TRAVAIL DE BACHELOR MÉMOIRE TECHNIQUE DE FIN D ÉTUDES

sur 54 Valmir Gashi – Travail de Bachelor

TRAVAIL DE BACHELOR MÉMOIRE TECHNIQUE DE FIN

D’ÉTUDES

Titre du TB Dimensionnement de l’étayage et de la structure porteuse

d’un bâtiment dans le cadre d’une rénovation.

Domaine de recherche du TB Dimensionnement de l’étayage et de la structure porteuse

Lieux 1950 Sion / VS

N° parcelle 11850

Date septembre 2018

Filière Construction et infrastructure

Objectif de ce mémoire Obtention du diplôme

Professeur responsable du TB Dr. Luca Tassinari

Le diplômant Valmir Gashi

Dossier 3/3


à ma mère Remzije

à mon père Isni

sans qui ces études n’auraient pas été possibles


Table des matières

1. Remerciements ................................................................................................................................................... 6

2. Synopsis ............................................................................................................................................................... 7

3. Caractéristiques du bâtiment ........................................................................................................................... 8

3.1 Informations globales sur le bâtiment ............................................................................................. 8

3.2 Dimensions de l’enveloppe à l’état initial ........................................................................................ 9

3.3 Dimensions de l’enveloppe à l’état final ........................................................................................ 11

4. Inspection visuelle de l’état du bâtiment ................................................................................................... 12

4.1 Introduction .................................................................................................................................... 12

4.2 Etat actuel....................................................................................................................................... 13

4.3 Appréciation de l’ouvrage .............................................................................................................. 14

4.4 Classes d’état conventionnelles ..................................................................................................... 15

4.5 Classes d’état conventionnelles du bâtiment ................................................................................ 16

4.6 Dégradation de l’ouvrage dans le temps ....................................................................................... 17

4.7 Recommandations .......................................................................................................................... 17

5. Variante proposée ........................................................................................................................................... 18

6. Hypothèse du projet ....................................................................................................................................... 19

6.1 Sol de fondation ............................................................................................................................. 19

6.2 Mur en pierre ................................................................................................................................. 19

7. Descente de charges ....................................................................................................................................... 20

7.1 Introduction .................................................................................................................................... 20

7.2 Descente de charges et vérifications avant la rénovation – état initial Annexe n° 1 ................. 21

7.3 Descente de charges et vérifications après la rénovation – état final Annexe n° 2 ................... 22

7.4 Comparaison de la descente de charges et vérifications avant et après la rénovation Annexe

n° 3 23

8. Calcul de la portance du terrain Annexe 4 .............................................................................................. 24

9. Phasage de la démolition Annexe 5 ......................................................................................................... 25

9.1 Description du phasage de la démolition ....................................................................................... 25

9.2 Schéma du phasage de la démolition ............................................................................................. 26

10. L’étayage des murs en moellon pendant la rénovation Annexe n° 6 ................................................ 27


10.1 Introduction au sujet .................................................................................................................... 27

10.2 Introduction technique au sujet ................................................................................................... 28

10.3 Introduction sur le support de murs ............................................................................................ 28

10.3.1. Etaiement par l’extérieur, concept n° 1 ................................................................................... 29



10.3.4. Etaiement par l’intérieur .......................................................................................................... 32

10.3.5 Etaiement mixte ........................................................................................................................ 33

10.4 Dimensionnement des étais Annexe n° 6 ................................................................................. 36

10.5 Conclusion .................................................................................................................................... 37

11. Phasage de la construction Annexe 7 .................................................................................................... 38

12. Radier dimensionnement Annexe 8 ....................................................................................................... 40

12.1 Introduction .................................................................................................................................. 40

12.2 Analyse des contraintes ............................................................................................................... 41

12.3 Pare-gel......................................................................................................................................... 43

12.4 Conclusion .................................................................................................................................... 43

13. Mur M1, dimensionnement Annexe 9 ................................................................................................... 44

13.1 Analyse structurale ....................................................................................................................... 44

13.2 Dimensionnement du mur M1 ..................................................................................................... 45

14. Dalle, dimensionnement ............................................................................................................................. 46

14.1 Analyse structurale ....................................................................................................................... 46

14.2 Contrôle de la déformation de la dalle Annexe n° 10 ............................................................... 46

14.3 Vérification des empochements aux efforts tranchants Annexe n° 11 .................................... 47

14.4 Vérification des poutres métalliques au-dessus des fenêtres Annexe n° 11 ............................ 48

14.5 Vérification au poinçonnement Annexe n° 12 .......................................................................... 49

14.6 Dimensionnement de l’armature dans la dalle Annexe n° 13.................................................. 50

15. Charpente, dimensionnement Annexe 14 ............................................................................................ 51

16. Conclusion ...................................................................................................................................................... 52

17. Bibliographie .................................................................................................................................................. 53

18. Annexes ........................................................................................................................................................... 54


1. Remerciements

Mes remerciements vont en première intention à M. Luca Tassinari qui m’a soutenu et aidé durant ce

travail. Je le remercie également pour ses conseils techniques et ses explications.

Je souhaite également remercier mon frère Miriton Gashi de la société KotorriTech SA pour m’avoir

soutenu et de m’avoir offert deux semaines de congés pour ce travail de mémoire.

Mes remerciements vont également à M. Hamza Sehaqui de la société Editech SA pour m’avoir aidé

sur les points techniques de dimensionnement.

Merci à M. Damien Spielmann pour m’avoir aidé sur le logiciel CUBUS à modéliser mon projet et à

éviter les pièges du logiciel.

Sans oublier mes collègues et amis bachelorants, en particulier à M. Roberto Nunez pour leur aide

durant ce travail de mémoire mais également durant les quatre années d’études.


2. Synopsis

Le sujet de ce travail de fin d'étude est un ancien bâtiment qui est inscrit au patrimoine des

monuments protégés de la ville de Sion.

La rénovation a pour but de renforcer la structure afin d’augmenter le confort et la sécurité des

locataires tout en respectant les exigences prescrites par le département responsable des

monuments de la ville de Sion.

Cela étant, cette amélioration structurale va permettre aux usagers d’utiliser la totalité du bien en

aménageant de nouveaux espaces, tels que les combles et le rez-de-chaussée.

Le bâtiment est composé de 4 étages. Actuellement, le rez-de-chaussée est inutilisé sauf pour les

caves et le local technique. L’étage n° 1 ainsi que l’étage n° 2 sont composés de deux

appartements chacun. Les combles ne possèdent qu’un seul appartement aménagé.

La toiture est une structure en bois en mauvais état. De ce fait, il sera nécessaire de la changer

durant les travaux de rénovation.

Ceux-ci vont aussi permettre d’optimiser le rez-de-chaussée en vue d’aménager un restaurant, des

bureaux, une surface commerciale ou des appartements.

En ce qui concerne les étages n° 1 et n° 2, ceux-ci vont faire l’objet d’une rénovation approfondie

sans modification de leur utilité.

L’aménagement des combles permettra d’obtenir deux appartements supplémentaires.

Ces interventions se veulent simples, sûres, et respectueuses de l’environnement.


3. Caractéristiques du bâtiment

3.1 Informations globales sur le bâtiment

L’intérieur est constitué d’une ossature en bois et d’une isolation en laine de minérale. Celle-ci est

revêtue d’un par-vapeur et couvert avec des lames de bois.

Les fenêtres sont en bois. Celles-ci ne répondent pas aux exigences thermiques en vigueur

actuellement.

L’immeuble n’a pas de radier. Les fondations reposent sur les murs périphériques de celui-ci.

Les dalles sont composées de poutres en bois qui ne sont pas adaptées au confort des usagers.

Les murs de la bâtisse sont en pierre et elles se retransissent en allant envers le haut.

La toiture est en bois avec une composition standard, sans isolation.

Les espaces intérieurs sont simples et fonctionnels. Les cadres et les portes intérieurs sont aussi en

bois.

Les sols sont revêtus d’une moquette collée sur les lames en bois et les plafonds sont constitués de

plaques de plâtre recouvertes d’une peinture minérale blanche ainsi que d’une couche de bois.

Etant donné que l’intérieur sera complètement vidé, il sera plus facile d’aménager l’espace

intérieur et d’installer les matériaux choisis par le maître d’œuvre.

Lors de la rénovation, le radier ainsi que les dalles seront fabriqués en béton armé. L’installation de

divers tubes techniques sera alors possible.

Les montants seront en béton armé. Ce choix sera analysé durant l’étude approfondie présente au

point 13.

