guide de dispositions constructives en zone d'alea de type fontis_ineris
TRANSCRIPT
-
- 1/84 -
GUIDE DE DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES POUR
LE BATI NEUF SITUE EN ZONE DALEA DE TYPE
FONTIS DE NIVEAU FAIBLE
Document tabli par :
CSTB
84, avenue Jean Jaurs Champs-sur-Marne
F-77447 Marne-la-Valle Cedex 2
M. CHENAF
H.H. NGUYEN
J.V. HECK
-
- 2/84 -
-
- 3/84 -
SOMMAIRE
SYNTHESE DES DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES POUR LE BTI NEUF SITU EN ZONE DALA DE TYPE FONTIS DE NIVEAU FAIBLE.............................................................5
1 - OBJET DE LETUDE ......................................................................................................................37
1.1 - CONTEXTE ET OBJECTIFS ...........................................................................................................37
1.2 - CONTENU DE LETUDE .................................................................................................................37
2 - ELEMENTS SUR LA SECURITE DU BATI - APPROCHE CODIFIEE ..................................37
2.1 - STRUCTURES SIMPLES ET STRUCTURES COMPLEXES ..............................................................38
2.2 - CRITERES DE REGULARITE DES STRUCTURES...........................................................................40 2.2.1 - Configuration en plan..................................................................................................................... 40
2.2.2 - Configuration en lvation ............................................................................................................ 41
2.3 - STRATEGIES EVENTUELLES A PRENDRE POUR ATTENUER LE RISQUE .....................................42
3 - DEMARCHE GENERALE DANALYSE ET DE DIMENSIONNEMENT.................................43
3.1 - VALUATION DE LALEA PAR RECONNAISSANCE DU SOL ET DU SOUS-SOL ..............................43 3.2 - PRINCIPES GENERAUX DE CONCEPTION POUR LES OUVRAGES COMPLEXES ..........................44
3.2.1 - Prise en compte de laction fontis dans la conception des ouvrages ..................................... 44
3.2.2 - Fondations....................................................................................................................................... 44
3.2.3 - Murs ................................................................................................................................................. 47
3.2.4 - Planchers......................................................................................................................................... 50
3.2.5 - lments non structuraux ............................................................................................................. 51
4 - DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES POUR LES MAISONS REGULIERES.........................51
4.1 - IMPLANTATIONS ET VOISINAGE ...................................................................................................51
4.2 - MATERIAUX ..................................................................................................................................52
4.2.1 - Bton ................................................................................................................................................ 53
4.2.2 - Aciers pour charpente mtallique ................................................................................................ 53
4.2.3 - lments de maonnerie .............................................................................................................. 53 4.2.4 - Mortier de jointoiement .................................................................................................................. 54
4.3 - FORME ET DIMENSIONS...............................................................................................................55 4.3.1 - En plan ............................................................................................................................................. 55
4.3.2 - En lvation .................................................................................................................................... 55
4.3.3 - Limite du nombre dtages ........................................................................................................... 55
4.4 - MURS PORTEURS EN MAONNERIE OU EN BETON, MUNIS DE CHAINAGES ..............................55 4.4.1 - Murs en maonnerie ...................................................................................................................... 55
-
- 4/84 -
4.4.2 - Murs en bton banch................................................................................................................... 59
4.5 - FONDATIONS ................................................................................................................................60
4.5.1 - Semelles filantes ............................................................................................................................ 60
4.5.2 - Cas de fondations sur pieux reposant sur un substratum rsistant........................................ 61
4.5.3 - Cas de radiers ................................................................................................................................ 64
4.5.4 - Cas des dallages ............................................................................................................................ 66
4.5.5 - Murs de soubassement ................................................................................................................. 66
4.5.6 - Plancher bas ou sur vide sanitaire, en bton ............................................................................. 67
4.6 - LEMENTS SECONDAIRES ET ELEMENTS NON STRUCTURAUX..................................................68 4.6.1 - Encadrement de baies................................................................................................................... 68
4.6.2 - Escaliers .......................................................................................................................................... 69
4.6.3 - Conduits de fume ......................................................................................................................... 70
4.6.4 - Cloisons de distribution ................................................................................................................. 70
4.7 - LIMITES DAPPLICATION DE LETUDE...........................................................................................71
5 - BIBLIOGRAPHIE.............................................................................................................................72
-
- 5/84 -
SYNTHESE DES DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES POUR LE BTI NEUF
SITU EN ZONE DALA DE TYPE FONTIS DE NIVEAU FAIBLE
Tableaux rcapitulatifs des dispositions constructives figurant dans le guide
-
- 6/84 -
-
- 7/84 -
Organisation gnrale des constructions
LMENTS DISPOSITIONS POUVANT ETRE PRESCRITES ILLUSTRATIONS et/ou DISPOSITIONS POUVANT ETRE RECOMMANDEES
La structure du btiment doit tre dispose en plan de manire approximativement symtrique par rapport deux directions perpendiculaires du btiment.
La distance de deux murs les plus loigns selon une direction ne doit pas tre infrieure aux de la dimension du btiment dans cette direction.
C
r
i
t
r
e
s
d
e
r
g
u
l
a
r
i
t
C
o
n
f
i
g
u
r
a
t
i
o
n
e
n
p
l
a
n
Compacit
-
- 8/84 -
Retraits Les retraits par rapport au polygone convexe circonscrit au plancher ou la charpente faisant office de diaphragme doivent respecter les conditions suivantes (pour chaque niveau) :
o Le nombre maximal de retraits est de 3,
o Aucun des retraits ne peut excder 10% de la surface du plancher,
o La somme de tous les retraits ne doit pas excder 30% de la surface du plancher.
A noter que les balcons et loggias doivent tre inclus dans le contour du plancher et que la vrification doit tre effectue au niveau de chaque diaphragme.
Il doit y avoir au minimum deux murs parallles dans chaque direction principale du btiment. La distance maximale entre deux murs principaux successifs dans une direction ne doit pas dpasser 5 mtres.
A noter que deux murs peuvent tre considrs comme parallles, si langle entre leurs plans ne dpasse pas 15.
-
- 9/84 -
Continuit
Retraits
Tous les porteurs verticaux doivent tre continus de la fondation jusqu la toiture.
Lorsque louvrage prsente de retraits :
o dans le cas de retraits successifs maintenant une symtrie axiale, le retrait un niveau quelconque ne doit pas tre suprieur 20 % de la dimension en plan du niveau infrieur dans la direction du retrait.
o dans le cas de retraits non symtriques, de chaque ct, la somme des retraits de tous les niveaux ne doit pas tre suprieure 30 % de la dimension en plan au premier niveau au dessus des fondations ou au dessus du sommet d'un soubassement rigide et chaque retrait ne doit pas excder 10 % de la dimension en plan du niveau infrieur.
C
o
n
f
i
g
u
r
a
t
i
o
n
e
n
l
v
a
t
i
o
n
Surfaces Lcart entre les surfaces des divers planchers du btiment ne doit pas excder 20 %.
