Charpentes en béton armé Flashcards
(87 cards)
1
Q
Quels sont les principaux composants du béton ?
A
Le béton est fabriqué en mélangeant de l’eau, du ciment, du sable et du gravier. On y ajoute souvent des adjuvants (sous forme liquide) et des ajouts minéraux (en remplacement partiel du ciment Portland).
2
Q
Quelle proportion du béton est occupée par les granulats (sable + gravier) ?
A
Les granulats (sable + gravier) occupent environ les 2/3 du volume du béton.
3
Q
Comment le coût du béton est-il lié à la quantité de ciment utilisée ?
A
Le coût du béton est directement lié à la quantité de ciment utilisée. Pour optimiser les mélanges, les producteurs cherchent à réduire au maximum la quantité de ciment nécessaire tout en atteignant la performance souhaitée.
4
Q
Quelle est la nomenclature du Béton ?
A
5
Q
Quelle est la réaction chimique qui se produit lors de l’hydratation du ciment Portland ?
A
Le ciment Portland réagit chimiquement avec l’eau pour produire des silicates de calcium hydratés (C-S-H) et de la chaux hydratée (Ca(OH)2). Cette réaction, appelée hydratation, est lente et peut durer plusieurs mois. La chaleur joue un rôle de catalyseur dans cette réaction.
6
Q
Quel est le contenu de la pâte de ciment en termes de pores et de grains non-hydratés ?
A
La pâte de ciment contient 20 à 40% de pores capillaires, qui renferment l’eau de gâchage non utilisée dans la réaction chimique. Elle contient également plus de 40% de grains de ciment non-hydratés.
7
Q
1.
Quel rôle jouent les pores capillaires dans le béton ?
A
Les pores capillaires, qui occupent entre 7 et 15% du volume du béton, déterminent ses propriétés mécaniques et sa durabilité. Plus le rapport eau/ciment est élevé, plus le volume et la taille des pores capillaires augmentent, ce qui réduit la résistance et la durabilité du béton.
8
Q
Comment le rapport eau/ciment (E/C) influence-t-il les propriétés du béton ?
A
Le rapport eau/ciment (E/C) influence fortement les propriétés mécaniques et la durabilité du béton. Plus le rapport E/C est élevé, plus le béton contient de pores capillaires, ce qui réduit sa résistance et sa durabilité. Il est donc préférable d’utiliser le moins d’eau possible, tout en garantissant une ouvrabilité suffisante pour le transport et la mise en place du béton.
9
Q
Quelles sont les caractéristiques des bétons usuels avec un rapport E/C variant entre 0,45 et 0,6 ?
A
Les bétons usuels avec un rapport E/C entre 0,45 et 0,6 ont les propriétés suivantes :
Une bonne résistance à la compression, variant entre 20 et 40 MPa.
Une très faible résistance à la traction, entraînant rapidement des fissures sous sollicitation en tension.
Une faible résistance au cisaillement (environ 1 MPa).
Un module élastique d’environ 30 MPa, trois fois plus élevé que celui du bois.
10
Q
Quels facteurs influencent la résistance à la compression du béton ?
A
La résistance à la compression du béton dépend principalement du rapport eau/ciment (E/C) et du degré d’avancement de l’hydratation. Plus la réaction d’hydratation progresse, plus le béton devient résistant.
11
Q
Qu’est-ce que le mûrissement du béton et pourquoi est-il nécessaire ?
A
Le mûrissement désigne les opérations visant à garder le béton humide pendant suffisamment longtemps pour permettre à la réaction d’hydratation de se développer et atteindre la résistance attendue. Sur un chantier, le béton est mûri pendant 7 à 14 jours.
12
Q
Quel rôle joue la température dans la réaction d’hydratation du béton ?
A
La température agit comme un catalyseur sur la réaction d’hydratation du béton. Plus la température est élevée, plus la réaction progresse rapidement. En revanche, par temps froid, le mûrissement doit durer plus longtemps pour atteindre le même niveau de résistance.
13
Q
Que représente la résistance à la compression spécifiée (f’c) dans un devis ?
A
La résistance à la compression spécifiée (f’c) correspond à la résistance mesurée après 28 jours de cure humide (100% HR) en laboratoire à 21°C, selon les exigences du devis.
14
Q
Comment est mesurée la résistance à la compression du béton livré au chantier ?
A
Un laboratoire d’essais prélève des éprouvettes de béton à la sortie de la bétonnière, les transporte au laboratoire et mesure leur résistance à la compression après 28 jours de cure humide à 21°C pour vérifier que le béton respecte les exigences spécifiées.
15
Q
Quel rôle joue le mûrissement dans la résistance du béton dans un bâtiment ?
A
La résistance du béton dans un bâtiment dépend non seulement de la qualité du béton livré, mais aussi de la manière dont il a été mûri. Le mûrissement consiste à maintenir le béton humide suffisamment longtemps pour qu’il atteigne la résistance souhaitée à terme.
16
Q
Comment la résistance à la compression du béton varie statistiquement ?
A
La résistance à la compression du béton suit une distribution statistique de type normale. Si on mesurait la résistance de milliers d’éprouvettes du même béton, les résultats formeraient un histogramme en suivant cette loi normale.
17
Q
Comment le producteur de béton s’assure-t-il que le béton livré soit conforme aux exigences du devis ?
A
Le producteur de béton fabrique un béton dont la résistance à la compression moyenne est supérieure à la valeur exigée (f’c), tout en acceptant qu’il y ait 5% de chances que la résistance soit légèrement inférieure à la valeur spécifiée.
18
Q
Que signifie la conformité du béton livré au chantier par rapport à la résistance spécifiée ?
A
Cela signifie que la majorité du béton livré au chantier possède une résistance à la compression supérieure à la valeur spécifiée dans le devis, garantissant ainsi que le béton sera généralement plus performant que les exigences minimales.
19
Q
Que se passe-t-il lorsqu’une poutre en béton est sollicitée en flexion ?
A
Lorsque une poutre en béton est sollicitée en flexion, le béton dans la partie supérieure est comprimé tandis que celui dans la partie inférieure est tendu. Comme la résistance en tension du béton est faible, la poutre se rompt brutalement dès qu’une fissure apparaît dans la fibre inférieure.
20
Q
Quel est le rôle des barres d’armature en acier dans une poutre en béton ?
A
Les barres d’armature en acier, placées près de la fibre inférieure de la poutre, reprennent les efforts de tension et limitent l’ouverture des fissures, équilibrant ainsi les efforts de compression dans la partie supérieure de la poutre et lui conférant une bonne résistance à la flexion.
21
Q
Quelle proportion de la hauteur de la poutre est comprimée en béton ?
A
La partie de béton comprimée ne représente pas plus de 15% de la hauteur totale de la poutre.
22
Q
Pourquoi les barres d’armature en acier sont-elles ajoutées dans le béton armé ?
A
Les barres d’armature en acier sont ajoutées pour compenser la faible résistance du béton à la traction et au cisaillement, permettant au béton armé de mieux résister aux efforts mécaniques.
23
Q
Quel rôle jouent les barres longitudinales dans une poutre en béton armé ?
A
Les barres longitudinales, placées près de la face inférieure des poutres en béton armé, résistent aux efforts de flexion. La densité d’armature est plus élevée au centre de la portée, là où les efforts de flexion sont les plus importants.
24
Q
Quel est le rôle des étriers dans les poutres en béton armé ?
A
Les étriers, ou cages d’armature verticales, sont ajoutés pour résister aux efforts de cisaillement et limiter l’ouverture des fissures associées. Leur espacement varie, étant plus rapproché près des appuis où les efforts de cisaillement sont les plus élevés.
25
Quelle est la quantité typique de barres d'armature en acier dans le béton ?
La quantité de barres d’armature en acier varie généralement entre 0,25 et 5% du volume total de béton, avec une moyenne d'environ 2% pour un bâtiment.
26
Pourquoi le coût total des barres d'armature est comparable à celui du béton ?
Bien que les barres d’armature représentent seulement environ 2% du volume total de béton, leur coût est comparable à celui du béton car l'acier est un matériau coûteux, tandis que le béton reste relativement économique.
27
Pourquoi le béton armé est-il toujours fissuré, et quelle est la limite d'ouverture des fissures ?
Le béton armé est toujours fissuré, mais les pièces structurales sont dimensionnées de manière à ce que l'ouverture des fissures n'excède pas 0,1 mm, afin de prévenir les infiltrations d’agents agressifs comme l'eau, les ions chlore, ou les sulfates.
28
Où sont placées les barres d'armature longitudinales dans une poutre en béton ?
Les barres d’armature longitudinales sont toujours placées sur la face tendue du béton. Au milieu des travées, elles sont placées dans le bas de la poutre, tandis qu’au-dessus des appuis, elles sont placées dans le haut de la poutre.
29
Comment varie la densité des barres d'armature longitudinales et des étriers dans une poutre ?
La densité des barres d’armature longitudinales et des étriers varie en fonction des efforts internes dans la poutre, avec une densité plus élevée là où les efforts sont les plus importants.
30
Comment fonctionne la précontrainte dans le béton précontraint ?
Dans le béton précontraint, les armatures longitudinales sont pré-tendues pour induire dans le béton des efforts de flexion opposés à ceux causés par les charges externes, ce qui améliore la résistance à la flexion.
31
En quoi le béton précontraint est-il supérieur au béton armé ordinaire ?
Le béton précontraint possède une plus grande résistance à la flexion que le béton armé ordinaire, car il est conçu pour résister aux efforts de flexion dès la phase de précontrainte.
32
Quelle est la déformabilité du béton précontraint par rapport au béton ordinaire ?
Le béton précontraint est moins déformable que le béton ordinaire, car les armatures pré-tendues agissent pour limiter les déformations sous charge.
33
Le béton précontraint est-il susceptible de se fissurer ?
Le béton précontraint est dimensionné pour que tout le volume de béton reste comprimé sous charge, ce qui empêche la formation de fissures. Ainsi, il n’est jamais fissuré.
34
Comment l'absence de fissures affecte-t-elle la durabilité du béton précontraint ?
L’absence de fissures dans le béton précontraint améliore sa durabilité, car elle empêche les infiltrations d'agents agressifs, réduisant ainsi le risque de dégradation.
35
Dans quel type d’ouvrages utilise-t-on couramment la précontrainte ?
La précontrainte est couramment utilisée dans les ouvrages nécessitant une grande efficacité structurale, tels que les ponts, les poutres et les grandes structures portantes.
36
Quelles sont les deux techniques utilisées pour précontraindre le béton ?
Les deux techniques utilisées pour précontraindre le béton sont la précontrainte (généralement utilisée en usine sur du béton préfabriqué) et la postcontrainte (généralement utilisée en chantier pour du béton coulé sur place).
37
Quel phénomène cause des déformations différées irréversibles dans le béton soumis à un effort de compression sur une longue période ?
Le phénomène de fluage, qui est une réorganisation interne des pores capillaires, provoque des déformations différées irréversibles dans le béton sous compression.
38
Quel est l'impact du fluage sur la précontrainte d
Le fluage provoque des pertes de précontrainte pouvant atteindre 40%, car les câbles de précontrainte se raccourcissent en même temps que le béton se comprime sous l'effet du fluage.
39
Comment peut-on compenser les pertes de précontrainte lors de l'utilisation de la postcontrainte ?
En postcontrainte, les pertes de précontrainte dues au fluage peuvent être compensées en retendant les câbles après que les déformations de fluage se soient produites.
40
Quels sont les différences entre le béton précontraint et le béton postcontraint ?
41
Comment est constitué un câble en acier pour la précontrainte et quel est son fonctionnement ?
Chaque toron du câble en acier passe au travers d’un manchon conique dans une gaine cylindrique en acier. Après avoir tendu le toron, le manchon est poussé pour buter contre la gaine, et lorsque la tension est relâchée, il exerce une pression radiale sur le toron, empêchant sa contraction et permettant au câble d'exercer un effort de compression sur le béton.
42
Quand peut-on appliquer la post-contrainte sur le béton ?
Il est essentiel de s’assurer que le béton ait atteint un niveau de résistance à la compression suffisant avant d’appliquer la post-contrainte.
43
Comment sont placés les torons métalliques dans les planchers ou poutres en béton post-contraint ?
Les torons métalliques sont enfilés dans des gaines en plastique placées dans les coffrages. Ces gaines ont un profil parabolique, ce qui permet de les positionner sur la face tendue de la dalle ou de la poutre.
44
Pourquoi les câbles en acier sont-ils libres de se mouvoir à l'intérieur des gaines dans le béton post-contraint ?
Les câbles en acier sont libres de se mouvoir à l'intérieur des gaines pour permettre de les tendre ultérieurement et compenser les pertes de précontrainte dues au retrait et au fluage du béton.
45
Quel est le rôle de l'injection de coulis de ciment dans la gaine des câbles en béton post-contraint ?
L'injection de coulis de ciment dans la gaine assure une bonne adhérence entre les câbles et le béton, et évite de perdre l'effet de post-contrainte si le câble est sectionné.
46
Pourquoi ajoute-t-on des barres d’armature en acier dans le béton ?
Les barres d’armature en acier pallient la faible résistance du béton à la tension. Les efforts de compression sont repris par le béton, et les efforts de tension par l’acier, qui a une résistance à la tension beaucoup plus élevée que celle du béton (400 MPa pour l’acier contre 20 à 40 MPa pour le béton).
47
Pourquoi l’acier et le béton sont-ils compatibles dans la construction en béton armé ?
L’acier et le béton sont compatibles car leur module d’élasticité est similaire, l’acier étant 7 fois plus élevé que celui du béton. De plus, leurs coefficients de dilatation thermique sont comparables, ce qui permet aux deux matériaux de travailler ensemble sans se fissurer.
48
Quel rôle joue le coffrage dans la construction en béton ?
Le coffrage joue un rôle clé dans la construction en béton, car il permet de donner forme au béton liquide avant qu'il ne durcisse. Le béton étant un matériau bon marché et facile à mettre en œuvre, toute la logique constructive vise à simplifier les coffrages.
49
Pourquoi l'architecture en béton est-elle principalement une architecture de surface ?
L'architecture en béton est principalement une architecture de surface (dalles, murs et voiles) en raison de la logique de simplification des coffrages, contrairement aux charpentes en acier, qui sont souvent assemblées avec des pièces longilignes.
50
Quelles sont les principales étapes et défis dans la construction en béton ?
Les coffrages et les cages d’armature sont fabriqués sur le chantier, ce qui rend la construction lente et nécessite beaucoup de main-d'œuvre peu spécialisée. Le béton est transporté par bétonnière et mis en place par trémies ou pompage, puis vibré pour assurer une bonne répartition dans les coffrages. La fabrication et l'installation des coffrages est l'étape la plus coûteuse, et plus cette étape est simplifiée, plus la construction devient rapide et économique.
51
Quelles sont les caractéristiques des charpentes en béton armé ?
Les charpentes en béton armé permettent de réduire l'épaisseur des planchers par rapport aux constructions en acier ou en bois massif. Le béton est coulé en une seule étape, étage par étage, pour limiter les joints, ce qui rend la structure monolithique et rigide. Les systèmes de contreventement utilisés sont les murs de refend et les cadres rigides, avec des contreventements en treillis utilisés occasionnellement. Les charpentes en béton armé facilitent la construction de porte-à-faux grâce à des assemblages rigides.
52
Quelles sont les différences entre les systèmes de plancher unidirectionnels et bidirectionnels en béton armé ?
Les systèmes de plancher se distinguent par le mode de transmission des charges :
Les systèmes unidirectionnels sont efficaces sur des trames rectangulaires.
Les systèmes bidirectionnels sont efficaces sur des trames carrées.
Contrairement à l’acier ou au bois, la construction en béton armé nécessite une plus grande régularité de la trame structurale.
53
Quels sont les différents types de charpentes en béton armé et comment la post-tension les affecte-t-elle ?
Les charpentes en béton armé peuvent être classées en fonction de la portée, de la capacité portante et du coût :
Dalles unidirectionnelles
Dalles plates (flat plates)
Dalles plates avec ressauts (flat slabs)
Dalles nervurées
Dalles gaufrées
Dalles sur poutres et poutrelles
L'utilisation de la post-tension (ou post-contrainte) permet d'accroître la portée ou la capacité portante des planchers, mais cette technique est coûteuse et allonge la durée du chantier.
54
Quelles sont les caractéristiques des dalles unidirectionnelles en béton armé ?
Les dalles unidirectionnelles sont très économiques et faciles à construire, nécessitant seulement un coffrage plat reposant sur des étais. Leur épaisseur varie généralement entre 150 et 300 mm, en multiples de 25 mm. La portée des dalles unidirectionnelles ne dépasse généralement pas 6 m pour du béton armé conventionnel, mais peut atteindre jusqu’à 10 m avec la post-tension.
55
Quelle est la différence entre les coffrages en bois et les coffrages en acier ?
Les coffrages en bois sont construits directement sur le chantier, offrant une grande souplesse en termes de dimensions, mais ils ne peuvent être réutilisés que quelques fois.
Les coffrages en acier sont préfabriqués en dimensions standardisées, ce qui les rend plus contraignants, mais ils peuvent être réutilisés plusieurs fois.
56
Comment estimer l'épaisseur d'une dalle en fonction de la portée et des charges ?
L'épaisseur de la dalle peut être estimée en fonction de la portée à l'aide d'une figure, en multiples de 25 mm, selon les charges :
Charges légères (habitation, bureaux, écoles, salles de spectacle) : zone inférieure de la zone ombragée.
Charges moyennes (commerce, laboratoires, salles de mécanique) : zone centrale de la zone ombragée.
Charges lourdes (musées, passerelles, patinoires, gymnases) : zone supérieure de la zone ombragée.
La post-tension permet d'accroître considérablement la capacité portante de ce type de plancher.
57
Comment peut-on simplifier la construction d'une dalle unidirectionnelle reposant sur un système de poteaux-poutres ?
Pour simplifier la construction d'une dalle unidirectionnelle de courte portée, on peut remplacer les poutres par des bandes de béton minces mais larges. Cela permet de :
Simplifier les coffrages
Éviter la construction de cages d'armature
Réduire les coûts et la hauteur des planchers.
L'espacement des poteaux varie entre 6 et 8 m, et la largeur des bandes est généralement entre 1/6 et 1/3 de la portée de la dalle.
58
Comment est estimée l'épaisseur de la dalle unidirectionnelle en fonction des charges et de la hauteur de la bande de béton ?
L'épaisseur de la dalle unidirectionnelle peut être estimée à partir de la figure sur la diapositive 36, selon le type de charges :
Charges légères (habitation, bureaux, écoles, etc.) : Se référer à la partie inférieure de la zone ombragée.
Charges moyennes (commerce, laboratoires, etc.) : Se référer au centre de la zone ombragée.
Charges lourdes (musées, gymnases, entrepôts, etc.) : Se référer à la partie supérieure de la zone ombragée.
La post-tension permet d'augmenter la capacité portante de la dalle. La hauteur de la bande de béton est donnée en multiples de 25 mm.
59
Quelles sont les caractéristiques principales du système constructif le plus économique pour de courtes portées et faibles charges (dalle plate)?
Économique car il simplifie les coffrages.
Efficace pour de courtes portées et de faibles charges.
L'épaisseur de la dalle varie entre 100 et 300 mm, en multiples de 25 mm.
La portée excède rarement 8 m.
Les poteaux doivent être suffisamment gros pour éviter le poinçonnement de la dalle.
La trame structurale doit être aussi carrée et régulière que possible.
60
Quelles sont les conditions idéales pour la trame structurale des systèmes de plancher bidirectionnels en béton armé ?
Trame structurale : doit être carrée de préférence. Si elle est rectangulaire, le rapport entre le côté court et le côté long ne doit pas excéder 1,5.
Idéalement, toutes les travées doivent avoir la même portée. La différence entre deux travées adjacentes ne doit pas excéder le tiers de la plus longue portée.
Les poteaux peuvent ne pas être parfaitement alignés, mais l’écart d’alignement ne doit pas excéder 10% de la portée de la plus longue travée.
61
Comment augmenter la résistance au poinçonnement dans une dalle de béton autour des poteaux
Augmenter la taille du poteau : La solution la plus simple pour éviter le poinçonnement.
Épaissir la dalle autour des poteaux : Ajouter un ressaut autour des poteaux.
Ajouter de l'armature de cisaillement : Solution plus coûteuse, mais efficace pour renforcer la dalle.
62
Comment estimer l'épaisseur de la dalle en fonction de la portée et des charges, et comment prévenir le poinçonnement des poteaux ?
Estimation de l'épaisseur de la dalle :
Charges légères (habitation, bureaux, écoles) : Lire dans le bas de la zone ombragée.
Charges moyennes (commerces, laboratoires) : Lire dans le centre de la zone ombragée.
Charges lourdes (musées, gymnases, entrepôts) : Lire dans le haut de la zone ombragée.
Prévention du poinçonnement des poteaux : Utiliser l'échelle de droite pour déterminer la largeur minimale des poteaux nécessaires afin d'éviter le poinçonnement de la dalle.
63
Comment l'ajout de ressauts améliore-t-il la résistance au poinçonnement d'une dalle, et quel est l'impact des chapiteaux sous les ressauts dans les planchers supportant de lourdes charges ?
Ajout de ressauts : Permet d'augmenter la résistance au poinçonnement de la dalle sans augmenter l'épaisseur du plancher ou la largeur des poteaux.
Utilisation fréquente : Ce système est simple, économique et peut supporter des charges lourdes sur des portées de 6 à 10 m sans nécessiter de poteaux trop gros.
Chapiteaux sous les ressauts : Dans les planchers supportant de lourdes charges (comme les stationnements), l'ajout de chapiteaux sous les ressauts améliore encore la résistance au poinçonnement.
64
Comment déterminer l'épaisseur de la dalle en fonction de la portée et des charges ?
Utilisez la figure pour estimer l'épaisseur de la dalle (en multiples de 25 mm) en fonction de la portée.
Charges légères (habitation, bureaux, écoles, salles de spectacle) : lire dans le bas de la zone ombragée.
Charges moyennes (commerce, laboratoires, salles de mécanique) : lire dans le centre de la zone ombragée.
Charges lourdes (musées, passerelles, gymnases) : lire dans le haut de la zone ombragée.
65
Quelles sont les dimensions habituelles des ressauts et des chapiteaux dans une dalle en béton armé ?
Ressauts :
Largeur : environ le tiers de la portée entre les poteaux (L).
Épaisseur : environ le tiers de l'épaisseur de la dalle (e).
Chapiteaux (lorsqu'ils sont nécessaires) :
Largeur au sommet : environ le quart de la portée entre les poteaux.
Inclinaison : environ 45°.
66
Quels sont les avantages et caractéristiques du système constructif pour supporter de lourdes charges et franchir de longues portées (dalles nervurées) ?
Efficacité : Idéal pour supporter de lourdes charges ou franchir de longues portées sur des trames rectangulaires (L/B > 1,5).
Épaisseur des planchers : Varie généralement entre 250 et 600 mm.
Post-tension : Permet d'atteindre jusqu'à 20 m de portée et est très avantageuse dans ce type de charpente.
Simplification des coffrages : Utilisation de poutres de la même hauteur que les nervures de la dalle.
67
Comment construit-on une dalle nervurée et quelles sont les dimensions des moules utilisés ?
Construction : Des moules sont déposés sur un coffrage horizontal en bois, puis les barres d'armature sont placées entre les moules et le béton est coulé pour former la dalle nervurée.
Moules : Utilisation de moules réutilisables en acier ou en plastique aux dimensions standardisées.
Largeurs : 500 mm (20 po.) ou 750 mm (30 po.).
Hauteurs : de 200 mm (8 po.) à 500 mm (20 po.) en multiples de 50 mm (2 po.).
Dimensions des nervures : 125 mm (5 po.) à 225 mm (9 po.) de largeur.
Épaisseur de la dalle : 75 mm (3 po.) à 125 mm (5 po.).
68
Quel est l'impact de la forme cintrée des moules et de la post-tension sur les dalles nervurées ?
Forme cintrée des moules : Elle permet d'élargir les nervures près des poutres, augmentant ainsi la surface de béton cisaillé et la résistance au poinçonnement du plancher.
Orientation des nervures : Les nervures sont parallèles à l'axe long de la trame structurale.
Dimensions des poutres : La largeur de la poutre (b) est approximativement égale à l'épaisseur du plancher. Plus la portée de la poutre est grande, plus elle est large.
Espacement des poteaux : L'espacement des poteaux sur l'axe court varie entre 5 et 8 m, tandis que sur l'axe long, les nervures peuvent atteindre plus de 20 m.
Post-tension : Elle accroît de manière importante la capacité portante des dalles nervurées.
69
Comment estimer l'épaisseur d'une dalle nervurée en fonction de la portée et des charges ?
Charges légères (habitations, bureaux, écoles, salles de spectacle/réunion) : Lire dans le bas de la zone ombragée.
Charges moyennes (commerces, laboratoires, salles de mécanique) : Lire au centre de la zone ombragée.
Charges lourdes (musées, passerelles, patinoires, gymnases, entrepôts) : Lire en haut de la zone ombragée.
Note : La post-tension augmente considérablement la capacité portante de la dalle.
70
Quels sont les avantages et les caractéristiques des dalles gaufrées ?
Les dalles gaufrées reprennent le principe des dalles nervurées, mais avec des nervures orientées dans deux directions orthogonales.
Cela permet de supporter de lourdes charges sur de longues portées dans deux directions orthogonales, à condition d'utiliser des trames carrées ou presque carrées (les trames rectangulaires nécessitent des dalles nervurées).
Au-dessus des poteaux, la dalle n'est pas évidée pour augmenter la surface de béton cisaillée et prévenir le phénomène de poinçonnement.
Ce système est utilisé pour des portées de 10 à 20 m, et la post-tension est couramment utilisée pour accroître la capacité portante du plancher.
71
Comment sont fabriquées les dalles gaufrées et quel est l'impact de la dimension des moules ?
Les dalles gaufrées, comme les dalles nervurées, utilisent des moules réutilisables en acier ou en plastique de dimensions standardisées.
La dimension des moules conditionne la géométrie du plancher (voir tableau ci-dessous).
72
Comment éviter le poinçonnement autour des poteaux et quel rôle jouent les zones sans moules dans les dalles gaufrées ?
Pour éviter le poinçonnement autour des poteaux, on évite de placer des moules à ces endroits, permettant au béton de remplir toute la hauteur du plancher.
Ces zones sans moules jouent un rôle similaire à celui des ressauts dans les dalles plates et leur largeur correspond approximativement au tiers de la portée entre les poteaux.
Une bande de béton est laissée sur le pourtour extérieur de la dalle, faitant toute l'épaisseur du plancher. Cette bande agit comme une poutre de rive.
73
Comment estimer l'épaisseur d'une dalle gaufrée en fonction de la portée et des charges ?
Charges légères (habitations, bureaux, écoles, salles de spectacle/réunion) : Lire dans le bas de la zone ombragée.
Charges moyennes (commerces, laboratoires, salles de mécanique) : Lire au centre de la zone ombragée.
Charges lourdes (musées, passerelles, patinoires, gymnases, entrepôts) : Lire en haut de la zone ombragée.
Note : La post-tension permet d'augmenter considérablement la capacité portante de la dalle gaufrée.
74
Quels sont les avantages et inconvénients du système constructif de poteaux, poutres et poutrelles ?
Avantages :
Le système est très flexible, permettant de s'ajuster facilement à des trames irrégulières.
Le réseau poteaux-poutres forme des cadres rigides qui contreventent le bâtiment, permettant ainsi de se passer des murs de refend.
Inconvénients :
Ce système est coûteux, car la construction des coffrages et des cages d'armature pour les poutres et poutrelles nécessite beaucoup de main-d'œuvre.
Pour des raisons d'économie, il est conseillé d'uniformiser les dimensions des poteaux, poutres et poutrelles autant que possible.
75
Comment les cages d'armature sont-elles utilisées dans les poutres, poutrelles et poteaux pour reprendre les efforts de flexion et de cisaillement ?
Poutres et poutrelles :
Des barres longitudinales et des étriers sont utilisés dans les poutres et poutrelles.
Les barres longitudinales reprennent les efforts de flexion, tandis que les étriers reprennent les efforts de cisaillement.
L'espacement des étriers est variable : ils sont plus rapprochés près des poteaux où les efforts de cisaillement sont plus grands.
Les barres longitudinales sont placées sur la face tendue des poutres et poutrelles, soutenues par les étriers, avec un espacement variable sur toute la longueur.
Poteaux :
Les cages d'armature sont également placées dans les poteaux, qui agissent comme des cadres rigides soumis à des efforts de flexion et de cisaillement.
76
Comment estimer l'épaisseur des poutres et poutrelles et quels facteurs influencent leurs dimensions ?
L'épaisseur des poutres et poutrelles (en multiples de 50 mm) peut être estimée en fonction de la portée.
Hauteur : La hauteur des poutres et poutrelles varie peu en fonction de la charge supportée par le plancher.
Barres d'armature : La quantité de barres d'armature en acier est ajustée pour atteindre la résistance souhaitée.
Largeur : La largeur des poutres et poutrelles varie généralement entre le tiers et la moitié de leur hauteur.
Des chanfreins (coupe en biseau) sont souvent utilisés aux angles droits pour obtenir des arêtes plus nettes et esthétiques.
77
Comment sont répartis les coûts de construction d'une charpente en béton armé et quelles sont les priorités pour optimiser la structure ?
Les coûts des matériaux se répartissent presque à parts égales entre :
Béton : 14%
Barres d'armature en acier : 12%
Coffrages : 10%
La main d'œuvre constitue les deux tiers du coût total de construction.
L'optimisation de la structure doit donc se concentrer sur la simplification de la géométrie et des coffrages, plutôt que sur l'économie de matériaux.
78
Quelle est la différence entre les stratégies de construction des designs A et B dans le tableau, et quel impact cela a-t-il sur les coûts ?
Design A : L'objectif principal est de minimiser la quantité de matériaux utilisés.
Design B : L'objectif principal est de simplifier et accélérer la construction.
On constate que le design B permet de réduire les coûts de construction de 22%, ce qui constitue une économie substantielle.
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Quels sont les avantages et inconvénients des charpentes en béton armé par rapport à celles en acier ou en bois massif ?
Avantages des charpentes en béton armé :
Les planchers en béton armé sont plus minces que dans les charpentes en acier ou en bois massif, ce qui permet de :
Réduire la hauteur des bâtiments ou augmenter le nombre d'étages pour une hauteur donnée.
Elles offrent une grande résistance au feu.
Les charpentes en béton armé sont lourdes et monolithiques, ce qui procure une bonne isolation acoustique.
Elles sont moins sensibles aux vibrations par rapport aux planchers en acier ou en bois, grâce à leur poids et rigidité.
Inconvénient principal :
Le poids élevé des charpentes en béton armé exige des fondations plus costaudes, surtout si le sol a une faible capacité portante.
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Comment le béton préfabriqué est-il utilisé et quelles sont ses caractéristiques par rapport au béton coulé sur place ?
Utilisation du béton préfabriqué :
Il peut être utilisé de deux manières :
Comme matériau de charpente pour supporter les charges.
Comme enveloppe extérieure recouvrant la charpente.
Caractéristiques du béton préfabriqué :
Fabriqué en usine dans des conditions de travail optimisées.
Moulé dans des moules et consolidé sur des tables vibrantes en acier, ce qui lui confère une qualité de surface supérieure à celle du béton coulé sur place.
Pour des cycles de production de 24 heures, il utilise un ciment Portland à prise rapide et un mûrissement accéléré à la vapeur à 65°C.
Grâce à sa meilleure qualité, le béton préfabriqué est généralement plus durable que le béton coulé sur place.
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Quels sont les avantages et inconvénients des charpentes en béton préfabriqué ?
Avantages :
La forme des pièces est optimisée pour maximiser la performance structurale tout en minimisant la quantité de matériau, ce qui rend les charpentes en béton préfabriqué beaucoup plus légères que celles en béton coulé sur place.
L'utilisation de techniques de précontrainte augmente considérablement l'efficacité structurale, et ces techniques sont bien adaptées aux conditions de fabrication en usine.
Rapidité d’érection de la charpente et la possibilité de construire plus facilement en hiver.
Inconvénients :
La difficulté de construire des joints rigides rend l'utilisation de murs de refend presque obligatoire comme système de contreventement.
Les coffrages de dimensions standardisées et une géométrie répétitive imposent des trames structurales très régulières, ce qui limite la créativité architecturale.
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Comment les charpentes en béton préfabriqué optimisent-elles l'utilisation du béton et quel rôle joue la précontrainte ?
Dans les charpentes en béton préfabriqué, l'objectif est de réduire la quantité de béton et le poids de la structure.
Dans le béton armé conventionnel, seule une petite quantité de béton (moins de 15%) est sollicitée en compression, le reste étant inutile sur le plan structurel.
Dans le béton précontraint, on retire le béton inutile en utilisant des :
Dalles évidées et des poutrelles en forme de T, où l'épaisseur de l'aile est limitée à la zone comprimée.
Murs pleins en béton, qui servent à la fois d’éléments porteurs et de murs de refend pour le contreventement.
Pour augmenter l'efficacité structurale, les charpentes en béton préfabriqué utilisent systématiquement la précontrainte, qui est facile à appliquer en usine.
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Quelle est la typologie des charpentes en béton préfabriqué et comment sont-elles utilisées sur différentes portées ?
La typologie des charpentes en béton préfabriqué se limite à quelques géométries de base, utilisées de manière répétitive.
Sur courtes portées :
Des dalles évidées sont utilisées.
Sur longues portées :
Les dalles évidées sont remplacées par des poutrelles en forme de T ou de double T.
Poutres :
Ces dalles et poutrelles reposent sur des poutres rectangulaires, en forme de L, ou en forme de T inversé.
Parfois, des poutres en forme de I sont utilisées, principalement dans les infrastructures routières mais moins fréquemment dans les bâtiments.
Support des planchers :
Les planchers reposent sur des murs porteurs ou des poteaux, en s'appuyant sur des excroissances appelées corbeaux d'appui.
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Comment estimer l'épaisseur d'une dalle évidée et quels critères influencent cette estimation ?
L'épaisseur d'une dalle évidée (en multiples de 50 mm) peut être estimée en fonction de la portée.
En fonction des charges :
Pour des charges légères (habitation, bureaux, écoles, salles de spectacle ou de réunion), l'épaisseur se lit dans le bas de la zone ombragée.
Pour des charges moyennes (commerce de gros ou de détail, laboratoires, salles de mécanique), l'épaisseur se lit dans le centre de la zone ombragée.
Pour des charges lourdes (musées, passerelles, patinoires, gymnases, entrepôts), l'épaisseur se lit dans le haut de la zone ombragée.
Pour des dalles de moins de 200 mm d'épaisseur, des dalles pleines peuvent être utilisées à la place des dalles évidées.
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Comment estimer la hauteur des poutres en béton préfabriqué en fonction de la portée et des charges ?
La hauteur des poutres en béton préfabriqué (en multiples de 100 mm) peut être estimée en fonction de la portée.
En fonction des charges :
Pour des charges légères (habitation, bureaux, écoles, salles de spectacle ou de réunion), la hauteur se lit dans le bas de la zone ombragée.
Pour des charges moyennes (commerce de gros ou de détail, laboratoires, salles de mécanique), la hauteur se lit dans le centre de la zone ombragée.
Pour des charges lourdes (musées, passerelles, patinoires, gymnases, entrepôts), la hauteur se lit dans le haut de la zone ombragée.
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Comment estimer la hauteur des poutrelles en fonction de la portée et des charges ?
La hauteur des poutrelles en forme de T ou de double T (en multiples de 100 mm) se lit sur la figure en fonction de la portée et du type de charge :
Charges légères (habitation, bureaux, écoles, salles de spectacle) : bas de la zone ombragée.
Charges moyennes (commerce, laboratoires, salles de mécanique) : centre de la zone ombragée.
Charges lourdes (musées, passerelles, gymnases) : haut de la zone ombragée.
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Comment les éléments de béton préfabriqué sont-ils assemblés et unifiés dans une structure ?
Les éléments de béton préfabriqué sont déposés sur des corbeaux d’appui en béton armé.
Des pièces en acier, parfois encastrées dans le béton, sont utilisées pour assembler les composants de la charpente.
Les pièces en acier peuvent être boulonnées ou soudées pour assurer les liaisons.
Une mince chape de béton est coulée sur les planchers, avec des barres d’armature en acier ajoutées pour unifier la structure des planchers en béton préfabriqué.