Les fenêtres actuelles seront remplacées par des fenêtres triple vitrage afin de réduire les

déperditions thermiques, d’amoindrir le bruit extérieur et ainsi d’augmenter la qualité de vie des

habitants de la bâtisse.

Les façades extérieures seront vêtues d’une isolation périphérique. Cette méthode est appropriée

car elle réduit les ponts thermiques.

Concernant le sol, une isolation de 2 fois 2 cm sera installée sur les dalles. Le chauffage au sol

pourra ainsi être posé avant d’être recouvert par une chape. La finition sera réalisée grâce à du

carrelage ou du parquet. Les parois intérieures seront vêtues d’une dispersion et d’un crépi.

Une toiture en bois remplacera l’actuelle.


3.2 Dimensions de l’enveloppe à l’état initial

Les dimensions du bâtiment ont été mesurées sur place à

l’aide d’un appareil de mesure de haute précision, de type

Trimble T10 sx10.

Ces mesures ont permis d’avoir les dimensions extérieures de

la bâtisse. Des relevés supplémentaires ont été effectués pour

avoir les dimensions intérieures. En tout, six mises en station

de l’appareil ont été nécessaires afin de mesurer la totalité du

bâtiment.

Malheureusement, les planchers ont dû être estimés car les

propriétaires n’ont pas souhaité faire de sondages entre les

étages.

Hauteur du bâtiment 11.30 m

Grande longueur 25.38 m

Grande largeur 7.37 m

Petite longueur 25.18 m

Petite largeur 6.00 m

Etage 4 nbre


Figure 1 : coupe du bâtiment – avant rénovation

Figure 2 : plan du bâtiment – avant rénovation

Charpente en bois

Chevrons et panne

C24

Plancher en bois

Surcharge 2.1 [KN/m²]

facteur de 1.35 ELU

Charge plancher 1.00

[KN/m²]

facteur de 1.35 ELU Charge d'exploit. 2

[KN/m²]

facteur de 1.50 ELU

Plancher à évacuer

A remplacer par dalle en

Mur en moellon Densité 25 [KN/m³]

f/xk = 7 [N/m²]

Surcharge 0.22 [KN/m]

Mur à garder

Mur à vérifier

Fondation

En terre battue

A mettre un radier en B.A.

Fondation, finition

inconnue;

A calculer la contrainte

au niveau de la

fondation;

A vérifier si besoin d'une

consolidation


3.3 Dimensions de l’enveloppe à l’état final

Après rénovation

Figure 3 : coupe du bâtiment – après rénovation

Figure 4 : plan du bâtiment – après rénovation

Charpente en bois Chevrons GL28K

Panne GL28K

Dalle béton armé (22cm

d'épaisseur) C25/30 à empocher


facteur de 1.35 ELU

Charge dalle béton armé

5.5 [KN/m²]

facteur de 1.35 ELU

Charge d'exploit. 2

[KN/m²] facteur de 1.50 ELU

Type d'armature B500B

Mur en moellon

Densité 25 [KN/m³]

f/xk = 7 [N/m²]

Surcharge 0.22 [KN/m]

Mur à garder

Mur à vérifier

Radier en béton armé

(22cm d'épai.) C30/37

Isolation XPS 300


facteur de 1.35 ELU

Charge dalle béton armé 5.5 [KN/m²]

facteur de 1.35 ELU

Charge d'exploit. 3

[KN/m²]

facteur de 1.50 ELU

Type d'armature B500B

Fondation, finition

inconnue;

A calculer la contrainte

au niveau de la

fondation;

A vérifier si besoin d'une consolidation


4. Inspection visuelle de l’état du bâtiment

4.1 Introduction

Avant de commencer les travaux de rénovation d’un bâtiment ou d’une maison quelconque, il

convient de faire un état des lieux afin de savoir quels sont les éléments à garder, essentiels à la

stabilité de la structure, et lesquels sont à démolir puis à évacuer. Il est également judicieux de faire

une inspection visuelle des bâtiments présents autour de l’objet à rénover afin d’avoir un état initial en

cas de dommage sur ceux-ci pendant et/ou après les travaux de rénovation.

L’état des lieux permet de mieux connaitre le bâtiment et les éléments qui le constituent. Celui-ci sert

de point de départ pour la suite du projet afin de savoir vers quelle direction partir en termes de

calculs, de matériaux et de concept.

Lors de cette inspection, les éléments suivants sont analysés :

- la géométrie du bâtiment (Cf. point 3.2 du présent rapport);

- le système porteur ;

- les actions et les charges ;

- les dégâts ;

- les matériaux qui composent le bâtiment.

En plus de cette inspection visuelle, divers essais peuvent être effectués, tels que :

- un sondage en vue de connaitre la portance du sol ;

- le carottage des planchers en bois pour connaitre la composition de celui-ci avec exactitude ;

- un essai de compression des murs en moellon

Sur la base des résultats de l’inspection et des essais, il sera plus facile de prendre certaines décisions

en ce qui concerne la technique de construction ou la méthode de démolition et de soutènement des

murs en moellon pendant la rénovation.


4.2 Etat actuel

Cet ouvrage, construit au début des années 1900, a fait l’objet d’un léger agrandissement au niveau

des combles, à savoir une ouverture sur la paroi créant ainsi une pièce habitable supplémentaire en

1975. Depuis ce jour aucun travail de maintenance d’importance majeure n’a été entrepris, si ce n’est

les interventions urgentes au niveau de la toiture.

De ce fait, il devient impératif d’évaluer l’état actuel de la bâtisse afin d’écarter tout danger et/ou dans

le but de mettre en évidence les éventuelles lacunes existantes.

En ce qui concerne les caractéristiques de l’ouvrage, celui-ci est composé de murs en moellon au

niveau du périmètre, de planchers et d’une toiture en bois également.

Une inspection a été faite sur la base des principes ci-dessous :

1. relevé visuel ;

2. relevé géométrique avec un appareil de haute précision (Cf. point 3.2 du présent rapport).

À la suite de cela, les zones d’observations ont été les suivantes :

1. le mur en moellon ;

2. le plancher en bois ;

3. les escaliers ;

4. les balcons ;

5. la toiture.

Par conséquent, les dégâts suivants ont été constatés :

1. le plancher en bois du rez-de-chaussée est en mauvais état ;

2. les escaliers ne répondent pas aux normes actuelles selon l’architecte ;

3. les balcons présentent quelques anomalies ;

4. la toiture est endommagée.


4.3 Appréciation de l’ouvrage

Aucune intervention majeure en vue de rénover le bâtiment n’a eu lieu à ce jour. Etant donné que le

bâtiment est classé au patrimoine des monuments historiques protégés de la ville de Sion, il est

important de le préserver car il représente un certain intérêt public. De plus, sa proximité avec les

commerces, les lieux publics et la gare CFF lui procurent une plus-value indéniable.

L’affectation d’origine du bâtiment lui a donné des caractéristiques spatiales bien perceptibles.

Le bâtiment est composé de 4 étages. Actuellement, le rez-de-chaussée est inutilisé sauf pour les

caves et le local technique. L’étage n° 1 ainsi que l’étage n° 2 sont composés de deux

appartements chacun. Les combles ne possèdent qu’un seul appartement aménagé.

Sur la base des plans d’architecte, il est possible d’agencer plusieurs appartements de 2.5 pièces après

la rénovation. Pour cela, l’aménagement complet des combles sera nécessaire. Quant au rez-de-

chaussée, il sera pensé de manière à pouvoir accueillir un restaurant ou des bureaux.

En résumé, notre inspection visuelle ainsi que les éléments relatés ci-dessus nous permettent de

confirmer que le bâtiment est intéressant par son volume ainsi que par son emplacement.

En ce qui concerne la structure du bâtiment, celle-ci est composée de murs en moellon qui sont

réputés très résistant. Toutefois, l’état ‘’alarmant’’ de la toiture perdure depuis plusieurs années déjà.

Très peu de travaux ont cependant été entrepris afin d’assurer la sécurité structurale de ce dernier.

Ceci me permet de conclure, avec une certaine aisance, que l’ouvrage doit faire l’objet d’une analyse

structurelle plus approfondie pour découvrir un éventuel danger pour ses usagers ou sa durabilité.


4.4 Classes d’état conventionnelles

L’analyse de l’état des lieux met en avant les éléments ci-dessous :

- les murs en moellon périphérique sont en bon état et ne présentent pas de signes d’imperfections

quant à leur instabilité ;

- l’état des planchers n’est pas bien connu, mais demande certainement d’importants travaux. En

effet, lors d’une visite sur place, un des propriétaires m’a informé qu’une poutre en acier avait dû

être placée sous celles en bois afin de soutenir les planchers fléchissants.

- les escaliers ne répondent pas aux normes en vigueur actuellement et il serait judicieux de les

remplacer en cas de rénovation du bâtiment ;

- les balcons ne présentent pas de risques de danger particulier ;

- certaines imperfections relevées au niveau de la toiture se sont fortement aggravées, tels que les

poutres désormais complétement abimées par le manque de protection de la toiture contre les

intempéries et l’humidité.

Classes d’état conventionnelles

Classe d'état Description de l'état Caractéristique de l'état Recommandation de mesures

1 En bon état Pas de dommages ou

dommages minimes

Pas de mesure dans la

période

2 En état acceptable Dommages peu significatifs Eventuelles mesures dans la

période

3 En état détérioré Dommages significatifs Mesures dans la période

4 En mauvais état Dommages importants

5 En état alarmant La sécurité est mise en

danger

Mesures exigées avant la

prochaine inspection

principale ; mesures urgentes

9 Etat non examinable

91 Danger improbable

92 Danger probable

Figure 5 : classes d’état conventionnelles


4.5 Classes d’état conventionnelles du bâtiment

Classes d’état conventionnelles du bâtiment

Partie de l’ouvrage Classe de l’état des éléments Remarques/recommandation

En générale Photo par élément

Mur en moellon 2

Les murs en moellon sont en bon état

et ne présentent pas de danger.

Les planchers en bois 5

Les planchers en bois sont instables,

des poutres en acier ont été misent

en place afin de contrer la flexion des

poutres en bois.

Les escaliers 2

Aucun dégât, aucune instabilité de

l’élément détecté. Néanmoins, en cas

de rénovation, il faudra remplacer les

escaliers car ceux-ci ne répondent

plus à la norme actuellement en

vigueur.

Les balcons 2

Aucun dégât, aucune instabilité de

l’élément détecté.

La toiture 5

La toiture est en très mauvais état.

Celle-ci doit être remplacée au plus

vite.

Figure 6 : classes d’état conventionnelles - inspection


4.6 Dégradation de l’ouvrage dans le temps

Si aucune mesure n’est prise, le plancher menace de fléchir davantage et la toiture risque une rupture

due aux intempéries car celle-ci n’a pas été étanchée de manière convenable.

4.7 Recommandations

Afin de garantir la sécurité de l’ouvrage et de ses éléments, il convient de procéder aux interventions

suivantes :

- remplacer les planchers en bois par des dalles en béton armé ;

- remplacer la toiture ;

- remplacer les escaliers actuels par des escaliers répondant aux normes actuelles ;

- inspecter les balcons d’ici à 5 ans.

Relevé de haute précision avec un Trimble T10 sx10


5. Variante proposée

La variante proposée est primordiale pour la suite du travail du fait que celle-ci va orienter mes calculs

ainsi que mes hypothèses. Les choix des matériaux ou des méthodes proposées pour la réalisation de

la rénovation seront durables et sûrs.

A ce stade, la copropriété de ce bâtiment est encore hésitante quant au souhait d’entamer ou non des

travaux de cette envergure. Par conséquent, les choix ne sont pas complétement définis de la part de

l’architecte et de la copropriété. Cela sous-entend que certaines adaptions peuvent être faites sur

place si celles-ci sont profitables à la structure et à son utilisation sur le long terme.

A travers ce travail, j’ai pu étudier plusieurs domaines de la construction, tels que l’inspection

d’ouvrage, les fondations, les murs en maçonnerie, la structure métallique, la toiture en bois ainsi que

les principaux sujets de mon travail de Bachelor : le béton armé de la structure et l’étayage de celle-ci

durant et après le démontage des planchers en bois afin de garantir la stabilité de la structure.

Cela étant, à la suite de l’inspection visuelle et sur la base de la demande de la copropriété du Bel Air,

une variante de rénovation totale a été proposée.

Celle-ci comprend le démontage complet de la toiture trop endommagée pour être simplement

réparée. En effet, les intempéries ont littéralement rongé le bois.

Etant donné que les planchers actuels sont en bois, une variante avec la mise en place de dalles en

béton armé va être proposée. Cela permettra de mettre en place un chauffage au sol et une

ventilation double flux si nécessaire. Cela augmentera le confort des locataires, qui, de plus, pourront

choisir l’aménagement intérieur selon leurs envies.

Cette variante comprend le démontage de la toiture et sa reconstruction complète, la démolition et

l’évacuation des planchers en bois ainsi que la mise en place de dalles en béton armé.

Les escaliers actuellement en place ne répondent pas aux normes actuelles, par conséquent, celles-ci

doivent être remplacées en cas de rénovation totale du bâtiment.

L’objectif de la rénovation est de rigidifier la structure actuelle. Pour cela, les dalles en béton armé

seront liées aux murs en moellon à l’aide d’empochement. Ainsi, la structure non démolie (les murs en

moellon périphérique) ainsi que la mise en place des dalles en béton armé pourront travailler de

manière homogène.

Ces trois interventions majeures vont permettre de valoriser le bâtiment de manière exponentielle.

En effet, le bâtiment étant classé au patrimoine des monuments protégés de la ville de Sion et se

situant à proximité des commerces et de la gare CFF, cette rénovation ne pourra qu’augmenter sa

valeur.


6. Hypothèse du projet

6.1 Sol de fondation

Nous n’avons aucun sondage pour le sol de fondation du bâtiment. Par conséquent, une hypothèse a

été émise, deux calculs ont été faits à la main ainsi qu’un calcul sur le logiciel CUBUS / CEDRUS pour

déterminer les contraintes agissants au niveau de la fondation.

N’ayant pas plus de précision, la valeur de qp=250 [KN/m²], habituellement utilisée par des bureaux

d’ingénieur, est retenue lors de ces calculs. Néanmoins, en cas de rénovation, des sondages seront

nécessaires afin de déterminer avec précisions l’utilité des travaux de sous œuvre, ceci dans le but de

garantir la charge supplémentaire due à la dalle en béton armé.

Ce point sera traité plus en détail au point 8 de ce rapport.

6.2 Mur en pierre

La résistance à la compression des murs en moellon a été choisie sur la base d’une hypothèse de la SIA

262/2. Compte tenu de l’inspection visuelle ainsi que de l’année de construction du bâtiment (environ

1900), la capacité de la résistance à la compression a pu être déterminée en interprétant les tableaux

ci-dessous. Celle-ci est de fxd 7 [N/mm²].

Néanmoins, la capacité de la résistance à la compression de ce genre de mur dépend de beaucoup de

facteurs, tels que l’élancement des pierres, le nombre de pierre et le mortier de liaison.

Ce point sera traité plus en détail au point 7 de ce rapport.

SIA 262/2 figure 5

SIA 262/2 Annexe A

Figure 7 : classes de résistance, SIA 262/2, Figure 5

Figure 8 : type de maçonnerie, SIA 262/2, Annexe A


7. Descente de charges

7.1 Introduction

De manière générale, la structure des anciens bâtiments est faite de murs en pierre. Dans le cas

étudié, ces murs en pierre moellon lisse, assemblée entre elles avec du mortier, permettant d’avoir

une cohésion et une résistance importante.

En principe, il est nécessaire de faire une consolidation des éléments structuraux afin d’augmenter leur

résistance ou de stabiliser leur dégradation dans le temps. Ces mesures visent à stabiliser certaines

fissures dues aux charges permanentes à travers le temps.

En fonction de l’état des lieux, de l’avancement des travaux et de la nécessité, les murs peuvent être

consolidés au cas par cas. En cas de non parution d’anomalies des murs structuraux, il est tout de

même judicieux de renforcer certains murs afin que la structure dure sans dégradation à travers le

temps et pour une question de sécurité.

Les points ci-après de mon rapport sont dédiés à la descente de charges qui permet de connaitre la

charge appliquée sur les murs en moellon et ainsi que de contrôler leur niveau de stabilité et de ruine.


7.2 Descente de charges et vérifications avant la rénovation – état initial Annexe n° 1

Les calculs de la descente de charge ainsi que les diverses vérifications des murs en moellon ont été

effectués. La descente de charges a été calculée selon la méthode de la superposition. Les vérifications

ont été faites sur la base des valeurs cibles indiquées par la SIA et ont pu être comparées à chaque

étape des calculs.

Selon la SIA 266/2, la densité des murs en moellon a été considérée à 25KN/m³ et avec une résistance

à la compression fxd de 7 N/mm². Comme déjà indiqué plus haut, la résistance à la compression du mur

en moellon est une hypothèse. Par conséquent, c’est une approximation et cela risque de ne pas

totalement refléter la réalité.

En ce qui concerne la toiture actuelle, j’ai pris en considération le poids propre ainsi que la charge de la

neige. Ces charges ont été multipliées par 1.35 pour le poids propre et par 1.5 pour la charge de la

neige.

Ensuite, la charge des planchers a été calculée. Celle-ci est composée du poids propre multiplié par un

facteur de sécurité de 1.35, de la charge utile pour l’habitation (catégorie 2 de la SIA 261, tableau 8)

multipliée par un facteur de sécurité de 1.5, puis de la surcharge permanente multiplié par un facteur

de sécurité de 1.35.

Les murs en moellon ont été également calculés et multipliés par un facteur de sécurité de 1.35 étant

donné que c’est une charge permanente.

Sur la base de ces calculs, j’ai pu déterminer la charge au niveau de la fondation qui est de 360.83

KN/m². Cette valeur sera comparée avec la valeur de calcul de la mise en place des dalles en béton

armé ainsi qu’avec le calcul de la capacité portante du sol selon l’hypothèse du point 6.1 du présent

rapport. Cela m’a également permis de vérifier les murs à la ruine, l’instabilité et de calculer le

moment due à l’excentricité des imperfections, aux actions et à la déformation. Ces valeurs ont été

comparés avec les valeurs limites imposées par la SIA et de ce fait, les murs existants sont résistants

aux diverses vérifications faites lors des calculs.

Le détail de tous les calculs ainsi que les divers dessins se trouvent sous l’annexe n° 1.

Figure 9 : coupe avant rénovation


7.3 Descente de charges et vérifications après la rénovation – état final Annexe n° 2

Les calculs de la descente de charge ainsi que les diverses vérifications des murs en moellon ont été

effectués. La descente de charges a été calculée selon la méthode de la superposition et les

vérifications ont été évaluées sur la base des valeurs cibles indiquées par la SIA et ont pu être

comparées à chaque étape des calculs.

Selon la SIA 266/2, la densité des murs en moellon a été considérée à 25KN/m³ et a une résistance à la

compression fxd de 7 N/mm². Comme déjà indiqué plus haut dans mon rapport, la résistance à la

compression du mur en moellon est une hypothèse. Par conséquent, c’est une approximation et cela

risque de ne pas totalement refléter la réalité.

En ce qui concerne la mise en place de la nouvelle toiture, j’ai pris en considération le poids propre

ainsi que la charge de la neige. Ces charges ont été multipliées par 1.35 pour le poids propre et par 1.5

pour la charge de la neige.

Ensuite, la charge des dalles a été calculée selon la répartition en triangle. Celle-ci est composée du

poids propre multiplié par un facteur de sécurité de 1.35, de la charge utile pour l’habitation (catégorie

2 de la SIA 261, tableau 8) multipliée un facteur de sécurité de 1.5, puis de la surcharge permanente

multipliée par un facteur de sécurité de 1.35.

Les murs en moellon ont été également calculés et multipliés par un facteur de sécurité de 1.35 étant

donné que c’est une charge permanente.

Sur la base de ces calculs, j’ai pu déterminer que la charge au niveau de la fondation est de 383.25/m².

Cette valeur sera comparée avec la valeur de calcul selon l’état avant la rénovation du bâtiment

(plancher en bois) ainsi qu’avec le calcul de la capacité portante du sol selon l’hypothèse du point 6.1

du présent rapport. Cela m’a également permis de vérifier les murs à la ruine, l’instabilité et de

calculer le moment due à l’excentricité des imperfections et aux actions et à la déformation. Ces

valeurs ont été comparées avec les valeurs limites imposées par la SIA. De ce fait, les murs actuels sont

résistants aux diverses vérifications faites lors des calculs.

Le détail de tous les calculs ainsi que les divers dessins se trouve sous l’annexe n° 2.

Figure 10 : coupe après rénovation


7.4 Comparaison de la descente de charges et vérifications avant et après la

rénovation Annexe n° 3

Sur la base des calculs de descente de charge avant la rénovation (planchers en bois) et après la

rénovation (dalles en béton armé), il est facile de comparer les deux états.

En effet, la charge au niveau de la fondation à l’état initial vaut 360.83 KN/m² et à l’état final, après

rénovation, celle-ci vaut 383.25 KN/m², ce qui représente une différence de 22.42 KN/m².

Etant donné que nous n’avons pas de sondages précis au niveau des fondations du bâtiment, je me

suis permis de prendre la valeur à l’état initial comme valeur de référence. Lors du calcul de descente

de charge à l’état final après rénovation, j’ai pu comparer la valeur calculée à ce stade.

Il était au départ clair que la valeur après la rénovation aller être plus importante que celle avant la

rénovation. Néanmoins, dans notre cas, cette valeur n’est pas très grande et peut être prise en

considération pour la suite des calculs. Il va sans dire que si le projet trouve l’approbation complète de

la part de la copropriété, des sondages devront être effectués afin d’assurer les valeurs de la capacité

portante du sol. Si nécessaire, une intervention sous les fondations actuelles de la bâtisse afin de les

consolider sera effectuée. Le bâtiment construit au début des années 1900 a fait l’objet d’une étude

relativement important à cette époque car durant cette période, les ingénieurs avaient pour habitude

de prendre plus de marge quant aux facteurs de sécurité.

De plus, je me suis permis de calculer la portance du sol selon les indications d’un sondage grossier fait

à 50 mètres du bâtiment en 2014. Le détail de ces calculs sera présenté sous l’annexe n° 4 et traité

sous le chiffre 8 du présent rapport.

Réaction sur la fondation avant la rénovation [KN/m²]

Réaction sur la fondation avant la rénovation KN/m²]

Figure 11 : valeur des contraintes avant rénovation

Figure 12 : valeur des contraintes après rénovation


8. Calcul de la portance du terrain Annexe 4

Afin d’avoir la valeur de la portance du sol en fonction des sondages effectués autour du site concerné,

j’ai utilisé un rapport émis en 2014 par le bureau Geoval Ingénieurs-Géologues SA basé à Sion. Ce

rapport concerne une coupe d’un terrain ayant les mêmes caractéristiques et étant situé à 50 mètres

de la rénovation concernée. Il m’a servi de base pour une comparaison approximative avec les calculs

de la descente de charges sous le point 7du présent rapport.

Sur la base des caractéristiques du sol, j’ai calculé la portance du sol selon la formule générale

suivante : Rnd [KN/m²] = 1/ϒR * [cd*Nc + ϒG,inf*ϒ*t*Nq + ϒ*b/2*Nϒ] sur la base de la SIA 267, édition

2013. La formule ainsi que les facteurs ci-dessus sont décrits en détail sous l’annexe n° 4.

Suite à ces différents calculs, la valeur de la capacité portante du sol concerné s’est révélé être de

224.45 KN/m². Cette valeur est inférieure à la valeur de la charge actuelle qui est de 360.83 KN/m² et

également à celle de l’après rénovation qui est de 383.25 KN/m².

Par conséquent, je constacte que les caractéristiques du terrain ne répondent pas à la valeur de

référence en ce qui concerne les fondations du bâtiment étudié.

Dans ce cas, je peux avancer l’hypothèse que les fondations actuelles sont profondes et reposent sur

un sol bien compacté.

Néanmoins, si le projet trouve l’approbation du maître d’ouvrage, des sondages seront nécessaires

afin d’avoir la certitude que les fondations actuelles puissent reprendre les charges dues aux dalles en

béton armé. Dans le cas contraire, des techniques de renforcement d’ouvrage de fondation par la

reprise en sous-œuvre existent.

Ces techniques sont les suivantes :

- augmenter les dimensions ou l’épaisseur de la semelle ;

- porter les fondations à des niveaux différents de ceux de la fondation initiale, sur un sol plus

résistant ;

- renforcer les fondations par pieux ou micropieux, reportant ainsi les charges à de niveaux

nettement inférieurs ;

- de consolider les fondations grâce à des injections.

Dans tous les cas, il convient d’entamer des travaux préparatoires sous forme de recherches des

fondations de l’ouvrage ainsi que de la définition des efforts appliqués.

Lors de la réalisation de ces travaux, il sera fortement conseillé de surveiller l’ouvrage afin d’éviter son

tassement ou son déplacement. Cette surveillance peut se faire à l’aide d’instrument de mesure de

haute précision émettant une alarme en cas de mouvements de l’ouvrage.


9. Phasage de la démolition Annexe 5

9.1 Description du phasage de la démolition

Avant de commencer la démolition de certaines parties du bâtiment, il convient de s’intéresser aux

points ci-dessous :

- émettre un diagnostic de l’état actuel de la construction dans le but de détecter toutes traces

de composants nocifs tels que l’amiante, très présente dans les constructions datant d’avant

1970.

- effectuer le repérage, seconde étape permettant de détecter tous types de matériaux utilisés.

. Des sondages doivent être réalisés afin de détecter l’amiante, le plomb et d’autres matériaux

dangereux pour la santé ;

- procéder au curage afin d’évacuer certaines installations manuellement, telles que les

radiateurs et de les trier ;

- suspendre les différents réseaux, tels que le gaz, le chauffage, le téléphone et l’électricité ;

- désamianter le bâtiment par une entreprise habilitée à le faire si la présence de cette

substance est avérée par le diagnostic.

Ensuite, la démolition de certaines parties du bâtiment peut être entamée selon la chronologie ci-

dessous :

- la pose d’une clôture autour du bâtiment afin d’éviter que les passants ne s’introduisent dans

le chantier;

- le désassemblage des appareils sanitaires, des portes et des fenêtres ;

- le démontage complet de la toiture;

- le commencement de l’étayage du bâtiment selon les calculs du point 9 du présent rapport ;

- le début du démontage des planchers en bois.


9.2 Schéma du phasage de la démolition

La démolition concernant uniquement l’intérieur du bâtiment se fera selon le schéma ci-dessous :

- phase n° 1 : évacuation complète de la toiture;

- phase n° 2 : mise en place des étais selon le point n° 10 du présent rapport

- phase n° 3 – n° 4 : évacuation des planchers en bois

La démolition se fera en deux étapes.

En effet, pour des raisons de simplicité, je me suis permis de séparer le bâtiment en deux car la cage

d’escalier se trouve au milieu de la construction. La première étape est d’évacuer la toiture sur

l’ensemble de l’ouvrage. Puis de mettre les étais à tous les niveaux de la structure.

Ensuite, l’évacuation des plancher sur la partie en vert puis la partie en bleu et enfin la démolition de

l’escalier, partie de couleur bleue.

Figure 13 : phasage de la démolition - façade

Figure 14 : phasage de la démolition - coupe


10. L’étayage des murs en moellon pendant la rénovation Annexe n° 6

10.1 Introduction au sujet

Le canton du Valais a lancé une procédure de quantification et de classification de monuments

d’intérêt public.

Cette classification permet d’obtenir un outil de connaissances vis-à-vis des bâtiments présentant un

intérêt majeur pour la société et pour les autorités communales et de protéger les monuments en les

contrôlant lors de la rénovation de ceux-ci. Les propriétaires de ces monuments classés ont ainsi la

possibilité de connaître la faisabilité d’une éventuelle transformation.

Le premier outil est l’inventaire des bâtiments d’intérêts publics, celui-ci permettant aux autorités

cantonales et communales de recenser les bâtiments d’intérêts publics en fonction de la qualité de la

construction, de son emplacement et de son importance dans le contexte local. Le recensement peut

fortement varier en fonction de l’année de construction, de l’état de conservation du bâtiment, des

modifications apportées durant les années et de l’affectation initiale.

Le deuxième outil permet la protection de l’objet classé. En effet, un grand nombre de bâtiments étant

privés, il est de ce fait compliqué de les maintenir dans un état pouvant être qualifié d’historiques. A

travers cet outil, il est plus facile pour la commune de définir le cadre légal en cas d’intervention en

vue de la rénovation du bâtiment.

Le dernier outil est en possession des propriétaires des monuments classés. C’est à dire que le

propriétaire a la possibilité de rénover son bien à conditions que cela soit fait dans le cadre légal

imposé par les autorités communales et cantonales ainsi qu’en accord avec l’architecte de la ville afin

de garantir une certaine continuité architecturale au monument. Bien évidemment, certains travaux

sont subventionnés par les autorités mais cela est traité au cas par cas.

La préservation des monuments historiques contribue à l’amélioration économique et culturelle des

résidents de la ville ou du village.


10.2 Introduction technique au sujet

La stabilisation des murs lors de rénovation de ce genre prend de plus en plus d’ampleur au sein de

notre société afin de préserver le patrimoine des villes. Etant donné que le bâtiment étudié est classé

au patrimoine des monuments historiques de la ville de Sion, cette étape joue un rôle majeur quant à

la stabilité des murs structurels.

Il est par conséquent très important de mettre en avant l’inspection visuelle lors de rénovation de

cette envergure étant donné que c’est celle-ci qui va déterminer les éléments importants à renforcer.

Aussi, il faut prêter une intention particulière à la conservation des murs stables durant la phase de la

rénovation.

Il existe plusieurs méthodes afin de garantir la stabilité de la structure pendant la rénovation. Celles-ci

peuvent être l’étayage par l’intérieur, par l’extérieur ou un mixte des deux. Le choix se fait selon

plusieurs facteurs, tels que l’emplacement, la place à disposition, le coût des travaux, la rapidité, etc.

Dans mon cas, il a été compliqué de rassembler les éléments pour une comparaison des coûts de la

mise en place de ce type de système.

En général, la mise en place de ces structures se fait à l’aide de poutres en métal assemblées sur place

au cas par cas. Le dimensionnement se fait selon la SIA afin de garantir l’aptitude au service

uniquement.

Le choix de la méthode d’étayage se fera sur la base des variantes proposées au travers de ce travail

de mémoire. Il convient de choisir celle qui se met en place le plus facilement et ayant le volume le

plus réduit. Comme je l’ai cité plus haut, le facteur du coût d’intervention ne peut pas intervenir car il

n’a pas été possible de sortir une soumission adéquate afin de comparer les coûts des deux variantes.

10.3 Introduction sur le support de murs

Pour ce genre de travaux de stabilisation de façades, l’acier est l’acteur principal.

En effet, il est très souvent utilisé comme support d’appui car il est résistant et plus ou moins

encombrant selon la méthode choisie.

Il existe différents procédés utilisant des supports métalliques sur le marché. Ils vous sont présentés ci-

dessous.


10.3.1. Etaiement par l’extérieur, concept n° 1

La première méthode présentée est la mise en place de poutres métalliques dans le but de stabiliser la

structure. Nous avons pu étudier cette démarche dans le cas de la consolidation de la façade

néogothique de Cologne (Allemagne).

Source : Pierre Engel

Grâce à ce concept, le treillis métallique sera ancré au sol par des goujons ou toute autre méthode

aussi efficace.

Bien évidemment, il est obligatoire de vérifier la résistance admissible due à la pression du vent sur les

parois à l’aide d’un calcul précis. La même chose sera ensuite faite pour la structure métallique. Enfin,

l’arrachement des goujons doit aussi être calculé.

Le défaut de cette technique est son volume. En effet, son emprise au sol étant relativement

importante, elle empiète rapidement sur le passage réservé aux piétons et/ou aux véhicules.

Toutefois, elle offre des avantages indéniables tels que l’accessibilité du site aux ouvriers et la

stabilisation importante de la façade extérieure.

Chevalet de maintien d’une façade néogothique à Cologne

Source : Pierre Engel



La deuxième méthode est très similaire à la première. Egalement réalisée grâce à des poutres

métalliques, elle consiste à assembler un treillis solidairement relié entre les différentes poutres

métalliques.

Cependant, il possède le même inconvénient que le concept n° 1, prenant tout autant de place au sol.

A son tour, il risque de réduire le passage autorisé aux piétons et/ou aux véhicules.

Source : Pierre Engel, constructalia.com

La photo ci-dessus montre que le concept concerne un treillis composé de poutres métalliques. Des

blocs de béton sont utilisés pour maintenir le système de préservation des façades.

Les charges dues au vent et la stabilité du système repris par la structure de maintien doivent être pris

en compte pour calculer le poids du bloc en béton. Dans mon cas, les murs en moellon doivent être

inclus dans ce calcul afin de stabiliser la structure.

Telle la méthode présentée précédemment, elle offre des avantages indéniables tels que l’accessibilité

du site aux ouvriers et la stabilisation importante de la façade extérieure.

De plus, ce genre de système est passablement apprécié car il permet d’offrir un espace totalement

libre à l’intérieur de la structure. Les ouvriers y travailleront donc plus facilement.



La troisième méthode est légèrement différente des deux autres car elle permet de stabiliser les

façades extérieures grâce à des plaques de coffrage reliées par des poutres métalliques.

Les vues ci-dessous permettent de mieux comprendre le concept proposé.

Les plaques de coffrage sont disposées à l’intérieur et à

l’extérieur des façades, créant ainsi une stabilité

relativement grande au niveau des parois de la

structure.

Des tiges d’acier sont fixées sur les plaques de coffrage

et ancrées dans le sol. Cet ancrage peut se faire par des

tiges ou être scellé dans des socles en béton.

Vue de face

Comme pour les deux premiers concepts, celui est

encombrant mais sûr à condition que les calculs aient

été faits selon les normes en vigueurs.

Figure 15 : vue en plan, concept d’étayage n°3

Figure 16 : coupe, concept d’étayage n°3

Figure 17 : façade, concept d’étayage n°3


10.3.4. Etaiement par l’intérieur

Dans certain cas, afin de faciliter la mise en place ou parce que la zone extérieure ne peut être

occupée, l’étayage doit se faire à l’intérieur du bâtiment.

Cette méthode à l’avantage de ne pas de réduire le passage des piétons et/ou des véhicules adjacents

le chantier de rénovation.

Néanmoins, les étais intérieurs perturbent fortement les travaux de démolition et de terrassement.

Par conséquent, malgré la sûreté que cette méthode et les précédentes proposent, elles ne sont pas

adaptées au chantier de rénovation de notre bâtisse.

Ci-après une photo montrant un étaiement par l’intérieur. Dans ce cas, il est relativement facile de voir

que la mise en place d’étais intérieur perturbe fortement les travaux.

Vue de la face avant :


Vue de côté :



10.3.5 Etaiement mixte

L’approche suivante consiste à mettre en place des poutres métalliques reliées entre elles par des

tiges. Ainsi, les planchers qui servaient de stabilisant pourront être remplacés sans risque.

La vue de dessus permet de

comprendre que les poutres en acier

sont mises en place à l’intérieur et à

l’extérieur des murs.

La vue au niveau de la coupe met en

avant le fait que le système de

l’étaiement n’a pas de prise au sol.

Figure 18 : vue en plan, étaiement mixte

Figure 19 : coupe, étaiement mixte

Figure 20 : façade, étaiement mixte


Après analyse des différents concepts d’étaiements, il est apparu que le procédé mixte correspondait

mieux aux attentes nécessaires à la bonne réalisation de cette rénovation.

En effet, n’ayant aucunement besoin de prises extérieures, il présente beaucoup d’avantages :

- aucune réduction de passage pour les piétons ou pour les véhicules ;

- mise en place rapide et facile des poutres métalliques ;

- travail intérieur facilité et sans gêne pour les ouvriers durant les étapes d’évacuation des

planchers en bois et de la mise ne place des nouvelles dalles en béton armé.

Pour plus de sûreté, les poutres doivent être installées du haut vers le bas. L’étayage du bâtiment se

fera donc en deux étapes. Une fois celles-ci terminées, une phase supplémentaire sera nécessaire pour

la démolition de l’escalier.

Figure 21 : vue en plan, étapes de l’étaiement mixte


L’étape n° 1 est composée du phasage suivant grossièrement décrit :

- évacuation de la toiture;

- étayage des combles, des étages n° 1 et n° 2 ainsi que du rez-de-chaussée à l’aide de poutres

métalliques mises en place à mi-hauteur entre les étages (CF annexe n°6a, 6b, 6c);

- évacuation des planchers des combles, et des étages n° 1 et n° 2

Le fait de retirer le plancher à la première étape indiquera la réaction de la structure sans les planchers

en bois. En cas de besoin, des précautions supplémentaires pourront être prises, que ce soit à cette

étape ou la suivante.

L’étape n°2 consiste à :

- étayer les combles, les étages n° 1 et n° 2 ainsi que le rez-de-chaussée à l’aide de poutres

métalliques posées à mi-hauteur entre les étages;

- évacuer les planchers des combles et des étages n° 1 et n° 2

L’étape n°3 comprend :

- la démolition de la cage d’escalier sur toute la hauteur.

A la fin de cette étape, la structure intérieure sera complétement vidée. La phase de construction des

éléments peut être analysée pour la suite du projet.

Durant les travaux décrits plus-haut, il est fortement conseillé de contrôler la stabilité de l’ouvrage à

l’aide d’appareils de mesure de haute précision.


10.4 Dimensionnement des étais Annexe n° 6

Le dimensionnement a été fait sur la base des calculs et des facteurs de la SIA ainsi que sur les

ouvrages SZS C4 et SZS C5. Les poutrelles ont été vérifiées à l’effort tranchant, à l’effort de

compression, à la flexion ainsi qu’au flambage. Lors de l’étayage d’une structure, il est important que

la structure résiste aux actions météorologiques, et plus particulièrement à celle du vent.

En effet, les planchers en bois permettaient la stabilisation de la structure. Devant les retirer, les

poutres métalliques rempliront dès lors la même fonction. Pour cette raison, les poutres métalliques

ont été dimensionnées selon la charge que le vent appose sur la structure et selon le moment créé par

l’excentricité de la superposition des murs en moellon.

Sur la base des calculs effectués, j’ai choisi des poutres métalliques type UNP 300, S355. Celles-ci

seront positionnées autour du bâtiment, formant ainsi une ceinture de sécurité. Les UNP seront

installés de chaque côté de la paroi et seront reliés entre elles à l’aide de tiges métalliques traversant

la paroi afin de connecter les deux poutres en métal. Ainsi, la structure sera stabilisée.

En ce qui concerne les poutrelles en diagonales, celles-ci sont de type IPE 100, S235. Tous les calculs se trouvent sous l’annexe n° 6.

UNP

IPE

Figure 22 : valeurs de calculs, étaiement mixte

Figure 23 : profilé IPE

Figure 24 : profilé UNP


10.5 Conclusion

Sur la base des éléments décrits plus haut, la méthode proposée sous le numéro 9.6 est la plus

adaptées à la rénovation du bâtiment en question.

En effet, celle-ci ne prend pas beaucoup de place sur la chaussée et de ce fait, ne dérange pas les

usagers de la route et du trottoir.

De plus, la mise en place des poutres métalliques ne nécessite pas d’intervention au niveau du

périmètre de la rénovation. Aucune intervention majeure en vue de stabiliser la structure des poutres

métalliques comme vue sous les points 10.4.1, 10.4.2, 10.4.3 et 10.5.1 n’est utile.

La mise en place de ce système permet aux ouvriers de travailler à l’intérieur de la structure sans être

gênés durant l’évacuation des planchers en bois et la mise en place des dalles en béton armé.


11. Phasage de la construction Annexe 7

A ce stade du projet, l’intérieur du bâtiment est complétement vide. Il ne reste que les murs

composants les façades extérieurs.

De ce fait, la suite du projet consiste à construire une nouvelle structure à l’intérieur des parois

restantes et de consolider certains des murs existants.

Phase n° 1 – radier :

- inspection des fondations actuelles ;

- sondage en vue de connaitre la capacité portante du sol ;

- mise en place de gravier sur le sol, en fonction des sondages réalisés au préalable ;

- compactage si nécessaire ;

- mise en place d’une isolation sous radier type XPS 300 ;

- mise en place des différentes nappes d’armature ;

- mise en place du béton à l’aide des camions pompes.

Une fois le radier terminé, les élévations peuvent commencer. Un chapitre est consacré au radier au

point 13 du présent rapport.

Phase n° 2 – élévations sur radier :

- inspection des murs et intervention sur ceux nécessitants d’être stabilisés ou renforcés

- mise en place du coffrage et des armatures pour les murs ;


Les élévations sur le radier terminées, la dalle du rez-de-chaussée peut être coulée. Un chapitre sera

consacré aux murs au point 14 de ce rapport.

Phase n° 3 – dalle sur rez-de-chaussée :

- préparation des empochements afin de recevoir la dalle ;

- mise en place des différentes nappes d’armature ;



Phase n° 4 – élévations sur étage 1 :

Idem phase 2

Phase n° 5 – dalle sur étage 1 :

Idem phase 3

Phase n° 6 – élévations sur étage 2 :

Idem phase 2

Phase n° 7 – dalle sur étage 2 :

Idem phase 3

Phase n° 8 – élévations sur combles :

Idem phase 2

A ce stade, les dalles ainsi que les élévations des murs sont terminées. Un contrôle périodique de la

qualité du béton doit être fait et la stabilisation des murs doit être contrôlée durant la mise en place

des dalles ainsi que 28 jours plus tard afin de savoir si les murs ont bougés.

Les chapitres dédiés aux élévations des murs et aux dalles sont présentés respectivement aux points

14 et 15.

Phase n° 9 – toiture :

- mise en place de la panne faîtière ;

- mise en place des chevrons ;

- mise en place de tous les éléments constituants une toiture standard.

Le chapitre concernant la charpente de la toiture se situe au point 16.

Figure 25 : coupe, phasage de construction


12. Radier dimensionnement Annexe 8

12.1 Introduction

Le concept de cette rénovation prévoit la mise en place d’un radier.

Eléments Epaisseur [cm] Type de béton Type d’armature Résistance feu Classe d’exposition

Radier 22 C25/30 B500B - XC3

SIA, édition 2003 262, tab. 3-8-18 262, tab.9 262, tab.15 262, tab. 17

Caractéristiques du matériau

Le radier a pour but de reprendre les charges verticales de la structure et de les transmettre au sol de

fondation.

En effet, actuellement le bâtiment repose uniquement sur des fondations périphériques telles que des

semelles de fondation.

Par conséquent, dans le cadre d’une rénovation, il est nécessaire de faire des sondages géotechniques

afin de connaitre la capacité portante du sol en vue de connaitre les caractéristiques à choisir pour la

conception du radier.

Dans mon cas, le radier doit reprendre uniquement les charges verticales des murs M1, M2 et de la

cage d’ascenseur.

La zone du radier s’étend complétement à l’intérieur du bâtiment. En dehors de la zone en rouge, le

radier sera mis en place jusqu’à la moitié des murs en moellon afin de réduire les contraintes à l’état

final (mise en place des dalles en béton armé) garantissant ainsi la portance du terrain en cas du choix

de cette variante par le maitre d’ouvrage.

M2

M1

Figure 26 : zone du radier


12.2 Analyse des contraintes

Afin de connaitre les contraintes au pied des murs existants à l’état initial, un calcul sous le point n° 7.2

et l’annexe n° 1 a été fait. Celui-ci permet de connaitre les charges au niveau de la fondation. Ce calcul

a été comparé avec les calculs fait sur un logiciel spécialisé sous l’annexe n° 1.1.

A titre comparatif, la charge au niveau des fondations calculé à la main atteint une valeur de 360.83

KN/m² et le logiciel atteint une valeur de 356.47 KN/m² dans le cas le plus défavorable.

Une variante avec la mise en place d’une dalle en béton armé a été simulée. Il en ressort que les

charges au niveau des fondations dépassent légèrement celle de l’état actuel du bâtiment. La valeur

avec la mise en place des dalles en béton est de 421.58 KN/m² contre 356.47 KN/m² à l’état initial.

La simulation avec la mise en place de dalles en béton armé comprend les charges des murs en

moellon actuels ainsi que les nouveaux murs M1 et M2 en béton armé.

L’objectif de l’empochement du radier en partie dans les murs en moellon est de diminuer les charges

qui agissent dans les fondations au travers des murs en moellon.

Ci-dessous, le phasage de la mise en place du radier par tranche de 1.10 m dans les murs en moellon.

Figure 27 : construction du radier par phase


En empochant le radier dans le milieu des murs en moellon au niveau du rez-de-chaussée, les

contraintes de la descente de charge des murs en moellon seront réduites de moitié environ.

Le schéma ci-dessous démontre que la charge Q est divisée selon une répartition de 50 % vers la

fondation initiale et 50 % dans le radier.

Comme mentionné dans le chapitre précédent, la contrainte au niveau des fondations est dépassée à

l’état final (remplacement des planchers en bois par des dalles en béton armé). Il est donc nécessaire

de construire un radier qui participe à la reprise des charges verticales des murs en moellon.

La contrainte que procure les murs à l’état initial est une contrainte existante qui sera une référence

dans la suite du projet. Etant donné que la contrainte est dépassée à l’état final de la rénovation, la

mise en place d’un radier va contribuer à réduire les contraintes induites par les murs sur les

fondations actuelles. Une descente de charges a été faite en considérant la réparation des charges

comme sur le schéma ci-dessous.

Comme mentionné sur le chapitre précédent, la contrainte au niveau de la fondation des murs en

moellon à l’état final vaut 421.28 KN/m² sans mettre de radier. Avec la mise en place du radier, cette

valeur passe à 133.77 KN/m².

Cette valeur finale permet de respecter les contraintes actuelles des fondations et, par conséquent, de

ne nécessiter aucun travail en sous-œuvre durant la rénovation de ce bâtiment.

Figure 28 : schéma de la répartition de la charge verticale


12.3 Pare-gel

Le pare-gel a pour but d’éviter les dégradations engendrées par les cycles de gel-dégel. Celui-ci peut

être réalisé en béton armé lorsqu’il ne remplit pas une fonction statique et le cas contraire en béton

uniquement.

Dans ce cas, le pare-gèle a été considéré en béton armé afin d’augmenter la résistance du radier et de

consolider les fondations des murs actuels.

12.4 Conclusion

Sur la base de contraintes calculées, la mise en place d’un radier qui reprend les charges verticales au

niveau des murs en moellon permet de satisfaire les exigences quant à un éventuel tassement à cause

de la mise en place des dalles en béton.

En effet, le radier sera construit sous la moitié des murs en moellon, cette méthode contraint à mettre

en place le radier par phasage. Le concept par phasage permet de réduire la fissuration des murs

existants étant donné que le radier est construit par tranche de 1.1m.

Bien évidemment, ces travaux devront être exécutés par une entreprise spécialisée et en coordination

avec l’ingénieur du projet.

Les calculs, les dessins schématiques ainsi que le dimensionnement des armatures se trouvent dans

l’annexe n° 8.


13. Mur M1, dimensionnement Annexe 9

13.1 Analyse structurale

Les murs ont pour but de transmettre les charges des dalles jusqu’au radier.


Mur M1 18 C25/30 B500B R90 XC1



Les murs en béton armé concernent uniquement les murs M1, M2 ainsi que ceux de la cage

d’ascenseur. En effet, comme exposé lors des chapitres précédents, les dalles reposeront en partie sur

les murs en moellon actuellement en place.

Dans ce cas, la largeur du mur est considérée à 18 cm. La largeur minimale des murs est définie par la

SIA 262 du tableau 21, reproduit ci-dessous :

Malgré le fait que la liaison entre le radier et la dalle soit faite par une armature continue pour faciliter

la construction, les murs peuvent être considérés comme bi articulés. Un encastrement pour la

stabilisation du système statique n’est pas nécessaire. La longueur de flambage sécuritaire de lk=1l est

utilisée.

Figure 29 : largeur minimale des parois, SIA 262-tabl.21

Figure 30 : schéma statique, SIA 266 – fig.3


13.2 Dimensionnement du mur M1

Etant donné que les murs en béton armé résistent de manière considérable à la compression, une

armature minimale doit être mise en place. Dans ce cas, la vérification à la compression du mur le plus

sollicitée a été contrôlée.

Le dimensionnement du mur M1 a été fait sous l’annexe n°9 et en fonction des SIA 262 et 266.

M1

M2

Figure 31 : vue en plan, dimensionnement mur M1


14. Dalle, dimensionnement

14.1 Analyse structurale

Le but des dalles est de reprendre les charges verticales ainsi que de stabiliser le système au niveau

horizontal.


Dalle 22 C25/30 B500B R120 XC1



La charge des dalles est transmise sur les murs en moellon existants par l’intermédiaire des futurs

empochements qui seront réalisés au niveau des murs en moellon.

Du fait de l’installation d’une ventilation double flux, les dalles feront 22 cm d’épaisseur.

14.2 Contrôle de la déformation de la dalle Annexe n° 10

Sur la base des divers calculs effectués, il a fallu faire une vérification de la flèche de la dalle.

Par conséquent, la flèche ne doit pas dépasser l/350 pour un cas rare. Etant donné que la longueur

maximale de la dalle est de 6’400 mm, la flèche revient à 14.7 mm. Cette valeur respecte celle que

préconise la SIA 260, tableau 3 qui est de 18.3 mm dans ce cas.

Les calculs sont détaillés sur l’annexe n° 10.

Ci-après le calcul de la déformation obtenue par CEDRUS.

Figure 32 : vue en plan, déformation de la dalle


14.3 Vérification des empochements aux efforts tranchants Annexe n° 11

Etant donné que les dalles seront encastrées ponctuellement dans les murs en moellon, une

vérification à l’effort tranchant a été faite. La charge DE 48.6 N/mm qui est la plus importante en

niveau de la coupe B-B a été calculée à la main puis comparée avec la valeur de résistance de

l’empochement. La résistance à l’effort tranchant de l’empochement vaut 130.7 N/mm.

Par conséquent, la dalle en partie encastrée résiste parfaite à l’effort de cisaillement au niveau de

l’empochement. Afin de savoir la profondeur minimale, un calcul a été fait et il en résulte que

l’empochement doit avoir une profondeur de 33 mm au minimum. Pour des raisons pratique,

l’empochement se fera sur toute la profondeur et d’une largeur de 30 cm.

L’ensemble des calculs est répertorié sous l’annexe n° 11.

Figure 33 : vérification à l’effort tranchant au niveau des empochements

Figure 34 : vue des empochements

Figure 35 : coupe B-B, empochement Figure 36 : coupe A-A, empochement


14.4 Vérification des poutres métalliques au-dessus des fenêtres Annexe n° 11

Une partie des empochements se trouve au-dessus des fenêtres afin que la charge de la dalle puisse

être répartie de manière uniforme. Pour reprendre cette charge, une poutre métallique a été

dimensionnée, les calculs se trouvent sous l’annexe n°11. La figure ci-après permet de mieux se rendre

compte de la nécessite à mettre en place une poutre métallique.

La poutre métallique sera posée sur une assise en béton de chaque côté afin que celle-ci reste stable à

travers le temps.

Les figures ci-après permettent de mieux comprendre la nécessité de ce profilé métallique.

Vue de dessus avec les coupes sur les empochements

Figure 37 : vue des empochements

Figure 38 : coupe C-C, empochement Figure 39 : coupe D-D, empochement


14.5 Vérification au poinçonnement Annexe n° 12

Le logiciel CEDRUS permet de voir les efforts tranchants au niveau de la dalle. Dans ce cas, la valeur

indiquée sur le programme est de 308 KN/m à l’angle du mur M1.

En fonction des caractéristiques de la dalle proposée, la valeur de celle-ci pour la résistance à effort

tranchant est de 124.27KN/m.

Par conséquent, la résistance à l’effort tranchant en fonction des caractéristiques de l’armature de la

dalle est inférieure à celle qu’occasionne la dalle elle-même par le poids-propre, la charge

permanente, la surcharge et la charge en fonction de l’affectation du bâtiment et dont la valeur est de

308 KN/m.

Dans ce cas une armature de poinçonnement doit être prévue. Cela étant, l’armature en question a

été calculée sur ancotech et dont le calcul est présenté dans l’annexe n° 12.

La vérification au poinçonnement, les calculs ainsi que le schéma de montage des armatures à prévoir

pour contrer l’effet du poinçonnement y figurent également.

Source : boutique-genie-civil.blogspot

Figure 40 : vérification au poinçonnement


14.6 Dimensionnement de l’armature dans la dalle Annexe n° 13

Le dimensionnement des armatures des différentes nappes en ce qui concerne les dalles a été faite

selon les diagrammes calculés sur le logiciel CEDRUS de Cubus dans les sens x et y.

Sur la base des diagrammes importés du logiciel CEDRUS de Cubus, un tableau avec les armatures par

tranche de 1 m de largeur a été calculé. Il est évident que certaines zones étaient très peu sollicitées à

la flexion, néanmoins, une armature nominale a été calculée.

Diagramme de la flexion dans le sens x :

Diagramme de la flexion dans le sens y :

Figure 41 : moment d’armature, sens X

Figure 42 : moment d’armature, sens Y


15. Charpente, dimensionnement Annexe 14

Etant donné que la toiture sera complétement remplacée, il est nécessaire de redimensionner une

nouvelle charpente.

Eléments Hauteur [cm] Largeur [cm] Type de bois Résistance feu

Panne 48 26 GL28K R60

Chevron 20 16 GL28K R60

SIA, édition 2003 - 265, tab. 7 265, 4.5.2.4


La charpente sera construite en bois lamellé collé (BLC – GLK28). Le système statique est constitué

d’une panne principale ainsi que de chevrons.

Les chevrons ainsi que la panne faitière ont été vérifiés à la flexion, à la traction, à la compression, au

cisaillement et à l’affaissement.

Les systèmes statiques de la panne ainsi que des chevrons sont exposés ci-dessous :

Le dimensionnement des chevrons ainsi que celui de la panne se trouvent sous l’annexe n° 14.

Figure 43 : vue de côté, panne faitière

Figure 44 : vue de côté, chevron


16. Conclusion

Ce travail de Bachelor portant sur l’analyse d’un bâtiment dans le cadre d’une rénovation a été une

véritable opportunité de développer mes connaissances. Grâce à ce travail, j’ai pu découvrir de

manière concrète les lacunes structurelles pouvant survenir sur des constructions anciennes et

percevoir les différents procédés mis en place pour les combler.

Ce sujet m’a donc permis d’approfondir mes connaissances techniques sur le dimensionnement et la

vérification d’une fondation, d’un radier, d’un mur, d’une dalle et d’une charpente.

J’aurai toutefois souhaité pouvoir en faire d’avantage vis-à-vis de certains points de la rénovation, tels

que sortir une soumission détaillée afin d’obtenir les coûts réels finaux d’intervention ou faire la

vérification parasismique durant la phase de l’étayage ou une fois la rénovation terminée.

Je suis tout de même fier du projet que j’ai élaboré car il permet de valoriser le bâtiment en le

sécurisant et en aménageant de nouveaux appartements inscrits dans l’air du temps. De plus, le rez-

de-chaussée pouvant être aménagé en lieu public, il permettra de redonner vie à un édifice construit il

y a environ 100 ans. La ville de Sion gardera ainsi une trace de son histoire grâce à notre métier

d’ingénieur.

Grâce aux différents professeurs enseignants à la Haute Ecole d’Ingénierie et de Gestion du Canton de

Vaud, j’ai pu développer mes compétences quant à la compression du dimensionnement et à l’analyse

de la structure, deux éléments essentiels dans le métier d’ingénieur malgré le fait que je ne travaille

pas dans un bureau d’ingénieurs en structure.


17. Bibliographie

Dr Luca Tassinari : Cours de structures en béton heig-vd

Dr Luca Tassinari : Cours Constructions en acier et mixtes heig-vd

Prof. Marco Viviani : Base des ouvrages en maçonnerie et béton heig-vd

Prof. Marco Viviani : Maintenance et réfection d’ouvrage heig-vd

Prof. Didier Mülhauser : Fondations et Ouvrages Géotechniques heig-vd

Dr Andrea Bernasconi : construction en bois heig-vd

Prof. Dr Aurélio Muttoni, Dr Miguel Fernàndez Ruiz: Structures en béton EPFL

R. Favre, J.-P. Jaccoud, O. Burdet. H. Charif Traité de génie civil Volume

8. 3ème édition, 2004.

SIA 260, édition 2003 : Structure porteuse

SIA 261, édition 2003 : Actions sur les structures porteuses

SIA 262, édition 2003 : Construction en béton

SIA 263, édition 2003 : Construction en acier

SIA 265, édition 2003 : Construction en bois

SIA 266, édition 2003 : Construction en maçonnerie

SIA 267, édition 2003 : Géotechnique


18. Annexes

Numéro Eléments

1 Descente de charges – à l’état initial (avant rénovation)

2 Descente de charges – à l’état final (après rénovation)

3 Descente de charges sur CEDRUS état initial, état final

4 Calcul de la portance du sol – Etat initial (avant rénovation)

5 Phasage de démolition

6 Etayage

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

Phasage de construction

Dimensionnement du radier

Dimensionnement d’un mur porteur

Déformation de la dalle en béton armé

Calcul des efforts tranchants aux empochements

Vérification au poinçonnement

Dimensionnement de l’armature de la dalle

Charpente

Schéma de coffrage

Plans du relevé du bâtiment

Photos du bâtiment

Authentification des documents

TRAVAIL DE BACHELOR MÉMOIRE TECHNIQUE DE FIN D ÉTUDES

Documents

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