Les défis de pré-dimensionnement structural dans la conception d’un bâtiment multifonctionnel à Sétif révèlent des enjeux cruciaux pour garantir la sécurité et la fonctionnalité. Cette étude met en lumière des méthodes innovantes, essentielles pour répondre aux normes parasismiques algériennes et optimiser la résistance des structures.
CHAPITRE II :
Pré dimensionnement et estimation des charges
- Introduction
A fin d’assurer une bonne résistance de l’ensemble de la construction, éléments de la structure doivent avoir une section minimale pour reprendre les efforts sollicitant.
Pour cela on procède au pré dimensionnement qui se fait conformément aux règles édictées par les règlements en vigueur :
RPA99 (version 2003), BAEL 91, CBA 93 et DTR BC 2.2…
- Pré-dimensionnement des éléments secondaires
- Les planchers
- Plancher en corps creux:
- Les planchers
- Pré-dimensionnement des éléments secondaires
- Définition :
Le plancher est un élément horizontale il assure la transmission des d’exploitations ou autres charges permanentes (cloisons, chapes, revêtement …), et a transmettre sur des éléments porteurs verticaux (poteaux, voiles), son role est de séparer entre les étage ainsi que d’assurer l’isolation phonique, acoustique et thermique idéales.
Dans ce projet, on va opter pour des planchers en corps creux pour les étages courants et en dalle pleine pour les balcons.
La condition de résistance à la flèche du plancher en corps creux est :
ℎ𝑡 ≥ 𝐿 22.5
CBA 93 (Article B.6.8.4.2.4)
Lmax : longueur maximale entre nus d’appuis selon la disposition des poutrelles
ht : hauteur du plancher
Lmax = 5 m
ℎ𝑡 ≥ 500
22.5
= 22. 22 cm
On adoptera un plancher de 25 cm d’épaisseur ( 20+5 ) composé d’un hourdis de 20 cm et d’une dalle de compression de 5 cm d’épaisseur.
[5_defis-et-solutions-pour-le-pre-dimensionnement-structural_12]
Fig II.1 épaisseur du plancher corps creux
- Pré dimensionnement des poutrelles :
Les poutrelles sont des éléments en béton armé, coulées sur place, et reposent sur des poutres principales ou des voiles, elles sont considérées comme poutres continues semi encastrées et seront calculées comme une poutre continue reposant sur plusieurs appuis. la section transversale des nervures est une section en T, les caractéristiques géométriques définies par le (BAEL.91), sont illustrées sur la figure suivante :
[5_defis-et-solutions-pour-le-pre-dimensionnement-structural_13]
Fig II.2 schéma des poutrelles
- Détermination de b0 : selon (BAEL 91) :
0. 3 ℎ𝑡 ≤ 𝑏0 ≤ 0. 8 ℎ𝑡
Avec :
- b0 : la largeur de la nervure.
- ht : l’épaisseur total de la dalle a corps creux (ht=25 cm).
7.5 ≤ b0 ≤ 20
On adopte : b0 = 10 cm
- Détermination de la largeur de table de compression b :
On a : b=b0+2 b1
Avec : b1 = min { L0
2
; L }
10
- L0 = 55 cm (distance entre deux poutrelles)
- L = 500 cm (portée maximale de la poutrelle entre nu)
b1 = min 55
2
; 500
10
= 27.5 cm
Donc b = 2 b1+ b0 =2 (27.5) +10 = 65 cm
- Disposition des poutrelles
Dans notre projet, on à disposer les poutrelles selon deux critères :
- Critère de la petite portée : Les poutrelles sont disposées parallèlement à la plus petite portée.
- Critère de continuité : Si les deux sens ont les mêmes dimensions, alors les poutrelles sont disposées parallèlement au sens du plus grand nombre d’appuis.
[5_defis-et-solutions-pour-le-pre-dimensionnement-structural_14]
Fig II.3 plan de repérage et disposition des poutrelles dans les étages courants
- Plancher en dalle pleine :
Une dalle pleine est une plaque en béton armé, qui a une épaisseur relativement faible par rapport aux autres dimensions.
Sont épaisseur est déterminée a partir des conditions suivantes :
- Résistance au coup de feu :
- e ≥ 7cm… pour une heure de coupe feu.
- e ≥ 11cm… pour deux heures de coupe feu.
- e ≥ 17.5cm… pour quatre heures de coupe feu.
- Résistance au coup de feu :
On opte pour 𝑒 = 11 𝑐𝑚
- Résistance à la flexion :
- Lx 20
- Résistance à la flexion :
≤ e pour une dalle qui repose sur 1 seule appui.
- 𝐿𝑥 35
- 𝐿𝑥 50
≤ 𝑒 ≤ 𝐿𝑥
25
≤ 𝑒 ≤ 𝐿𝑥
40
… pour une dalle qui repose sur 2 appuis.
… pour une dalle qui repose sur 3 ou 4 appuis.
Dans notre cas 𝐿𝑥 = 450 𝑐𝑚
450
50
≤ 𝑒 ≤
450
40
𝑠𝑜𝑖𝑡∶ 9𝑐𝑚 ≤ 𝑒 ≤ 11.25𝑐𝑚 𝑜𝑛 𝑝𝑟𝑒𝑛𝑑 11𝑐𝑚
Pour une résistance idéale, nous retenons comme épaisseur des dalles 𝑒 = 15𝑐𝑚
- Evaluation des charges et surcharges :
- Plancher terrasse inaccessible :
[5_defis-et-solutions-pour-le-pre-dimensionnement-structural_15]
Fig II.4 les différents composants du plancher terrasse inaccessible
Plancher terrasse Inaccessible + salle machine | Epaisseur ( m ) | Poids Volumique KN/m3 | Poids Surfacique KN/m2 | |||
1 | Gravions roulé de protection | 0.05 | 20 | 1.00 | ||
2 | Etanchéité multi couche | 0.02 | 6 | 0.12 | ||
3 | Isolation thermique | 0.04 | 0.5 | 0.02 | ||
4 | Couche pour vapeur en fente bitumée | 0.007 | / | 0.03 | ||
5 | Forme de pente | 0.1 | 22 | 2.2 | ||
6 | Plancher corps creux 20+5 | 0.25 | / | 3.6 | ||
7 | Enduit en plâtre | 0.02 | 10 | 0.2 | ||
Charge permanente Totale : Charge d’exploitation : | 7.14 KN/m2 1 KN/m2 | |||||
Tab II.1 les charges du plancher terrasse inaccessible
- Plancher étage courant :
[5_defis-et-solutions-pour-le-pre-dimensionnement-structural_16]
Fig II.5 les différents composants du plancher étage courant
Plancher étage courant | Epaisseur ( m ) | Poids Volumique KN/m3 | Poids Surfacique KN/m2 | ||
1 | Cloison légère | 0.1 | 9 | 0.9 | |
2 | Revêtement carrelage | 0.02 | 20 | 0.4 | |
3 | Lit da Sable | 0.02 | 18 | 0.36 | |
4 | Mortier de Pose | 0.02 | 20 | 0.4 | |
5 | Plancher Corps Creux 20+5 | 0.25 | / | 3.6 | |
6 | Enduit plâtre | 0.02 | 10 | 0.2 | |
Charge permanente Totale | 5.86 KN/m2 | ||||
Tab II.2 les charges du plancher étage courant
- Plancher dalle pleine :
[5_defis-et-solutions-pour-le-pre-dimensionnement-structural_17]
Fig II.6 les différents composants du plancher dalle pleine
Matériaux | Epaisseur (m) | d (KN/m3) | G (KN/m2) |
1-Cloison de répartition | – | – | 1 |
2-Revêtement en Carrelage | 0.02 | 22 | 0.44 |
3-Mortier de pose | 0.02 | 20 | 0.4 |
4-Dalle plein | 15 | 25 | 3.5 |
5-Enduit plâtre | 0.02 | 14 | 0.28 |
6-lit de sable | 0.02 | 18 | 0.36 |
Charge permanente totale G= 5.98 KN/m2 | |||
Surcharge d’exploitation Q=5 KN/m2 | |||
Tab II.3 les charges du plancher en dalle pleine
- Charge d’exploitations correspondantes :
Selon le règlement (DTR-BC 2.2), chaque niveau du bâtiment est soumis à la charge d’exploitation suivante :
Niveau | Usage | Charge d’exploitation ( KN/m2 ) |
R+9 | Logements de Fonction | 1.5 |
R+8 | Logements de Fonction | 1.5 |
R+7 | Bureau, Archives | 6 |
R+6 | Bureau, Archives | 6 |
R+5 | Bureau, Archives | 6 |
R+4 | Salles de sport, dépôt matériels | 6 |
R+3 | Magasins, Cyber, Dépôt | 3.5 |
R+2 | Crèche, salle de lecture | 4 |
R+1 | Crèche, Salle polyvalente | 4 |
Rez-de-chaussée | Parking | 5 |
Entre sol | Parking | 5 |
Sous Sol | Parking | 5 |
Tab II.4 les charges d’exploitation de chaque niveau
- Balcon
- Définition :
- Balcon
Une dalle pleine est une plaque mince en Béton Armé, d’une épaisseur relativement faible par rapport aux deux autres dimensions (Lx et Ly).
Dans notre projet, il existe trois types de balcon :
- A Un seul appui
- A Deux appuis
- A Trois appuis
On désigne par Lx la plus petite des portées. Son pré dimensionnement se fait en se basant sur les critères suivants :
- Résistance à la flexion :
Lx 20
≤ e pour une dalle qui repose sur 1 seule appui.
𝐿𝑥 35
𝐿𝑥 50
≤ 𝑒 ≤ 𝐿𝑥
25
≤ 𝑒 ≤ 𝐿𝑥
40
… pour une dalle qui repose sur 2 appuis.
… pour une dalle qui repose sur 3 ou 4 appuis.
- Résistance au coup de feu :
- e ≥ 7cm… pour une heure de coupe feu.
- e ≥ 11cm… pour deux heures de coupe feu.
- e ≥ 17.5cm… pour quatre heures de coupe feu.
[5_defis-et-solutions-pour-le-pre-dimensionnement-structural_18]
Fig II.7 les dimensions des balcons à un seul appui
[5_defis-et-solutions-pour-le-pre-dimensionnement-structural_19]
Fig II.8 les dimensions des balcons à deux et trois appuis
- Cas 1 : dalle repose sur 1 seul appui :
238 = 11.9 cm on adopte : e = 15 cm
20
- Cas 2 : dalle repose sur 2 appuis :
156
35
≤ 𝑒 ≤ 156
25
4.45 ≤ 𝑒 ≤ 6.24 on adopte e = 15cm
- Cas 2 : dalle repose sur 3 appuis :
152
50
≤ 𝑒 ≤ 152
40
3.04 ≤ 𝑒 ≤ 3.8 on adopte e = 15 cm
Note : l’épaisseur adoptée (15 cm) est l’épaisseur idéale pour un balcon, en tenant compte de la résistance, l’enrobage des aciers et le coffrage.
Balcon | Epaisseur ( m ) | Poids Volumique KN/m3 | Poids Surfacique KN/m2 | |
1 | Carrelage | 0.02 | 22 | 0.44 |
2 | Lit de sable | 0.02 | 18 | 0.36 |
3 | Mortier de pose | 0.02 | 20 | 0.4 |
4 | Dalle Pleine | 0.15 | 25 | 3.75 |
5 | Garde corps | / | / | 1 |
Charge permanente Totale : Charge d’exploitation : | 5.95 KN/m2 3.5 KN/m2 | |||
Tab II.5 les charges du balcon
________________________
Questions Fréquemment Posées
Quels sont les défis du pré-dimensionnement dans un bâtiment R+9?
Le pré-dimensionnement doit assurer une bonne résistance de l’ensemble de la construction, en respectant les règles édictées par les règlements en vigueur tels que RPA99, BAEL 91, CBA 93 et DTR BC 2.2.
Comment déterminer l’épaisseur d’un plancher en corps creux?
La condition de résistance à la flèche du plancher en corps creux est ℎ𝑡 ≥ 𝐿 22.5, où ℎ𝑡 est la hauteur du plancher et Lmax est la longueur maximale entre nus d’appuis.
Quelle est l’épaisseur recommandée pour une dalle pleine?
Pour une résistance idéale, l’épaisseur des dalles est retenue à 15 cm.