Les planchers hauts de sous-sol est considr comme un niveau, mais le plancher sur vide sanitaire ainsi que les dallages ne sont pas pris en compte dans cette vrification.
-
- 10/84 -
Dmarche gnrale de conception ( lattention des bureaux dtudes) LMENTS DISPOSITIONS POUVANT ETRE PRESCRITES ILLUSTRATIONS et/ou DISPOSITIONS POUVANT ETRE
RECOMMANDEES
C
o
m
b
i
n
a
i
s
o
n
Eurocodes :
O :
Gk,j est laction permanente applique (poids propre et quipements fixes)
P est laction variable principale (exploitation, climatique, etc.)
Q est laction variable daccompagnement
et sont des coefficients rducteurs destins tenir compte de la faible probabilit quont plusieurs actions variables datteindre simultanment leur valeur maximale.
A est laction (accidentelle) de lala fontis.
P
r
i
n
c
i
p
e
d
e
c
o
n
c
e
p
t
i
o
n
C
o
e
f
f
i
c
i
e
n
t
s
d
e
s
c
u
r
i
t
- dans la zone de fontis : G = 1.35 et Q = 1.5
- hors zone de fontis : G = 1 et Q = 0
-
- 11/84 -
P
r
i
n
c
i
p
e
s
Codes de calcul
Eurocode 7 et les autres eurocodes concerns.
Le ferraillage est calcul partir des moments flchissant et des efforts tranchant selon lEurocode 2.
La section dacier dans la semelle quilibre la traction ventuelle.
En gnral, il faut tenir compte des caractristiques mcaniques modifies du sol
Il convient de faire varier la position dun fontis diamtre dfini, pour identifier la position plus dfavorable,
la semelle est considre comme une poutre pose sur une base lastique continue. Dans la zone de fontis, la raction est nulle.
Schma de la semelle reposant sur un sol lastique, avec perte d'appuis au droit du fontis
F
o
n
d
a
t
i
o
n
s
S
o
l
u
t
i
o
n
s
Amlioration
de la
rsistance en
flexion de la
semelle des
fondations
Former le mur de soubassement + semelle section en T invers
-
- 12/84 -
Disposition
des tirants
Disposition des tirants verticaux pour diminuer le moment max dans la fondation.
Tirants passifs combins avec tirants prcontraints.
Points
particuliers
Vrification de la rsistance en tenant compte des efforts supplmentaires lors du fontis. A lintersection des structures horizontales :
Solution 1 : Barres releves Solution 2 : Cadres supplmentaires
-
- 13/84 -
M
u
r
s
Les murs sont calculs selon les Eurocodes (EC2 pour le bton, EC6 pour la maonnerie):
Dimensionnement par le modle des bielles-tirants :
- Si le mur est arm, les tirants sont orients selon les directions du ferraillage et la force dans les tirants sert calculer la section dacier ncessaire.
- Si le mur est chan, la force dans les tirants reprsente la traction dans les chanages, donc sert dimensionner les chanages.
- Si le mur nest pas arm ni chan, il ne peut transmettre quune partie de la charge verticale au sol dassise selon langle de transfert. La fondation doit alors supporter les parties situes laplomb du fontis.
Solutions pour la concentration des contraintes au tour des ouvertures :
-
- 14/84 -
P
l
a
n
c
h
e
r
Les planchers doivent tre ancrs aux structures porteuses.
armatures d ancrage
plancher
Disposition des tirants horizontaux et verticaux pour bien rpartir les charges.
Les planchers champignons sont viter.
Les planchers en bton prcontraint sont recommander.
l
m
e
n
t
s
n
o
n
s
t
r
u
c
t
u
r
a
u
x
Ne pas affecter le fonctionnement des structures principales. Concevoir les lments non structuraux comme mcaniquement indpendants de la structure principale.
-
- 15/84 -
Dispositions constructives
LMENTS DISPOSITIONS POUVANT ETRE PRESCRITES ILLUSTRATIONS et/ou DISPOSITIONS POUVANT ETRE RECOMMANDEES
I
m
p
l
a
n
t
a
t
i
o
n
s
e
t
v
o
i
s
i
n
a
g
e
Distance partir dun talus
Les constructions accoles sont possibles si elles sont lies structuralement entre elles. Dans le cas contraire, une distance minimale gale la hauteur de la plus grande est mnager entre les constructions.
La proximit dun lment lanc (arbre, mat, lampadaire, etc.) nest pas recommande. La distance minimale pour la scurit du btiment est gale la hauteur de cet lment (fig. 4.2).
-
- 16/84 -
Sable
Le sable de rivire doit tre lav. Le sable de mer, sil est utilis, ncessite un lavage leau douce afin dviter la corrosion prmature des armatures mises en place dans le bton.
Le sable de pouzzolane, compte tenu de sa forte porosit, ncessite un mouillage pralable son utilisation.
Gravillons Pour le bton de structure, les gravillons utiliss sont de granulomtrie 5/15.
Bton prt
lemploi En cas de bton prt lemploi, la rsistance caractristique minimale du bton la compression 28 Jours doit tre de 25 MPa.
Pour les ouvrages de faibles paisseurs, la consistance demande doit tre trs plastique (au sens de la Norme NF P 18-305) afin dobtenir une mise en place du bton optimale. Dans ce cas dutilisation, lajout deau sur chantier est proscrire.
Classe BCN B 25 recommande
Bton frais
sur chantier
Le dosage minimal en ciment doit tre de 350 kg/m3.
B
t
o
n
Armatures Les aciers utiliss pour constituer les armatures de bton doivent tre haute adhrence, de nuance Fe E 500 (limite lastique 500 MPa) et disposer dun allongement garanti sous charge maximale dau moins 5% (classe B de ductilit).
M
a
t
r
i
a
u
x
A
c
i
e
r
Charpente
mtallique
Les aciers utiliss pour la construction mtallique doivent disposer dune nuance minimale de Fe E 235 (limite lastique 235 MPa).
-
- 17/84 -
M
o
r
t
i
e
r
Jointoiement Les grains de sable, constitutifs du mortier, ne doivent pas excder 5 mm.
Lpaisseur des joints ne doit pas tre infrieure 15 mm.
Le mortier utilis pour le jointoiement doit tre aussi plastique et souple que possible.
Le liant du mortier doit tre charg en chaux afin de confrer une souplesse aux pans de maonnerie.
Il est recommand de remplir les joints verticaux
-
- 18/84 -
M
a
o
n
n
e
r
i
e
Blocs Les blocs pleins ou assimils doivent avoir une paisseur minimale de 15 cm.
Les lments prsentant des fissures ou des paufrures significatives (pouvant nuire la rsistance) sont systmatiquement retirer des lots en phase de construction.
Les blocs perfors sont assimils des blocs pleins aux deux conditions suivantes :
- disposer de perforations verticales perpendiculairement au plan de pose ;
- avoir une rsistance suprieure 12 MPa.
Les blocs creux doivent comporter une cloison intermdiaire oriente paralllement au plan du panneau et disposer dune paisseur minimale de 20 cm.
Les lments de bton doivent rpondre aux rsistances minimales suivantes :
- 6 MPa pour les blocs creux de 20 cm dpaisseur (B60 ou B80)
- 12 MPa pour les blocs pleins ou perfors de 15 cm dpaisseur (B120 ou B160) Les lments de briques de terre cuite doivent rpondre aux rsistances minimales suivantes :
- 6 MPa pour les briques creuses de terre cuite de 20 cm dpaisseur (BCTC 20 60 et BCTC 20 -80)
- 6 MPa pour les briques pleines en blocs perfors de terre cuite de 20 cm dpaisseur minimale (BPTC 20 60, par exemple)
- 12 MPa pour les blocs perfors de terre cuite de 15 cm dpaisseur (BPTC 15 120 et BPTC 15 150)
-
- 19/84 -
E
n
p
l
a
n
Le plan de louvrage doit le plus rgulier possible. Le rapport des dimensions selon deux directions ne doit pas dpasser 2. Les formes en L, T, X, U, sont viter.
F
o
r
m
e
e
t
d
i
m
e
n
s
i
o
n
s
E
n
l
v
a
t
i
o
n
Les porteurs verticaux doivent tre continus sur toute la hauteur de la construction.
M
u
r
s
p
o
r
t
e
u
r
s
M
u
r
s
e
n
m
a
o
n
n
e
r
i
e
Gnralits Lpaisseur t du mur doit tre au moins gale 150 mm.
Lorsque le mur est maintenu au sommet, la hauteur est limite 30 t.
Les murs de contreventement ne doivent pas comporter douverture. Il est cependant admis des petites ouvertures dau plus 0.04 m. La distance minimale entre une ouverture et le bord le plus proche est gale 1 mtre.
-
- 20/84 -
P
o
r
t
e
u
r
s
v
e
r
t
i
c
a
u
x
P
o
u
r
c
e
n
t
a
g
e
t
o
t
a
l
m
i
n
i
m
a
l
Le pourcentage total minimal des porteurs verticaux est dtermin en divisant la section (horizontale) associe aux porteurs verticaux la surface totale dun tage.
La section associe aux porteurs verticaux est prise comme le produit de la longueur totale des porteurs verticaux et de lpaisseur des murs.
NiveauxDiamtre [m] 1 2 3 1 2 3
2 2.2% 5.7% 9.1% 0.8% 4.3% 7.8%3 3.6% 9.4% 15.2% 1.4% 7.2% 13.0%4 4.4% 11.3% 18.3% 1.7% 8.6% 15.6%5 5.1% 13.2% 21.3% 1.9% 10.1% 18.2%
Toiture lourde Toiture lgre
C
h
a
n
a
g
e
s
D
i
s
p
o
s
i
t
i
o
n
s
g
n
r
a
l
e
s
Les chanages horizontaux et verticaux doivent tre lis entre eux et ancrs aux lments du systme structural principal.
Afin d'obtenir une adhrence effective entre les chanages et la maonnerie, le bton des chanages doit tre coul aprs excution de la maonnerie.
Les dimensions de la section transversale des chanages horizontaux et verticaux ne doivent pas tre infrieures 150 mm.
Les recouvrements doivent tre au minimum de 50 fois le diamtre des armatures.
-
- 21/84 -
Chanages
verticaux
Dispositions :
- aux bords libres de chaque lment de mur de la structure ;
- lintrieur des murs dont la longueur dpasse 1,5 mtre ;
- chaque intersection des murs.
Prescriptions :
- lorsque les chanages rgnent sur plusieurs niveaux de la construction, ils sont obligatoirement rectilignes ;
- la section des chanages est maintenue constante sur toute la hauteur de la construction ;
- les armatures longitudinales sont rectilignes et rendues continues par recouvrement ;
- en partie infrieure, les chanages sont ancrs dans les fondations ;
- le dcalage des joints verticaux (harpage) est conserv le long des bords verticaux du chanage.
Alignement des chanages verticaux
Pour les murs longs dont la longueur dpasse deux fois du diamtre du fontis, majore par 1.5 mtre, on distingue trois zones dans le mur : deux zones extrmes et une zone centrale. Dans les zones extrmes, la distance minimale entre les chanages est gale 1,5 mtre. Dans la zone centrale, la distance minimale entre chanages est gale 3 mtres.
Dfinition des zones dans un mur long en maonnerie
Pour les murs plus courts, la distance minimale entre les chanages verticaux est 1.5 mtre.
-
- 22/84 -
C
h
a
n
a
g
e
s
h
o
r
i
z
o
n
t
a
u
x
Les chanages horizontaux doivent tre placs
- dans le plan du mur,
- au niveau de chaque plancher,
- au niveau du couronnement des combles,
- au niveau des fondations, et
- au niveau de lappui dune charpente en tte de mur, lorsquil ny a pas de plancher ce niveau.
Dans tous les cas, lespacement vertical des chanages horizontaux ne doit tre suprieur 4 mtres.
L
i
a
i
s
o
n
s
d
e
s
c
h
a
n
a
g
e
s
La continuit et le recouvrement des divers chanages concourant en un mme nud doivent tre assurs dans les trois directions.
Les recouvrements doivent tre au minimum de 50 fois le diamtre des armatures.
Les dispositions adoptes ne doivent donner lieu aucune pousse au vide.
Exemple de liaisons des chanages verticaux
Exemple de liaisons entre chanages horizontaux et chanages verticaux
-
- 23/84 -
Armatures
minimales Le pourcentage darmatures longitudinales dans la section du chanage ne doit pas tre infrieur 1% de la section de bton du chanage.
Les cadres doivent tre en HA 5 au minimum et espacs de 400 mm au maximum, autour des armatures longitudinales.
-
- 24/84 -
M
u
r
s
e
n
b
t
o
n
b
a
n
c
h
Armatures
minimales
hors fontis
Murs de faades et/ou pignons donc extrieurs (donc
lexclusion de ceux protgs par un bardage)
Murs intrieurs et autres murs
AN de la norme
NF EN1992-1-1.
Cas des murs de 25 cm paisseur au plus. Section dacier
en cm2
(fyk =500 MPa)
Espacement
max
Section dacier
en cm2
(fyk=500 MPa)
Armatures de
surface sur la
face externe
Horizontales : 0,96 / ml
Verticales : 0,48 / ml
33 cm
50 cm
Chanages
horizontaux au
niveau des
planchers
Plancher terrasse : 1,2
+ 1,88 = 3,08
Plancher courant : 1,20
Plancher terrasse : 1,20
Plancher courant : 1,20
Chanages
verticaux
dextrmit libre
Dernier tage : 1,20
Dernier tage : 1,20
Chanages
verticaux
bordant les
ouvertures
0,68 0,68 sur au moins 40 cm
Chanages
horizontaux
bordant les
ouvertures
0,80 0,80
Armatures
transversales
Voir 9.6.4 de lEC2-1-1
Voir 9.6.4 de lEC2-1-1
-
- 25/84 -
D
i
s
p
o
s
i
t
i
o
n
s
d
e
s
c
h
a
n
a
g
e
s
La distance minimale entre les chanages verticaux est 3 mtres.
Les dispositions des chanages horizontaux pour les murs en bton banch sont les mmes que celles des murs en maonnerie.
Armatures
minimales Voir lannexe du rapport
-
- 26/84 -
F
o
n
d
a
t
i
o
n
s
S
e
m
e
l
l
e
s
f
i
l
a
n
t
e
s
Les semelles filantes ne doivent pas, dans la mesure du possible, descendre plus bas que la cote hors gel (80 cm par rapport au niveau du terrain naturel).
Les fondations doivent tre dimensionnes au plus juste vis--vis de la contrainte de calcul du sol et doivent pouvoir reprendre la partie de charge engendre par la perte dappuis.
Tous les porteurs verticaux doivent reposer sur des semelles de fondations.
Dans la mesure du possible, les charges seront rparties au mieux sur lensemble des fondations et la contrainte du sol sera la plus homogne possible.
Les fondations doivent tre filantes et constituer un systme homogne. Dans le cas de fondations isoles, elles doivent tre relies aux autres fondations par des pontages permettant de redistribuer les charges au sol.
Les semelles des fondations doivent avoir une longueur minimale de deux fois le diamtre du fontis majore dun mtre.
Les armatures minimales des fondations sont prsentes lannexe 4 du rapport. Dans cette annexe, on distingue les semelles sous les murs longs, o lon peut faire fonctionner le schma de vote dans le calcul des murs, et les murs courts, o toutes les charges suprieures sont transmises directement la fondation. Il y a galement les options des murs de soubassement, qui permettent aux semelles de fonctionner comme une section en T renverse (conomie darmatures).
Dans le cas des poteaux, les armatures de la semelle peuvent tre prises comme dans le cas dun mur court (car toute la charge applique sur ce poteau va tre transmise la fondation).
-
- 27/84 -
F
o
n
d
a
t
i
o
n
s
s
u
r
p
i
e
u
x
Rsistance
dun pieu
Daprs le fascicule 62, ltat limite ultime, la charge admissible dun pieu en situation accidentelle a pour valeur Qu/1,2 (avec Qu est la charge ultime/rsistance du pieu).
contrainte limite de pointe, dtermine par la procdure dtaille dans le fascicule 62.
frottement latral limite donn par le fascicule 62.
Charge de limite de pointe :
Charge de limite de frottement
,
correspond au ie tronon du pieu pour le calcul des frottements, et est la contrainte verticale dans le sol, Ktan est en
fonction de la nature du terrain et type du pieu.
sont respectivement la section de pointe et le primtre du pieu.
: coefficients rducteurs de section de leffort de frottement latral et de pointe, prsents dans le tableau 4.2 suivant.
Coefficients rducteurs Argiles Sables
Type des pieux
Section pleine
Tubulaire ferme 1,0 1,0 1,0 1,0
Tubulaire ouverte
Palpieux 0,5 1,0 0,5 1,0
Pieux H 0,5 1,0 0,75 1 ,0
Palplanches 0,5 1,0 0,3 0,5
-
- 28/84 -
Conception
Distance max entre pieux :
Charge linaire de calcul au niveau des fondations (kN/m) Nombre de niveaux Toiture lourde Toiture lgre
1 42.31 33.98
2 63.87 55.54
3 85.43 77.11
Radier Dimensions minimales :
avec l distance entre axes des poteaux/murs perpendiculaires aux nervures
avec l distance entre axes des poteaux/murs parallles aux nervures
Radier dpaisseur de 40 cm :
En trave, les armatures infrieures :
As > 3.45cm pour le fontis de diamtre 4 mtres,
As > 4.6cm pour le fontis de 5 mtres
Choisir la valeur max correspondante de la section darmatures [cm] Nombre de
niveaux Trave Sous murs
Arm. Sup. (cm) en
fonction du
diamtre du fontis
N Arm. Sup Arm. Inf. 2 m 3 m 4 m 5 m
1 5.66 7.01 7.27 11.56 16.39 21.85
2 7.62 9.45 10.9 17.39 24.77 33.37
3 9.62 11.96 14.7 23.66 34.24 47.47
-
- 29/84 -
Dallage
Il est recommand de concevoir le dallage comme un plancher arm.
Lpaisseur minimale est prise gale 15 cm.
La distance entre joints doit tre suprieure ou gale deux fois le diamtre du fontis.
Les prescriptions prcises au paragraphe 4.5.6 doivent tre respectes (plancher bas ou sur vide sanitaire).
M
u
r
s
d
e
s
o
u
b
a
s
s
e
m
e
n
t
Les murs de soubassement doivent tre raliss en bton arm partir de la fondation jusquau premier niveau des chanages horizontaux.
Les armatures sont prsentes dans lannexe du rapport.
-
- 30/84 -
P
l
a
n
c
h
e
r
b
a
s
/
V
S
Liaisons La liaison aux lments de structures est assure par les armatures existantes ou ajoutes, continues ou en recouvrement, dispose dans ou entre les composants (joints) ou/et dans la table de compression ventuelle.
Le plancher doit comporter dans la zone courante une section dacier minimale de 0,6 cm/ml dans chacune des deux directions (section dfinie sur la base dun acier B 500A au minimum). Lespacement entre armatures ne doit pas excder :
- 25 cm dans le cas des planchers poutrelles et entrevous non rsistants,
- 33 cm dans tous les autres cas.
Dans les deux directions du plancher, toutes les armatures doivent tre prolonges pour tre ancres dans les chanages.
Recouvrements/ancrages :
- soit 50
- soit au moins 3 soudures/mtre (treillis soud)
1. liaisons dans le sens porteur du plancher (armatures des lments ou ajoutes)
2. liaisons en rive de plancher sur le chanage
3. liaisons en rive de plancher sur un lment de contreventement
4. liaisons en rive de plancher sur un lment de contreventement. Ce type de liaison peut galement tre assur par le treillis soud de la table de compression
5. treillis soud de la table de compression ventuelle
6. armatures de couture ventuelles (triers dans les joints, grecques ou treillis raidisseurs aux extrmits)
7. armatures de maintien des poteaux de rive
-
- 31/84 -
Plancher
poutrelles
paisseur minimale : 4cm
l
m
e
n
t
s
s
e
c
o
n
d
a
i
r
e
s
/
n
o
n
s
t
r
u
c
t
u
r
a
u
x
E
n
c
a
d
r
e
m
e
n
t
d
e
b
a
i
e
s
Ouvertures
excdant
1 m
Elles doivent tre encadres, sur leur pourtour, par une section darmatures minimale quivalente 2HA8.
-
- 32/84 -
E
s
c
a
l
i
e
r
s
Les limons ou voles des escaliers doivent tre relis aux planchers ou semelles de fondations.
Il faut viter :
- les escaliers en vote,
- les escaliers avec crmaillre,
- les escaliers hlicodaux
- les escaliers marches en consoles encastres dans un mur en maonnerie,
-
- 33/84 -
C
o
n
d
u
i
t
e
d
e
f
u
m
e
Du fait de linclinaison possible du btiment lors de la survenance du fontis, et des sollicitations induites sur la souche, les chemines doivent systmatiquement tre pourvues de raidisseurs mtalliques situs chaque angle du terminal (les souches peuvent tre aussi munies de haubanage).
La mise en place de ceintures en plat en acier est recommande.
Les conduits de fume doivent tre adosss aux murs intrieurs sans affaiblir la section rsistante du mur.
A lintrieur de la construction, les conduits doivent tre liaisonns la charpente et chaque plancher par des attaches mtalliques. Afin de rduire llancement des souches, il est fortement recommand dimplanter les chemines proximit du fatage (notamment en cas de forte inclinaison de la toiture).
-
- 34/84 -
C
l
o
i
s
o
n
s
Les cloisons de distribution doivent tre fixes aux structures principales (murs, planchers,) par des attaches et des cadres (potelet par exemple au bord libre). Les portes lourdes ou en matriaux fragiles (par exemple en verre) doivent tre attaches aux cadres ou aux chanages.
-
- 35/84 -
GUIDE DE DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES POUR LE BTI NEUF
SITU EN ZONE DALA DE TYPE FONTIS DE NIVEAU FAIBLE
-
- 36/84 -
-
- 37/84 -
1 - OBJET DE LETUDE
1.1 - Contexte et objectifs Les problmes poss par les risques dala fontis dans les bassins miniers ont conduit dfinir des dispositions constructives pour le calcul et le dimensionnement des ouvrages de btiments, dispositions pouvant tre prescrites ou recommandes dans les Plans de Prvention des Risques Miniers (PPRM). Une tude sur la vulnrabilit des btiments existants vis--vis du fontis a dj t mene par le CSTB, afin destimer les niveaux de risque en fonction des caractristiques de lala fontis, essentiellement dfini par le diamtre du fontis. La prsente tude se propose dtendre les prcdentes analyses au comportement des btiments neufs en cas de perte dappuis. Le prsent rapport dveloppe les investigations et conclusions pour les constructions neuves dans les communes soumises des alas fontis essentiellement o le diamtre reste limit 3 m (pour la classe dintensit limite). Le rapport aborde galement le cas de fontis de diamtre suprieur (allant jusqu 5m), mais il sera vu que cela est beaucoup plus exigeant en termes de dispositions et de prcautions (murs en bton ncessaires, densit leve des semelles sous murs, vrification dtaille du comportement global et de la stabilit, descente de charge bien dfinie, ).
1.2 - Contenu de ltude
Les recommandations auxquelles la prsente tude a conduit portent sur des paramtres simples identifier et ayant un impact significatif sur la scurit des btiments situs en zones de fontis minier. Ces paramtres concernent les rgles dimplantation ainsi que les dispositions constructives en matire de bti (gros uvre, seconde uvre). Les corps dtat techniques tels que le chauffage, la VMC et llectricit ne sont pas viss ici.
Le choix des btiments a t effectu selon un certain nombre de critres visant le caractre reprsentatif de ces btiments. Les types de btiments retenus sont supposs respecter les rgles de construction en vigueur en France : les normes franaises, les DTU (et les Avis Techniques) rgissant notamment les modes de mise en uvre de techniques de construction, et les rgles en vigueur de conception et de calculs (Eurocode 2 pour les structures en bton arm, Eurocode 3 pour les structures mtalliques et Eurocode 6 pour les structures en maonnerie). En particulier, les btiments courants sont supposs reposer sur des fondations en bton arm et constitus dune superstructure disposant, minima, de chanages horizontaux et verticaux.
Les ouvrages exceptionnels ou particuliers ne font pas partie de la prsente tude.
Les niveaux associs lala fontis sont indexs sur un seul paramtre : le diamtre du fontis (fourni par GEODERIS) et laction provoque par cet ala est considr comme statique. Il convient de noter que la prsente tude a examin les cas o les diamtres de fontis nexcdent pas 5 mtres. Au-del de cette limite, le comportement des ouvrages est trs fortement tributaire des dispositions particulires adoptes pour la construction et trs sensible aux dimensions des fontis. De ce fait, lorsque les diamtres de fontis susceptibles de se produire dpassent 5 mtres, les dispositions du prsent guide ne sont plus applicables et il devient ncessaire de faire procder, par un bureau dtudes spcialis, une tude particulire de louvrage concern vis--vis des diamtres de fontis attendus.
2 - ELEMENTS SUR LA SECURITE DU BATI - APPROCHE CODIFIEE
La conception dun btiment en zone dala fontis doit permettre la structure de ce btiment de prsenter une robustesse suffisante vis--vis des diverses actions susceptibles de solliciter la structure. Selon la situation du projet, diffrentes approches de conception peuvent tre retenues. Ladoption dune mthode de conception
-
- 38/84 -
dpend de la stratgie retenue pour assurer au btiment une robustesse suffisante (supporter certaines dtriorations sans seffondrer).
Il convient qu'un btiment rsiste une action accidentelle au moins pendant la dure ncessaire lvacuation des personnes. Des niveaux plus levs de scurit peuvent tre requis pour les btiments destins la manipulation de matires dangereuses, la fourniture de services indispensables ou bien pour des raisons de scurit nationale (NF EN 1991-1-7). Notons que ces exigences sont trs gnrales et sont respectes moyennant ladoption de dispositions constructives et dun dimensionnement des structures selon des critres particuliers chaque type de construction.
Pour ce qui concerne le prsent guide, les dispositions qui y sont proposes conduisent un niveau de scurit comparable celui prsent par une structure dimensionne classiquement, en-dehors de tout ala de type fontis. En clair, le risque supplmentaire prsent par lala fontis est ici pris en charge par les dispositions particulires dcrites dans la suite du prsent guide et les objectifs en termes de performances structurale sont maintenus leur niveau habituel. Notons toutefois que ces dispositions ont fait lobjet de choix constructifs, et que dautres dispositions pourraient tre retenues pour autant quil soit dmontr quelles conduisent un niveau de scurit au moins gal.
2.1 - Structures simples et structures complexes
La conception dun btiment dpend de la situation du projet. La norme NF EN1991-1-7 propose des classes de consquences des btis. Ces classes permettent de dfinir une hirarchie dans les stratgies retenir pour les mises en scurit vis--vis des actions de type accidentel.
Tableau 2.1: Extrait de la norme NF EN1991-1-7 : Actions accidentelles
Classes de consquences
Exemple de catgorisation du type et de lusage d'un btiment
1
Les maisons individuelles ne dpassant pas quatre niveaux.
Les btiments agricoles.
Les btiments peu frquents, condition qu'aucune partie du btiment ne se situe une distance d'un autre btiment, ou d'une zone frquente, infrieure une fois et demie la hauteur du btiment.
2a
Groupe risque infrieur
Les maisons individuelles ne dpassant pas cinq niveaux.
Les htels ne dpassant pas quatre niveaux.
Les appartements et autres btiments rsidentiels ne dpassant pas quatre niveaux.
Les immeubles de bureaux ne dpassant pas quatre niveaux.
Les btiments industriels ne dpassant pas trois niveaux.
Les locaux de vente au dtail ne dpassant pas trois niveaux de moins de 1000 m de surface de plancher chaque niveau.
Les btiments ducatifs un seul niveau.
Tous les btiments ne dpassant pas deux niveaux dans lesquels le public est admis et dont la surface de plancher est infrieure ou gale 2000 m chaque niveau.
2b Les htels, immeubles et autres btiments rsidentiels de quatre niveaux au
-
- 39/84 -
Groupe risque suprieur
minimum et quinze au maximum.
Les btiments ducatifs entre un et quinze niveaux.
Les locaux de vente au dtail compris entre trois et quinze niveaux.
Les hpitaux ne dpassant pas trois niveaux.
Les immeubles de bureaux compris entre quatre et quinze niveaux.
Tous les btiments dans lesquels le public est admis et dont la surface de plancher est comprise entre 2 000 et 5 000 m chaque niveau.
Les parkings ne dpassant pas six niveaux.
3
Tous les btiments dfinis ci-dessus en Classe 2 qui sont en dehors des limites fixes en termes de surface et de nombre de niveaux.
Tous les btiments ouverts un large public.
Les stades recevant plus de 5 000 spectateurs.
Les btiments qui abritent des substances ou des procds dangereux.
Pour les besoins de cette tude, il sest rvl utile de diviser les structures en deux grandes classes : les structures dites simples et les structures dites complexes .
Ces notions dpendent non seulement de la constitution de la superstructure, mais galement de linteraction entre celle-ci et les caractristiques du fontis. A titre dexemple, une structure peut tre compose dlments simples (en gomtrie et en fonctionnement mcanique : poutres, poteaux, etc.), mais en cas de fontis, le fonctionnement densemble structure-fontis conduit des modes de sollicitations combines du fait de la modification des conditions aux limites (perte partielle dappuis, adaptation, etc.). Des analyses avances peuvent donner les dispositions particulires et les prescriptions ncessaires dans ce type de cas. Dans cet esprit, les critres permettant de classer une structure en simple ou complexe sont les suivants :
Gomtrie de louvrage : en plan et en lvation. Si le btiment est irrgulier soit en plan soit en lvation, la structure est classe en structure complexe et, dans ce cas, des analyses avances sont ncessaires. Les critres de rgularit peuvent tre ceux de lEurocode 8. Ils sont prsents ci-aprs dans le paragraphe Critres de rgularit des structures .
Rpartition des porteurs verticaux : vu le caractre local du fontis, une rpartition non rgulire des porteurs verticaux donne des rsultats trs diffrents par rapport aux cas courants (par exemple si la distance entre les murs dpasse 5m, prsence excessive des poteaux un endroit, )
Matriaux constitutifs des structures porteuses : Les matriaux courants sont le bton, lacier, le bois et la maonnerie. En cas dutilisation dautres matriaux (composites, prcontrainte, collaboration mixte, etc.), des calculs plus prcis sont ncessaires.
Dispositions particulires contre lala fontis : tirants, renforcements, etc. Des solutions particulires conduisent souvent des analyses complexes (par exemple renforcement par des bandes composites colles, disposition des tirants en profils dacier, etc.).
Combinaison prendre dans le cas de lala fontis : en fonction des structures et de la prsence des autres actions (vent, sisme, ), des combinaisons spciales peuvent conduire des configurations de charges particulires.
-
- 40/84 -
Les lments spcifiques (comme les lments supports des machines, des rservoirs de stockage, poutre de grande hauteur, ) exigent des tudes particulires.
Tous les btiments non associs la classe 1 de consquences selon le tableau prcdent ncessitent des analyses spcifiques pour valuer le risque encouru en cas dala fontis, mme de faible niveau. Dans de tels cas, la consultation dun bureau dtudes est indispensable.
2.2 - Critres de rgularit des structures
En classe 1 de consquences, les ouvrages peuvent tre simples ou complexes . Dans ce qui suit sont prciss les critres permettant le classement en simple .
2.2.1 - Configuration en plan
La structure du btiment doit tre dispose en plan de manire approximativement symtrique par rapport deux directions perpendiculaires du btiment. La distance de deux murs les plus loigns selon une direction ne doit pas tre infrieure aux de la dimension du btiment dans cette direction.
La configuration en plan doit tre compacte. La plus grande dimension ne doit pas dpasser deux fois la plus petite dimension (0,5 A/B 2).
Les retraits par rapport au polygone convexe circonscrit au plancher ou la charpente faisant office de diaphragme doivent respecter les conditions suivantes (pour chaque niveau) :
o Le nombre maximal de retraits est de 3,
o Aucun des retraits ne peut excder 10% de la surface du plancher.
A noter que les balcons et loggias doivent tre inclus dans le contour du plancher et que la vrification doit tre effectue au niveau de chaque diaphragme.
-
- 41/84 -
Il doit y avoir au minimum deux murs parallles dans chaque direction principale du btiment. La distance maximale entre deux murs principaux successifs dans une direction ne doit pas dpasser 5 m.
A noter que deux murs peuvent tre considrs comme parallles, si langle entre leurs plans ne dpasse pas 15.
Figure 2.1: Rpartition des murs
2.2.2 - Configuration en lvation
Tous les porteurs verticaux doivent tre continus de la fondation jusqu la toiture.
Lorsque louvrage prsente de retraits :
- dans le cas de retraits successifs maintenant une symtrie axiale, le retrait un niveau quelconque ne doit pas tre suprieur 20 % de la dimension en plan du niveau infrieur dans la direction du retrait ;
- dans le cas de retraits non symtriques, de chaque ct, la somme des retraits de tous les niveaux ne doit pas tre suprieure 30 % de la dimension en plan au premier niveau au dessus des fondations ou au dessus du sommet d'un soubassement rigide et chaque retrait ne doit pas excder 10 % de la dimension en plan du niveau infrieur.
-
- 42/84 -
Lcart entre les surfaces des divers planchers du btiment ne doit pas excder 20 %. Les planchers hauts de sous-sol est considr comme un niveau, mais le plancher sur vide sanitaire ainsi que les dallages ne sont pas pris en compte dans cette vrification.
2.3 - Stratgies ventuelles prendre pour attnuer le risque
Lorsque le fontis survient, il y a modification des contacts existants entre la construction et le sol. Certaines zones de contacts sont perdues, des redistributions ont lieu. Pour maintenir la construction en quilibre, les charges de la superstructure transmises au premier niveau de louvrage doivent tre redistribues aux parties encore en contact avec le sol. Deux stratgies peuvent tre retenues, pour assurer cette redistribution dans de bonnes conditions :
- soit on rigidifie le premier niveau de louvrage (fondations, radiers, rez-de-chausse, murs de soubassement, ). Dans cette approche, on considre que les superstructures reposent sur une base rigide et elles sont dimensionnes de manire normale. La base doit tre rigide par rapport aux autres niveaux afin dassurer lquilibre.
- soit on suit les recommandations de la norme NF EN1991-1-7 (actions accidentelles). Louvrage doit comporter des tirants horizontaux et verticaux (ventuellement inclins), lintrieur ainsi quen priphrie. Les ancrages doivent tre suffisants pour quilibrer les sollicitations dues aux redistributions.
-
- 43/84 -
Pour les structures ossatures, les tirants horizontaux sont disposs chaque plancher et au niveau de la toiture, dans deux directions orthogonales. Ils peuvent tre constitus de barres en acier lamin, darmatures mtalliques dans le bton des dalles de planchers, ou bien des combinaisons de ces deux types.
Pour les structures murs porteurs, les tirants horizontaux peuvent faire office de chanages.
Les tirants verticaux doivent lier tous les poteaux, les murs en continu de la fondation jusqu la toiture. Pour les structures ossatures, les poteaux doivent tre lis dautres structures hors fontis par des tirants ou une chane structures-tirants. Pour les structures murs porteurs, les tirants sont incorporer en priphrie de ces murs.
3 - DEMARCHE GENERALE DANALYSE ET DE DIMENSIONNEMENT
3.1 - valuation de lala par reconnaissance du sol et du sous-sol Les tudes sur la vulnrabilit de lala fontis sont peu abordes dans le cadre de lvaluation des risques miniers du fait du caractre local du fontis. Linfluence des fontis sur les btiments nest pas une action couramment prise en compte dans la conception des ouvrages. Le schma de calcul des lments structuraux dpend non seulement de la gomtrie du fontis, mais galement des caractristiques mcaniques du sol supportant les fondations. En principe, on ne peut pas convenablement valuer le risque en se basant uniquement sur les caractristiques en surface du fontis, car il peut y avoir volution au fil du temps des caractristiques du fontis et du sol. Lanalyse est complexe mener lorsque le fonctionnement mcanique des structures est modifi du fait de la survenance du fontis (par exemple, les moments flchissants dune semelle de fondation qui peuvent changer de signe en cas dapparition dun fontis).
Le guide mthodologique relatif aux Plans de prvention des Risques Miniers (PPRM) prsente les diffrents mcanismes lorigine de lapparition dun fontis (rupture de piliers, effondrements dune tte de puits, remonte de vote jusquen surface) ainsi que les modalits dvaluation de lala, en particulier lintensit du phnomne qui dpend directement du diamtre du fontis susceptible de se produire. Le guide rappelle galement que les consquences prvisibles dun ala fontis sur la scurit des biens et des personnes dpendent principalement des dimensions du fontis. Ces mcanismes ont lieu souvent dans des zones mal dfinies (tudes de reconnaissance du sol insuffisantes, voire inexistantes), et le comportement des structures peut difficilement tre prvisible, du fait de cette mconnaissance.
Dans ce contexte, la reconnaissance du sol et du sous-sol consiste fournir des informations sur les points suivants :
- La stabilit du fontis : La gomtrie du fontis est un paramtre essentiel pour le schma danalyse ainsi que pour les conditions aux limites appliquer aux structures du bti. Dans les sols rigides, la formation de la vote au-dessus des galeries minires concerne un volume de sol rduit. Cependant, linfluence du fontis dpasse la zone de leffondrement. Le niveau des eaux dans le sol constitue galement un lment susceptible dlargir la zone dinfluence (charriage des particules de sol et largissement de la cavit initiale).
- La rigidit du sol : dans la zone voisine du fontis, la rigidit du sol est modifie (diminution de la compacit). Cette modification a une influence significative sur linteraction sol/structure. A titre dexemple, pour les fondations trs rigides, les contraintes rparties et donc les tassements sont plus rguliers (proches dune rpartition linaire). Les efforts internes dans les structures qui servent au dimensionnement sont plus simples dterminer dans ce cas. Pour les fondations souples, linteraction est plus complique sil y a des zones de dcollement (dfaut de contact entre le sol et la structure), daffaiblissement, etc. Mme laide doutils de calcul
-
- 44/84 -
avancs, il ne sera pas possible de modliser exactement le phnomne physique si lon ne dispose pas de donnes prcises sur le sol.
La rsistance du sol : lorsque lon connat la rigidit du sol sous lemprise du btiment, on peut dterminer assez prcisment ltat de contraintes du sol. La rsistance est un facteur dterminant de lanalyse.
3.2 - Principes gnraux de conception pour les ouvrages complexes
3.2.1 - Prise en compte de laction fontis dans la conception des ouvrages
Le seul paramtre retenu pour le fontis est son diamtre. Un fontis est considr comme un puits infiniment profond de diamtre dfini.
Les caractristiques mcaniques du sol en dehors de lemprise du fontis sont considres inchanges. Le diamtre est donc dtermin par le plus petit cercle entourant le fontis sur les parties non tasses.
Laction de lala fontis est prise comme une action statique accidentelle. Dans ces conditions, lanalyse est effectue selon les codes de calcul en vigueur (Eurocodes). La combinaison considrer en situation de projet accidentelle est formalise par lexpression suivante :
O :
Gk,j est laction permanente applique (poids propre et quipements fixes) P est laction variable principale (exploitation, climatique, etc.) Q est laction variable daccompagnement et sont des coefficients rducteurs destins tenir compte de la faible probabilit quont
plusieurs actions variables datteindre simultanment leur valeur maximale
A est laction (accidentelle) de lala fontis
Dans les modles de calcul, laction du fontis est prise en compte comme une perte dappuis. Les structures doivent rsister aux sollicitations issues du nouvel tat dquilibre. En principe, il y aurait lieu deffectuer un balayage de toutes les positions possibles du fontis sous le btiment pour obtenir lenveloppe des sollicitations considrer dans le dimensionnement. En pratique, on choisit les positions les plus dfavorables. Les coefficients partiels de scurit G , Q lis aux actions sont choisis en fonction des caractres favorables ou dfavorables vis--vis du fontis. Gnralement, pour la stabilit globale de louvrage (tat limite EQU) :
- dans la zone de fontis : G = 1.35 et Q = 1.5
- hors zone de fontis : G = 1 et Q = 0
Ces coefficients G et Q sont des coefficients de scurit destins tenir compte de limprcision avec laquelle les
valeurs des charges appliques sont connues.
3.2.2 - Fondations
3.2.2.1 - Principes gnraux de justification Les fondations doivent tre dimensionnes selon les Fascicules 62 et 67 du CCTG, en respect de lEurocode 7 et tous les autres Eurocodes concerns (par exemple Eurocode 2 pour le bton arm).
En gnral, il faut tenir compte des caractristiques mcaniques modifies du sol (baisse de rsistance et de rigidit, cause de la diminution de la compacit dans la zone avoisinant le fontis). Ceci est caus par la perte
-
- 45/84 -
partielle dappuis (le bulbe de contraintes dans le sol est partiellement perdu). Des modles avancs sont ncessaires pour rexaminer le module de compression du sol qui affecte la raction au niveau de la fondation.
Les charges excentres peuvent provoquer des moments de torsions dans les semelles lorsquil ny a plus de raction du sol.
Il convient de faire varier la position dun fontis diamtre dfini, pour identifier la position plus dfavorable, cest--dire celle conduisant une valeur maximale de la sollicitation en combinant toutes les situations possibles.
la semelle est considre comme une poutre pose sur une base lastique continue. Dans la zone de fontis, la raction est nulle.
Figure 3.1: Schma de la semelle reposant sur un sol lastique, avec perte d'appuis au droit du fontis
Figure 3.2: Exemple denveloppes des efforts internes pour le dimensionnement
Le ferraillage est calcul partir des moments flchissant et des efforts tranchant selon lEurocode 2.
La section dacier dans la semelle quilibre la traction ventuelle.
3.2.2.2 - Solutions constructives amliorant le comportement des fondations
Les murs infrieurs de la construction (ceux du niveau reposant sur le sol) peuvent tre conus solidaires de la semelle sur laquelle ils reposent. Ceci permet dobtenir une section de la semelle en T renvers, permettant de surcrot dconomiser sur les armatures de semelles (plus grande inertie de la semelle).
-
- 46/84 -
Figure 3.3: Amlioration du comportement de la fondation
On peut galement disposer des tirants verticaux (prvus pour fonctionner en suspentes) pour transmettre les efforts des extrmits vers la zone milieu de la semelle, qui rsiste mieux au fontis. Lorsque le fontis et donc des dplacements excessifs apparaissent lextrmit de la semelle, les tirants vont quilibrer les tractions. Le tirant provoque des moments de signe contraire ceux causs par le fontis. Les moments rsultants sont alors plus faibles.
Figure 3.4: Principe de disposition des tirants
Une autre solution consiste mettre des tirants passifs en combinaison avec des tirants prcontraints. Les semelles peuvent tre prcontraintes galement. Le travail densemble des tirants-murs prcontraints-semelles forme un systme rigide vis--vis du fontis.
-
- 47/84 -
Figure 3.5: Combinaison des solutions
3.2.2.3 - Points particuliers
Dans le cas de poutres secondaires sur la semelle ou au pied des poteaux, il y a application dune charge ponctuelle qui conduit le plus souvent un effort tranchant important. Un dfaut de portance sous la semelle a tendance augmenter la valeur de cet effort tranchant. Dans ce cas, il faut prvoir des barres releves 45 ou des suspentes permettant le soulagement et le relevage de cet effort tranchant.
Solution 1 : Barres releves Solution 2 : Cadres supplmentaires
3.2.3 - Murs
Le principe de calcul dun mur est prsent dans la figure 3.6. En gnral, le mur est charg verticalement et horizontalement. Les charges verticales en tte du mur doivent tre transmises jusqu la fondation selon langle de transfert de charge (voir la figure 3.7). Cet angle est fonction de la nature du matriau constitutif du mur. On retient habituellement 60 pour les maonneries et 45 pour le bton.
-
- 48/84 -
Figure 3.6: Exemple de calcul d'un mur en maonnerie
Figure 3.7: Angles de transfert des charges verticales
Les murs peuvent tre dimensionns laide dun modle bielles-tirants. Les bielles sont des lments en compression et les tirants sont des lments en traction. Les bandes du mur jouent le rle des bielles, donc avec une rsistance en compression qui est fonction du matriau du mur. Les tirants doivent tre matrialiss par des armatures en acier. Plusieurs situations peuvent se prsenter, et le fonctionnement global peut varier :
- si le mur est arm, les tirants sont orients selon les directions du ferraillage et la force dans les tirants sert calculer la section dacier ncessaire.
- si le mur est chan, la force dans les tirants reprsente la traction dans les chanages, donc sert dimensionner les chanages.
- si le mur nest pas arm ni chan, il ne peut transmettre quune partie de la charge verticale au sol dassise selon langle de transfert. La fondation doit alors supporter les parties situes laplomb du fontis.
-
- 49/84 -
Figure 3.8 : Exemple d'un schma des bielles-tirants d'un mur
Par rapport au dimensionnement habituel, la prise en compte du fontis conduit prvoir un renfort supplmentaire vis--vis des charges verticales. La figure 3.9 prsente lapplication du modle bielles-tirants en cas de fontis situ gauche du mur, sur la figure. La traction calcule dans le tirant permet de dterminer la section dacier ncessaire pour les barres releves.
Figure 3.9: Exemple d'un renfort l'extrmit par barres releves
Il est recommand de ne pas prvoir de grandes ouvertures proches des extrmits des murs en raison de la concentration de contraintes que lon obtient dans ce cas. Pour des murs en maonnerie, le renfort peut tre un cadre en bton arm. Pour les murs en bton arm, des barres releves sont prfrables.
Figure 3.10: Exemple d'un renfort d'une ouverture
-
- 50/84 -
Figure 3.11: Exemple de ferraillage d'un mur avec renfort d'ouverture
3.2.4 - Planchers
Le principe de conception des planchers est de disposer les tirants horizontaux et verticaux essentiellement en priphrie pour transmettre des charges en cas de fontis des zones extrmes la zone centrale. La figure 3.12 illustre ce principe. Les tractions dans les tirants sont dtermines partir dune analyse dtaille de toutes les positions dfavorables du fontis. Les tirants peuvent tre des barres dacier, des armatures dans les murs, les poutres ou les chanages.
Figure 3.12: Disposition des tirants horizontaux et verticaux pour transmettre des charges
La disposition des tirants est fondamentale pour une bonne rpartition des charges. Il est essentiel que les tirants forment un rseau spatial rgulier et ferm.
Il faut galement vrifier les dplacements diffrentiels aux appuis des planchers pour assurer ltat limite de service. Il faut donc bien liaisonner les planchers sur la priphrie du btiment. En effet, les traves de rive sont plus vulnrables vis--vis des mouvements, surtout pour les planchers poutrelles et entrevous.
armatures d ancrage
plancher
Figure 3.13: Armatures d'ancrage aux bords des planchers
Les planchers en bton prcontraint sont recommander en raison de leur poids rduit par rapport aux planchers en bton arm, toutes choses gales par ailleurs.
Les planchers champignons sont viter dans les cas de lala fontis du fait des charges ponctuelles quils occasionnent. En cas de fontis, leffort de poinonnement dans la dalle de plancher doit tre rvalu. Ceci exige des analyses locales particulires et des calculs spcifiques dtaills.
-
- 51/84 -
3.2.5 - lments non structuraux Les lments non structuraux des btiments (par exemple garde-corps, murs rideaux, cloisons, etc.) peuvent, en cas de chute, exposer les occupants des risques. