométriquement les actions résultantes sur les différentes paroisde la construction. Elles se traduisent en général pour un soulèvement et un effort horizontal( repris par les contreventements ).



CHAPITRE 4 : Autres charges

Parmi les autres charges qui agissent sur la structure, nous avons :

4-1) les charges accidentelles : choc de voiture sur un ouvrage explosion dans un immeuble choc d’un avion sur un immeuble (Exemple : l’accident terroriste du 11/09/2001 auxUSA)

4-2) Les charges exceptionnelles :

transport avec un convoi exceptionnel sur un pont routier pression sur un ouvrage lors d’une crue décennale les effets de variation de température le séisme et les ouragans les tassements d’appui les poussées de terre et pressions des liquides les retraits structurels et autres variations dimensionnelles les tassements différentiels.

Ces autres charges accidentelles et exceptionnelles peuvent avoir un impact considérable sur la durée de vie de l’ouvrage : d’où la nécessité d’en tenir compte en adoptant par conséquentdes dispositives constructives.



CHAPITRE 5 : FONCTIONNEMENT DES STRUCTURES (SYSTEMESPORTEURS)

5-1 : Introduction

Pour pouvoir analyser le fonctionnement d’une structure, il faut définir le fonctionnement

global de l’ossature vis à vis des actions horizontales et verticales.Le système porteur correspond donc au squelette de l’ouvrage. Il est destiné à permettre lecheminement des actions mécaniques vers les appuis et les fondations tout en assurant lastabilités de l’ouvrage et en limitant les déformations de la structure.

Méthode habituelle de réalisation d’un plancher (B.A., C.M., Bois)

1. Porteur vertical pour l’appui des poutres principales

2. Poutres principales portant les poutrelles3. Poutraison secondaire sur laquelle s’appuie

le plancher

Structure Béton

1. Plancher 2. Poutres secondaires3. Poutres principales

4. Voile porteur

Structures béton – armé

Vue de dessous partielle d’un plancher.Plancher

PoutrePoteau

3. 15x40 4. 15x40

3. 15x40 4. 15x40

5. 20x50

Panneau vertical en bois

1. Bardage (réception du vent, chocs)2. Lisses horizontales3. Poteaux4. Encastrement en pied des poteaux



Toutes les charges agissant sur un bâtiment (aussi bien dans la direction verticale quehorizontale) doivent être descendues et transmises au sol par l’intermédiaire des fondations.

C’est la structure porteuse de la construction qui assure cette fonction et véhicule les charges jusqu’aux fondations. Une analyse fine de son fonctionnement permet de distinguer les rôles

suivants :

RECEPTION DES CHARGES (permanentes, d’exploitation, de vent) Planches d’un platelage, Bardage, Bacs de couverture Murs en maçonneries, Voiles béton armé, Plancher béton armé.

CONCENTRATION ET REPORT des charges par un élément

porteur fléchi de rang inférieur sur un élément porteur fléchi de rang supérieur.

RECEPTION ET DESCENTE des charges jusqu’aux fondation par les éléments porteurs verticaux. (cas du poids) ou par les diagonales decontreventements (cas du vent).

REPARTITION ET TRANSMISSION AU SOL des efforts par l’intermédiaire des fondations situées en pied des porteurs verticaux.

Pour une meilleure compréhension des structures porteuses, on distingue :

Poutres principalesLES PORTEURS HORIZONTAUX : Poutres secondaires ou

Poutrelles

Voiles béton arméLES PORTEURS VERTICAUX : Poteaux

MaçonnerieDans le bilan des efforts agissant sur la structure, il ne faut pas bien entendu oublier le poids

propre des divers éléments porteurs (surtout dans les constructions en B.A.).



CONSTRUCTION A BASE DE

PORTIQUES

Les parois verticales sur façade ou sur pignon peuvent être fermées avec un bardage.

STABILITE TRANSVERSALE de laconstruction :Elle est assurée par la rigidité intrinsèque del’élément de base qu’est le portique.

STABILITE LONGITUDINALE de laconstruction :Elle est assurée par un dispositif decontreventement (diagonales decontreventement) situé dans le plan de la toitureainsi que dans les parois verticaleslongitudinales du bâtiment. L’effort W estacheminé jusqu’au niveau des fondations.



5 – 2 : Mode de réception des charges horizontales (H).

Un ouvrage peut recevoir des charges issues des actions horizontales comme :- l’action du vent,- l’effet indirect d’actions variables pouvant induire des chocs ou des efforts de freinage- les actions de types sismique.

Pour faire face à ces contraintes, il est nécessaire de prévoir des contreventements qui ont undouble rôle :- limiter des déformations d’ensemble de la structure,- transmettre au sol l’effet des actions horizontales.

De là, nous avons différents types de procédés définis en fonction du point de vue de leur réalisation, nous avons les systèmes suivants de contreventement :

- les barres encastrées. (elles nécessitent des sections présentant une forte inertie.)- les barres étayées. (ce dispositif porte le nom d’antiflambage.)- les barres en treillis. (ce dispositif assure une meilleure stabilité pour des actions à

directions variables)- les plaques pleines ou mur plein (un mur peut contribuer efficacement à la stabilité

nécessaire d’une structure.)- les portiques de contreventement. ( ces renforts aux angles supérieurs remplacent les

diagonales et assurent une bonne stabilité de l’ouvrage. Dans le cas d’un ouvrageconstitué de plusieurs portiques parallèles, on crée généralement une palée decontreventements en crois de Saint-André.

- La poutre au vent- Le portique- Le plancher plein- Le noyau dur ( cage d’escalier ou bâtiments accolés ).

NH H

N

Sections possibles

Poutre en boisassemblée mécaniquement

Profilé métallique

Fig. .Barre encastrée

N >>

H

H+/-k

H

N >>

H

N

Fig. . Barre étayée.



Question à se poser :

Déformation sur le plan vertical sous l’effort horizontal

Déformation dans le plan horizontal sous l’effort horizontal

Chaque plan doit avoir son propre dispositif de contreventement.



V V

H

H

Barre tendue

Fig. . Structure en treillis.

VH

V

V

V

Diagonale tendue

Quand l'action H agit en sens opposé, les diagonales

en sur la figure sont alors comprimées, et cellesen tireté sont tendues.

Fig. . Contreventement par une plaque pleine.

V

H

V VV

H

V V V V

Fig. . Portique de contreventement.

H

V

H

V

Fig. . Portique à plusieurs travées contreventé par une croix de

St-Andrée.



Fig. a) et b). Evolution de la conception des éléments destinés à

C

A

Ba)

b)

Liaison rigide

assurer la stabilité externe d'une ossature poutres-poteaux.

Fig. c), d) et e). Evolution de la conception des éléments destinés à

c)

d)

Poutre au vent

e)

assurer la stabilité externe d'une ossature poutres-poteaux.



5 - 3 : Mode de réception des charges verticales (V)

5-3-1 : Introduction

Les éléments porteurs soumis aux charges verticales sont :• les poteaux,

• les poutres• les planchers• les voiles• les fondation ;

Parmi les charges verticales transmises sur un élement, nous avons :- les charges verticales qui lui sont directement appliquées,- les charges verticales transmises par les éléments supportés.

. Cas de structures verticales

Les ossatures poteaux-poutres et dalles se rencontrent fréquemment dans les bâtiments àusage de bureaux, magasins, usines et entrepôts industriels, pour lesquels il faut assurer degrandes portées libres.

Avantages Éléments légers, encombrement plus faibleInconvénients Déformabilité plus importante sous l’action

d’efforts Horizontaux, nécessitant uncontreventement bien étudié, calculs destructures plus délicats.

Les étages courants des bâtiments à usage d’habitation ou des hôtels sont plus fréquemmentdistribués par les voiles en béton armé ou en maçonnerie, les avantages et inconvénients decette solution :

Avantages : Exigences techniques plus faciles à réaliser :Isolation acoustique entre locaux, inertiethermique, Contreventement, déformabilitéfaible

Inconvénients Plus long à réaliser, moins économique.

Quelques principes pour l’évaluation des charges verticales :• les charges verticales agissant sur les poteaux peuvent être évaluées en appliquant la loi de

dégression (∝n) sur les actions variables d’exploitation (Q), si le nombre d’étages es > 5 pour un bâtiment à usage d’habitation. Cette dégression s’applique sur la valeur nominalede référence. Les niveaux occupés par des locaux industriels ou commerciaux ne sont pascomptés dans le nombre d’étages intervenant dans la loi de dégression, car les charges sur ces planchers sont prises en compte sans abattement.

• Les charges sont transmises d’élement à élement en fonction de la disposition et de lanautre des liaisons.

• On admet la discontinuité des éléments horizontaux (poutres à planchers)

• On considère pratiquement des travées indépendantes reposant sur des appuis simples.• On applique une majoration forfaitaire dans le cas des travées en continuité :- Cas de deux travées : majoration de 15 % des charges permanentes et d’exploitation

sur les appuis centraux- Cas de trois travées : majoration de 10 % des charges pour les appuis voisins de rive



- Si des éléments de rive sont prolongés par des porte-à-faux (consoles, balcons…), ilest tenu compte de l’effet console dans l’évaluation des charges transmises pour obtenir la valeur maximale sur les appuis.

• Cas des dalles rectangulaires sur appuis continus à bords libres.

Selon la nature des matériaux mis en œuvre, nous pouvons estimer des sections des différentséléments en appliquant les spécifications réglementaires relevant du type de matériau (bétonarmé et précontraint, acier, bois…). Par exemple, la condition de résistance mécanique permet

de proposer pour une dalle de plancher entre deux niveaux d’habitation, une épaisseur de 140à 150 mm, alors que la réglementation acoustique oblige à prendre au moins 180 à 200 mm.Et si ce plancher est situé au-dessus d’un parking, l’épaisseur de la dalle peut encoreaugmenter pour atteindre 220 à 250 mm pour obtenir le degré de stabilité au feu exigé.

- Principe de non continuité

Travées indépendantes

Travées en continuité

q1 /m

L1

+

L2

q2 /m

q1 /m q2 /m

- Cas des voiles porteurs parallèles

Travée N°2

V o i l e p o r t e

u r

V o i l e p o r t e

u r

Travée N°1

du plancher Etendue d'influence

L/2L/2

V o i l e p o r t e

u r

C BA

des charges pour l'appuiB

Majoration de 15%Légende : axe de travée

Travée N°2

Charge q2 /m2

- Cas de deux

travées

Travée N°1

Charge q1 /m2

Majoration de 10 % des charges pour l'appui B et C

Cas de trois travées

Travée 1

Charge q1 /m²

A

Portée L1

Cas de troistravées

Légende : axe de travées

B C D

Portée L3

Travée 3 Travée 2

Portée L2

Charge q3 /m²Charge q2 /m²



1 1

A : (q1.L1 ) C : .1,10 . ( q2.L2 – q3.L3 )2 2

1 1B : 1,10. ( q1.L1 – q2.L2 ) D : ( q3.L3 )

2 2

Calcul d’une traverse :

Détail de l’appui d’une solive sur la traverse Détail de l’appui d’une traverse sur un

poteau

Schéma de calcul d’une traverse :

( F ) est la valeur d’une force ponctuelle correspondant à l’appui d’une solive sur la

tracerse.

- Poutre sur deux appuis prolongée par un porte-à-faux

maximale exercée par les charges sur l'appui A en tenant compte de l'effet de console

Combinaison de chargement :

pour G : coef 1.35 pour Q : coef 1.50 B

Coefficients de pondération :

Poutre en béton armé :

A B

1.35 G + 1.5 Q BB1.35 G + 1.5 Q

Structure porteuse d'un plancher

F FF FFF

A

FFFF

B



Les solives étant proches, remplacer les efforts ponctuels d’appui des solives par une

distribution linéique ( q ) agissant sur la longueur de la traverse constitue une bonneapproximation ( et facilite grandement les calculs ).

Schéma de calcul des poteaux :

N = réaction d’appui d’une traverse.

A

q

B

massif

N



local poubelles,

PV1 (poutre voile)

PV2 (poutre voile)

poutre allège 4

poutre P3

P5

P7 P6 P4

P3

P2

P1

V R 1

local commercial

divers

Façade rue

Réserves VR2

Caves,

Eléments porteurs verticaux (fig. 15)

Aucune retombée de poutre n'est autorisée

Eléments porteurs de l'étage supérieur

Maçonnerie non porteuse

8 9

3

4

21

76 5

P V 1

VR2

V R 1

P1

P2

P3

P4 P6 P7

P5

V 3

V6

V5

Séjour

Dégagement SdB WC

Hall

Dégagement

Chambre 1

WC

SdB Cuisine Chambre 2 Chambre 3

Façade rue

V4

V 2

V 1

Séjour

Chambre 2 Chambre 1 Cuisine

P V 2

Fig. . Rez-de-chaussée (plan schématique)

Fig. . Exemple de système porteur ( plancher haut RdC).

Fig. . Etage courant ( plan schématique).



Concentration et report des charges

Les systèmes porteurs correspondent au squelette de l’ouvrage. Il permet le cheminement desactions mécaniques vers les fondations. Le cumul des charges est effectué au fur et à mesure,tout en séparant les actions permanentes et les actions variables, pour pouvoir leur imputer ensuite les coefficients de combinaison adéquats. Après avoir procédé à la prise en comptedes recommandations réglementaires, la concentration et le report des charges nous

permettent alors de dimensionner les fondations de l’ouvrage.

Fonctionnement, réception et transmission au sol

Les charges sont transmises au sol par l’intermédiaire des éléments de structure (poteaux,

murs, voiles).

L’évaluation est faite selon les méthodes qui ont été présentées. Les fondations reçoivent lescharges puis transmettent au sol directement (semelles ou radiers reposant directement sur lesol), ou par l’intermédiaire d’autres éléments comme des pieux.

• Détermination de l’épaisseur d’un mur en fonction de sa hauteur et de la distance séparantdeux contreforts ou mur en retour.

La résistance à la traction d’un mur est proportionnelle à la profondeur (z) et s’exprime par 1

σ ( z ) = . z.ρ.f.a2b

( ρ ) Représente la densité de la maçonnerie( f ) Le coefficient de frottement de la maçonnerie sur le mortier ( a ) La longueur du parement d’un bloc élementaire( b ) La hauteur d’assise

Si nous considérons que ce mur est soumis à l’action du vent d’intensité (P) par m2. La pression du vent qui s’exerce sur le mur peut se décomposer en deux parties :

(x) – la première partie correspond au diagramme de pression repris en flexion verticale par lela maçonnerie du mur.(y) – La seconde partie correspond au diagramme de pression repris en flexion verticale par lemur travaillant en console

e :

Ainsi l’épaisseur d’un mur est fonction des 9 paramètres :( h ) La hauteur totale du mur (en mètres)( l ) La distance entre les murs refends (en mètres)( b ) La hauteur d’une assise de maçonnerie

( a ) La longueur du parement d’un bloc( ρ) La densité du matériau( γ ) Le coefficient de sécurité au renversement( f ) Le coefficient de frottement entre pierre et mortier ( σ ) La contrainte admissible en traction du matériau constituant le mur (en tonnes par m2)



eh

3 4 5 6 8 10 12 16 20

=b

a0,5 0,44 0,46 0,47 0,48 0,49 0,49 0,49 0,49 0,49

=b

a1 0,40 0,44 0,46 0,47 0,48 0,48 0,49 0,49 0,49

=b

a2 0,35 0,40 0,42 0,44 0,46 0,46 0,48 0,49 0,49

3

=b

a4 0,29 0,34 0,38 0,40 0,44 0,44 0,47 0,48 0,48

=b

a0,5 0,50 0,56 0,60 0,63 0,66 0,67 0,68 0,69 0,69

=b

a1 0,42 0,48 0,53 0,57 0,62 0,64 0,66 0,68 0,69

=b

a2 0,35 0,40 0,45 0,50 0,56 0,60 0,63 0,66 0,67

6

=b

a4 0,29 0,34 0,38 0,42 0,48 0,54 0,57 0,62 0,65

=b

a0,5 0,50 0,57 0,64 0,69 0,75 0,78 0,80 0,83 0,84

=b

a1 0,42 0,48 0,54 0,59 0,67 0,72 0,76 0,80 0,82

=b

a2 0,35 0,40 0,45 0,50 0,57 0,64 0,69 0,75 0,78

9

=b

a4 0,29 0,34 0,38 0,42 0,48 0,55 0,61 0,69 0,74

=b

a0,5 0,50 0,57 0,64 0,70 0,79 0,85 0,89 0,93 0,95

=b

a1 0,42 0,48 0,54 0,59 0,68 0,76 0,81 0,88 0,91

=b

a2 0,35 0,40 0,45 0,50 0,56 0,60 0,63 0,79 0,85

12

=b

a4 0,29 0,34 0,38 0,42 0,48 0,55 0,57 0,73 0,80

=b

a0,5 0,50 0,57 0,64 0,70 0,81 0,89 0,95 1,02 1,06

=b

a

1 0,42 0,48 0,54 0,59 0,68 0,76 0,83 0,93 1,00

=b

a2 0,35 0,40 0,45 0,50 0,57 0,64 0,71 0,83 0,91

16

=b

a4 0,29 0,34 0,38 0,42 0,48 0,56 0,63 0,76 0,85

=b

a0,5 0,50 0,57 0,64 0,70 0,81 0,90 0,98 1,08 1,14

=b

a1 0,42 0,48 0,54 0,59 0,68 0,76 0,83 0,97 1,04

=ba 2 0,35 0,40 0,45 0,50 0,57 0,64 0,71 0,84 0,94

20

=b

a4 0,29 0,34 0,38 0,42 0,48 0,56 0,64 0,78 0,89



Le tableau suivant donne en fonction de (l, de h et pour 4:2:1:5,0 ====b

a

b

a

b

a

b

a)

l’épaisseur à donner à un mur soumis à l’action d’un vent exerçant une pression constante de60 kg/m2 avec les hypothèses suivantes :Pour un mur de 12 m de haut dont la distance entre les murs en retour est de 6,00 m devra

avoir pour épaisseur 0,59 m si 1=b

a

A travers une analyse empirique RONDELET a effectué une analyse comparative qui a aboutiaux résultats similaires à ceux définis dans le tableau ci-après.



5 – 3 – 2 : Les Surfaces d’influence

Les charges surfaciques affectées à chaque élément porteur (poutre, poteau, dalle…), sontévaluées en fonction des surfaces plancher (SP) appelées surfaces d’influence. (Approcheindicative des lignes de rupture (fissures) les plus probables qu’induirait un essai de la dalle àla rupture). Exemple : pour les dalles rectangulaires, l’inclinaison à 45° avec des triangles etdes trapèzes isocèles.

Découpage des panneaux pour la descente de charges sur chacun des supports ( murs, voiles, poutres ).

a b

E F G

H I J K

A B DC

Dalles portant sur quatre côtés

Dalles portantsur trois côtés

Dalles portantsur deux côtés

- Schéma de lastructure porteused'un plancher



Dalles Appuis Remarques

ABIH AH et BI(2 cotés)

Rapport des côtés AB/AH < 4,40La dalle est considérée porter dans un seulsens (petite portée)

BCFE BC, CF, FE, EB(4 côtés)

Découpage en quatre triangles suivant lignesde rupture à 45°

CDGF CD, DG, GF, FC

(4 côtés)

Découpage en deux triangles et deux

trapèzes isocèlesEFJI EF, FJ, EI Découpage en un triangle et deux trapèzes

FGKJ FG, GK, FJ(3 côtés)

Rapport des côtés : FG/GK > 0,40

NB : Les hypothèses ci-dessus sont importantes pour déterminer les charges permanentes etd’exploitation uniformément réparties qui sollicitent les éléments porteurs de la structure :

planchers, poutres, poteaux, voiles ou murs, fondations.

Exemple : le voile CF reçoit les charges du triangle a et du trapèze b

Cas de quatre travées inégales :

Poutre continue à charge uniformement répartie q/m

Majoration forfaitaire de 10 % seulement pour les appuis voisins des appuis de rive ( A et E ).

Appuis Charge correspondante

A 1 / 2 . q. L1B 1 / 2 .1,10.q.( L1 + L2 )C 1 / 2. q.( L2 + L3 )D 1 / 2. 1,10.q. ( L3 + L4 )E 1 / 2. qL4

Dalles rectangulaires sur appuis continus à bords libres.

Cas des dalles uniformément chargées ( panneaux ) prenant appui sur quatre côtés.

Soit les dimensions :Lx = le petit côté du rectangleLy = le grand côté du rectangleSi le rapport des côtés ( Lx / Ly ) ≤ 0,40 alors la dalle est considérée ne porter que dans lesens de la petite portée ( Lx )Si ( Lx / Ly ) > 0,40 alors la dalle porte sur les quatre côtés en adoptant un découpage

suivant les lignes de rupture disposées à 45° dans les angles.

A B C D

q/m

L1 L2 L3 L4

E



Dalle portant sur quatre côtés ( Lx / Ly > 0,40 )

Dans le cas du plancher en béton armé, d’une façon générale, lorsqu’un plancher est porté par des poutres, les charges surfaciques agissent en un point de ce plancher et sont attribuées au

porteur horizontal le plus proche du point considéré. L’aire d’influence de chaque appui estdonc déterminée par un critère de proximité. Cette approximation donne de bons résultats etsimplifie les descentes de charges. Au besoin, les résultats peuvent être corrigés par application de coefficient correcteurs.

Exemple :

Un plancher en béton armé de 15 cm d’épaisseur porté par des solives longitudinales ( profiléIPE 180 ) espacé de 60 cm. Les solives s’appuient à leurs extrémités sur deux traversesmétalliques appuyées en tête de poteaux chandelles.La charge d’exploitation sur le plancher est de 5 kN / m2.

A BLy

Lx

Surface de plancher portée par le mur AB

Lignes à 45°

1 2 3

A

B



5 – 3 - 3 : Analyse globale de la descente des charges dans le cas de bâtiment à plusieurs

étages.

La loi de dégression des charges :

A) Conditions d’application

∗ Types de bâtiment : usage d’habitation ou d’hébergement∗ Les niveaux des locaux commerciaux ou industriels sont pris sans abattement de charges.

Leurs charges sont comptées intégralement.∗ Nombre d’étages : en général, n > 5∗ Cette réduction par dégression des charges n’est pas cumulable avec la réduction de

surface∗ L’abaque de déformation des charges d’exploitation permet de déterminer le coefficient

que l’on peut appliquer aux charges de chaque plancher.∗ Pour les immeubles de bureaux, la loi de dégression ne s’applique qu’à la charge

d’exploitation.

B) Principes

∗ Les occupation des divers niveaux peuvent être considérées dindépendantes.∗ Les charges d’exploitation sont affectées de coefficients de pondération sauf pour le toit

ou terrasse et le niveau en dessous ; usage du coefficient de pondération pour dégressiondes charges égale à (1,00).

C) Modalités du calcul de dégression des charges :

Exemple n° 1 : Soit à calculer la dégression de charges dans un bâtiment de six niveaux.Lire sur l’abaque le coefficient à appliquer à chaque plancher.Faire la somme en partant du dernier niveau, vers le bas, on obtient :Q calcul = Q0 + Q1 + 0,95Q2 + 0,90Q3 + 0,85Q4 + 0,80Q5 + 0,75Q6

Exemple n° 2 : Soit un bâtiment d’habitation

1er cas : Charges identiques à travers les différents niveaux.

Q calcul = Q1 = Q2 = Q3 =……. = Qi∑0 = Q0∑1 = Q0 + Q∑2 = Q0 + 1,9 Q∑3 = Q0 + 2,7 Q∑4 = Q0 + 3,4 Q∑h = Q0 + (3 + n) Q pour > 5

2Q0 = Valeur de référence de la charge d’exploitation pour le toit ou la terrasse

Qi = valeur de charge d’exploitation pour le plancher de l’étage (i), la numération étanteffectuée vers le bas.



2° Cas : Charges différentes à travers

Q1 ≠ Q2 ≠ Q3 …………. ≠Qi∑0 = Q0∑1 = Q0 + Q1∑2 = Q0 + 0,95 (Q1 + Q2)∑3 = Q0 + 0,90 (Q1 + Q2 + Q3)∑4 = Q0 + 0,85 (Q1 + Q2 + Q3 + Q4)

n

∑n = Q0 + (3 + n) ∑ Qi pout > 52 1

Exemple n° 3 :

Soit un bâtiment à usage de bureaux :

Cas de charges identiques :

Qi = Q à chaque niveau ;

On applique la loi de dégression de base à la fraction de la charge d’exploitation égale à cettedernière diminuée de 1 KN.

On considère le nombre de niveaux > 5.

Le coefficient de réduction est limité à 0,56.

Si nous avons un immeuble de 6 niveaux :

∑0 = Q0 sur la terrasseExemple avec 6 niveau :

∑0 = Q0 sur terrasse∑1 = Q0 – Q (niveau n° 1)∑2 = Q0 – 1,9 Q + 0,1 KN∑3 = Q0 – 2,7 Q + 0,3 KN∑4 = Q0 – 3,4 Q + 0,6 KN∑5 = Q0 – 4,0 Q + 1, 0 KN∑6 = Q0 – 4,5 Q + 1,5 KN

Exemple d’application :

Cas de charges identiques. Nombre de niveaux : 8. Q0 = 1 KN/m2 ou 1.000 N/m2 . Charges identiques par niveau avec :Qi = Q = 1,5 KN/m2 ou 1 500 N/m2

∑0 = Q0 ς 1 000∑1 = Q0 – Q ς 1 000 + 1 500∑2 = Q0 – 1,9 Q ς 1 000 + 1,9 x 1 500∑3 = Q0 – 2,7 Q ς 1 000 + 2,7 x 1 500∑4 = Q0 – 3,5 Q ς 1 000 + 3,4 x 1 500∑5 = Q0 – 4,0 Q ς 1 000 + 4,0 x 1 500∑6 = Q0 – 4,5 Q ς 1 000 + 4,5 x 1 500∑7 = Q0 – 5,0 Q ς 1 000 + 5,0 x 1 500∑8 = Q0 – 5,5 Q ς 1 000 + 5,5 x 1 500

Bâtiments d’habitation

Q 0

1 Q

Q 2

Q 3

Q 4

Q n

- Schéma de principe.Structure d'un bâtiment

Bâtiments d'habitation



1.00

1.00 m

Cas d'un mur de façade.

Fig. -Visualisation de la descente de charges.

dalle A

dalle C

dalle B

dalle D

Dalle

Poteau

v o i l e

P o u t r e

P o u t r e

P o u t r e

P o u t r e

Poutre

Fig. -voile -Poutre -Dalle Fig. -Poteau intérieur -Poutre -Dalles

Q 0

Q 1

2 Q

Q 3

4Q

Q 5

Q 6



EXEMPLE : DESCENTE DE CHARGES PERMANENTES ET D’EXPLOITATION

Descriptif sommaire :

Tableau de calcul

Charge permanente Charge d’exploitation : Q3

Niveau Élément considéré Poids Total Cumul Charge par m2

Total Cumul

Étanchéité 4,98 1,00 800 3 984 N0

Terrasse 4,98 0,20 25 000 24 900 28 884 4,98 1,00 1 000 4 990

N’0 Voile 1,00 0,18 2,50 25 000 11 250 40 134 1 500

N1 Plancher 4,98 0,20 25 000 24 900 65 034 4,98 1,00 7 470 12 450

N’1 Voile 11 250 76 284

N2 Plancher 24 900 101 184 7 470 19 920

N’2 Voile 11 250 112 434

N3 Plancher 24 900 137 334 7 470 27 390

N’3 Voile 1,00 0,18 3,00 25 000 13 500 150 834 N4 Fondations 1,00 0,18 0,40 25 000 6 000 156 834 27 390

• Bâtiment d’habitation à RdC + 3• Fondations par semelles continues en béton armé• Murs extérieurs : blocs creux de béton de 20 cm

d’épaisseur avec doublage isolant• Refend : voile en béton armé d’épaisseur 18 cm• Planchers intermédiaires : dalle pleine surfacée

d’épaisseur 20 cm• Dernier plancher BA avec étanchéité protégée• Dallage sur terre-plein compacté au niveau du

rez-de-chaussée

Il s’agit d’effectuer la descente de charges etdéterminer la pression du sol sous la fondation durefend.

• Par simplification, on négligera la charge amenée par les cloisons de distribution• La loi de dégression des charges d’exploitation

n’est pas applicable (nombre d’étages < 5)

• Valeurs respectives des charges :- charges permanentes : G = 156 834 N- charges d’exploitation : Q3 = 27 390 N

• Charge totale sans coefficients de pondérationG + Q3 = 184 224 N

• Charges totale avec coefficients de

pondération1,35 G + 1, 50Q3 = 252 811 N

• Cas de deux travées (voir fig.3)Majoration forfaitaire de 15 % sur l’appuicentrale.Charge majorée :252 811 x 1,15 = 290 733 N• Pression ultime exercée sur le sol :

1,15 (1,35 G – 1,50 Q b) 290 733

Qsol = =Surface portante 600 x 1000

Qsol = 0,48 N/mm2 ou 0,48 MPa



DESCENTE DE CHARGES

Démarche à suivre :

1er

cas : mur de façade ou de refend

1) Sélectionner une tranche verticale de bâtiment de1,00 mètre de longueur jusqu’au niveau du sol defondation.

Exemple : longueur de voile de 1,00 m

2) Considérer une bande de 1,00 mètre de largueur horizontale correspondante à chaque niveau .

Exemple : une largeur de plancher égale à 1,00 m.

3) Etablir le tableau de calcul de descente de charge Exemple : - Charges permanentes

- charges d’exploitation

4) procéder à partir du haut et sous forme cumulée à

chacun des niveaux pour chaque type de charge. Exemple : - charges du niveau considéré- charges cumulées des niveaux étudiés

5) Déterminer la pression exercée sur le sol de

fondation en tenant compte :- des coefficients de pondération réglementairesaux états ultimes

Exemple pour le béton armé avec :G : Charge permanenteQb : charge d’exploitationOn utilise la combinaison de chargement :

- des majoration forfaitaires au droit des appuisvoisins de ceux de rive.

Exemple :• cas de deux travées ς+ 15 %• cas de trois travées et plus ς + 10 %

2ème cas : poteaux ou tronçons de mur ou de voile

La précédente démarche s’applique en considérant lasurface de plancher relative à chaque élément porteur vertical.

On procède au découpage éventuel du plancher en panneaux- 1er système porteur :Plancher appuyé sur un tronçon de voile

- 2

ème

système porteur :dalles – poutres + poteaux

1,35 G + 1,50 QB

Fig. - Coupe de principe

N4

N'3

N3N'2

N2N'1

N1N'0

N0

2.50 2.30 18

4.98

20

2

. 5 0

2 . 5

0

2 . 5

0

3 . 0

0

4 0

60

4 0

60

Etendue



CHAPITRE 6 : PONDERATION DES CHARGES

6 – 1 : Introduction

La pondération des charges s’applique dans le calcul de descente des charges niveau par niveau et elle tient compte de la tipologie de la structure. Cette pondération ne se cumule pas

avec le calcul formulé sur le coefficient de surface. Ces deux approches de calcul sontindépendantes et distinctes.

Pondération des charges selon la typologie de la structure

Pour la vérification des résistances d’une structure, il faut envisager l’effet simultané de plusieurs actions et parmi toutes les possibilités, ne retenir que le plus sévère deschargements, en demeurant toutefois réaliste quant au choix et à la compatibilité des charges.

Afin de se placer en sécurité, les calculs sont faits avec des charges majorés par rapport à leur valeurs caractéristiques (par l’application d’un coefficient de pondération sur la valeur de la

charge). Les coefficients de pondération à retenir dépendent de la nature de l’action et de lacombinaison d’action envisagée. En effet la probabilité que plusieurs charges agissentsimultanément chacune avec son intensité caractéristique est plus faible que lorsqu’ellesagissent isolement. Les valeurs des coefficients sont fixées par les différents règlements deconstruction.

Combinaison des charges sur une structure

Pour chaque élément porteur, il faut retenir la combinaison de charge amenant la plus fortesollicitation.

Il arrive que certaines combinaisons d’actions ne soient défavorables que pour certains porteurs de la structure, une autre combinaison devant être employé pour les porteurs restants(exemple de la poutre prolongée par une console).

6 - 1 : Pondération des charges des Structures en béton armé (règlement BAEL 90/BAEL 91)

Les actions permanentes sont introduites dans les calculs avec leurs valeurs les plus probables, et les volumes sont évalués d’après les dimensions prévues sur les dessinsd’exécution. La masse volumique du béton = 2,5 t/ m3.

Les actions variables (charges d’exploitation, climatiques et autres…) seront évaluées enfonction de leur agressivité ; leur fréquence et la nature des combinaisons possibles estexprimée dans les documents d’ordre public (CCTP…) à la demande u Maître de l’ouvrage.Les sollicitations de calcul se regroupent de la manière suivante :

S = 1,35 G Max + λ Q1 = 1,35 G Max + 1,5 Q ; (λ = 1,5)

Si l’on note par (S) le chargement à retenir pour le calcul, les principales combinaisonsd’actions réglementaires sont les suivantes :S = 1,35 G + 1,5 QS = 1,35 G + 1,5 Q + W

S = 1,35 G + 1,5 W



Une fois l’étaiement décintre, elle forme un ensemble monoiitique avec le béton complémentaire coulé en œuvre, pour assurer les mêmes fonctions qu’une dalle pleine coulée en place.

Coefficients partiels de pondération

Selon l’état limite étudié, les actions mécaniques sontaffectées des coefficients de pondération indiqués tableau 11.

γF

(Normaux(γF

(1)

(Réduits)Action Vérification Symbole

EC 5 & EC 5 DANRupture :Effet favorableEffet défavorable

γG.intγG.sup

1,01,35

1,01,2

Equilibre statique :Effet favorableEffet défavorable

γG.intγG.sup

0,91,1

0,91,0

G

Accidentelle γGA 1,0 1,0Effet favorableEffet défavorable

γQ.intγQ.sup

01,5

01,35Q

Accidentelle γQA 1,0 1,0(1) uniquement pour les petits ouvrages d’un seul niveau occupéoccasionnellement (ex : hangar agricole)

B a n d e e n t r e i l l i s s o u d éB é t o n c o u l é

e n o e u v r e

A p p u i

L i s s e f i l a n t e é v e n t u e l le

B a s t a i n g s

P r é d a l l e

F i g . . P r é d a l l e d e p l a n c h e r .

M u r p o r t e u r ( a r m a t u r e s u r a p p u in o n r e p r é s e n t é e i c i )



6 - 2 : Structures métalliques (règlement CM 66)

Nous avons distinctement les projets de construction métalliques en acier et en alliaged’aluminium. Le règlement CM 66 reste valable pour les aciers alors que les règles AL. 76sont utilisées pour les structures en aluminium.

Le règlement CM 66 présente les combinaisons suivantes :

8 x 60cm

6 m

CONSTRUCTION

ALLURE DE LA

e

ee

permanente

Charge

d'exploitationSurcharge

BA

P

Charge sur la solive :

G = Charges propres

Q = Charges d’exploitation

S = Charge de calcul

S = 4 / 3 G + 3 / 2 Q

S = 4 / 3 G + 17 / 12 ( Q + w )

S = G + Q + W extrême



ALUMUNIUM – REGLES AL 76

les pondérations

Les règles ont pour objet la définition des méthodes de calcul applicables à l’étude des projetsde construction métallique en alliages d’Aluminium.

Les AL 76 nous donne les coefficients de pondération :

Ng effort engendré par les charges permanentes Nt, Nv, Nn, Npe les contraintes dues à la température, le vent, la neige, les

surcharges d’exploitation et dans le même sens que Ng Nt’, Nv’, Nn’, Npe les contraintes dues à la température, le vent, la neige, les

surcharge d’exploitation et dans le sens opposé à Ng Nnr, Nnr’ les valeurs réduites de Nn et Nn’ lorsqu’on cumule le vent et la

neige, Nnr = 0.5 * Nn

Ce qui donne les 4 types de combinaisons :

A] 1CP + 1S4/3 (Ng + Nt) + 1,7 Npe ou 4/3 Nt’ + 1, 7 Npe’ – Ng4/3 (Ng + Nt) + 1,7 Nn ou 4/3 Nt’ + 1,7 Nn’ – Ng4/3 (Ng + Nt) = 1,7 Nv ou 4/3 Nt’ + 1,7 Nv’ – Ng

B] 1 CP + 2 S4/3 (Ng + Nt) + 1,6 (Nnr + Vn) ou 4/3 Nt’ + 1,6 (Nnr’ + Nv’) - Ng4/3 (Ng + Nt) + 1,6 (Nv + Npe) ou 4/3 Nt + 1,6 (Nv’ + Npe) - Ng4/3 (Ng + Nt) + 1,6 (Npe = Nn) ou 4/3 Nt’ + 1,6 (Npe’ + Nn’) – Ng

C] 1 CP + 2 S4/3 5Ng + Nt + Npe + Nnr + Nv) ou 4/3 (Nt’ + Npe’ + Nnr’ + Nv’) – Ng

D] Prise en compte des surcharges climatiques extrêmes1,1 (Npe + Nnre + Nve + Nt + Ng) ou 1,1 (Npe’ + Nnre’ + Nve’+ Nv’) – Ng1,1 (Npe + Nne + Nt + Ng) ou 1,1 (Npe’ + Nne + Nt – Ng)

Remarque : Il faut pondérer le plus tard possible, le calcul des flèches s’effectuant sans pondération.

Après le calcul des différentes combinaisons, on prend la plus défavorable et on vérifie que lacontrainte obtenue reste inférieure à la contrainte maximum non minorée.

La pondération des charges est obligatoire pour toutes constructions métalliques. Lescoefficients de pondération utilisés tiennent compte de la théorie probabiliste de la sécurité,on majore avec un coefficient « intelligent » les charges permanentes et les surcharges. Si la charge est bien connue ( charge permanente en principe car facilement mesurable ),

on utilise un « petit coefficient » de sécurité 4 / 3 ( = 1,333 ) Si une seule surcharge est appliquée « grosse » probabilité d’application donc grosse

majoration : coefficient 3 / 2 ( = 1,50 )

Si deux surcharges sont prises en compte, moins grande chance d’application doncmajoration moins grande. 17 / 12 ( = 1,4175 ) Si trois surcharges sont considérées, faible risque d’application simultanée donc « petit »

coefficient, on retrouve la valeur de 4 / 3 ( = 1,333 ).



Attention :

1. Pondérer c’est – à – dire majorer les charges et les surcharges le plus tard possible,2. Pour le calcul des flêches, on ne pondère pas. 3. On vérifie que la contrainte obtenue avec les charges et surcharges pondérées est

inférieure à la contrainte maximum non minorée.

( S ) = 4 / 3 . G + 3 / 2 . Q( S ) = 4 / 3 . G + 3 / 2 . W( S ) = 4 / 3 . G + 17 / 12 . ( Q + W )

( G ) : Pods propre( Q ) : Exploitation( W ) : ventIl faut retenir la plus défavorable de ces combinaisons sur l’ensemble considéré.



6 – 3 : Pondération des charges des stuctures en bois

On distingue dans les calculs les charges et surcharges : De longue durée, ( exemple : poids propre, charge d’exploitation, les deux étant pris en

combinaison avec un faible coefficient de sécurité ( 1 et 1,2 respectivement ), ventnormal,…)

Momentanées ( exemple : poids propre, charge d’exploitation , les deux étant pris en

combinaison avec un fort coefficient de sécurité ( 1,1 et 1,5 respectivement ) ; le ventextrême, surcharge mobile,…)

L’expression des sollicitations totales pondérées intervenants dans les calculs est alors :

CB 71

Calculs du premier genre ( calcul sous chargement de longue durée ) :S = G + 1,2 . P

S = G + γp.P + W

Avec G = poids propre ; P = surcharge ; W = charges climatiques γ p prenant la valeur la plus défavorable 0 ou 1 la contrainte admissible à utiliser

Calculs du second genre ( calcul sous chargement de courte durée ) :S = 1,1.G + 1,5.P + γce.We

Avec : G = poids propre ; P = surcharge ; W = charges climatiques

γce prenant la valeur la plus défavorable ( 0 ) lorsque les sollicitations G et P , d’une partet la sollicitation We d’autre part, agissent en sens contraire. γce prend la valeur de 1,1 lorsque les 3 familles de sollicitations agissent dans le même

sens. Les limites élastiques conventionnelles à utiliser

A noter :Les calculs du second genre sont rarement prépondérants. Dans la pratique ils ne seront à fairequ’en régions ( 3 et 4 suivant les règles NV 65 )

Valeurs de poids propre usuel en construction bois :

Les charges permanentes comportent D’une part, le poids propre des éléments de charpente ( chevrons, pannes, fermes,

contreventements ) et, D’autre part, le poids des couvertures voir des planchers ou faux – plafond prenant appui

sur la charpente.

Poids propre des éléments de charpentes

Le poids propre des éléments s’obtient facilement en partant de leur volume. Mais dans lecalcul des éléments principaux, tels que les fermes ou poteaux, il est inutile de les compter

pour leur valeur exacte ; on se contente d’évaluer une répartition approximative au mètrecarré de couverture, à partir des valeurs ci – après : Charpente traditionnelle en bois : le chevronnage environ 10 à 13 kg / m2, et les

pannes 10 à 14 kg / m2 ( l’ensemble peut donc être évalué de 20 à 27 kg au m2 auquelon ajoute le poids de la couverture ),



Charpente en fermette en bois : poids fermette = 15 kg / m2 ( auquel on ajoute le poidsde la couverture ).

VENT



Poids propre des éléments de couverture :

Le poids de la couverture varie avec les matériaux utilisés : tuiles, ardoises, matériaux légers,Le tableau suivant donne le poids des principaux matériaux au m2 de couverture.

Poids ( kg / m2 de couverture )Nature des matériaux( matériaux humides le cas échéant ) des matériaux du voltigeage

ou du lattisTotal

Zinc n°14 en feuilles sur tasseaux et voltigeage plein 15 10( voltigeage ) 25

Tôle galvanisée ondulée ( sans voltigeage )Epaisseur 8 / 10 mm

6 6

Tôle ondulée aluminium ( sans voltigeage )Epaisseur 8 / 10 mm

3 3

Tôle ondulée carton bitume type onduline( lattis 4x4 )

7 3 10

Bac aluminium nervuré 6 / 10 mm 3 3Bac acier nervuré 4 4Plaques ondulées amiante - ciment 17 17Paille ( lattis 4x4 ) 67 3 70Tuiles à emboîtement sur lattis ( lattis 4x4 ) 40 3 43

A noter :

Penser à prendre le poids des matériaux humides dans le cas de matériaux de couverture poreux ( paille, tuile en terre cuite ou de mortier,…)

Valeurs usuelles de surcharge d’exploitation :

En particulier on considère deux types de surcharges ( Q ) : Surcharge d’exploitation ponctuelle : ouvrier sur la toiture = 100 kg

Surcharge d’exploitation répartie : 30 kg / m2 ( mise en œuvre de la couverture )

Bien entendu d’autres surcharges peuvent être présentées et de faaçon systématique lessurcharges climatique ( W ) à calculer selon la norme NV65.



CHAPITRE 7 : PREDIMENSIONNEMENT DES STRUCTURES PORTEUSES

7 – 1 : Introduction ( Le bon matériau en fonction de la distance à franchir )

7 – 2 : Prédimensionnement rapide des structures en béton



7 – 3 : Prédimensionnement rapide d’éléments de structures métalliques

Portées ( L ) comprise entre : 5 ≤ L en ( m ) ≤ 8

Rapport Hauteur / Portée = ( H / P ) est de 1 / 30 à 1 / 40

Poutre horizontale à treillis comprise entre : 8 ≤ L ≤ 40Rapport H / L soit 1 / 23 à 1 / 30

Portée 15 ≤ L ≤ 60Rapport H / L = 1 / 10 à 1 / 15 et H / L = 1 / 50 à 1 / 60

Portée 15 ≤ L ≤ 30Traverse : Rapport H / L = 1 / 50 à 1 / 60

H

L

Poutre horizontale à âme pleine

Ou produits sidérurgiques(Page 157)

H

L

h

L

H

Arc cintré

h

L

Portique à âme pleine



7 – 4 : Prédimensionnement rapide des Structures en bois (Règlement CB 71)

Les caractéristiques mécaniques sont difficiles à déterminer en raison de la forte dispersion

des résultats dans des pièces provenant d’un même arbre. Le caractère d’anisotropie du boisrend nécessaire la recherche des caractéristiques pour chaque direction d’effort par rapport àcelle des fibres.

Les calculs de structures en bois tient compte de la sensibilité du bois face au phénomène defluage, de ce fait nous devons tenir compte de la durée d’application des charges.

Classe de durée de charge Ordre de grandeur de la

durée cumulée del’application d’une action

Exemple d’actions

caractéristiques

Permanente 10 ans Poids propre (G)Long terme Six mois à un an Eléments stockésMoyen terme Une semaine à six mois Charge d’exploitation (Q)Court terme Moins d’une semaine Vent (W)Instantanée Action accidentelle

Les coefficients de pondération vont être affectés sur l’ouvrage en fonction de l’état limite pris en compte.

Action Vérification Symbole Normaux Réduits pour les

petits ouvrages

G Rupture aveceffet défavorable

1,35 1,2

G Equilibre statiqueavec effetdéfavorable

1,1 1,0

G Accidentelle 1,0 1,0Q Effet défavorable 1,5 1,35Q Accidentelle 1,0 1,0La pondération (S) pour les structures en bois se résume à : S = G + Q

VENT



VENT

Figure - bâtiment avec murs pignons en maçonnerie montant jusqu'au faîtage.

(Charpente en fermes ou en fermettes)



Figure - Contreventement lors du montage.

Figure - Bâtiment avec murs pignons ouverts.

(Charpente en fermes ou en fermettes)



ferme

palée horizontale

palée

verticale

palée

verticale

VUE DE

DESSUS

CÔTE

VUE DE

Figure - Contreventement par palées de stabilité verticales et horizontales.

Figure - Maçonnerie fermée avec ou sans murs pignons s'élévant jusqu'au faîtage.



Figure - Charpente en fermes ou fermettes sur maçonnerie fermée.

Figure - Charpente sans fermes ni fermettes.



Figure - Bâtiment avec murs porteurs intermédiaires.

Figure - Bâtiment sans murs porteurs intermédiaires.



vvv

Poly ETSHER Intro Ã la rÃ¨glementation&Predimensionnement des

Documents

Transcript of Poly ETSHER Intro Ã la rÃ¨glementation&Predimensionnement des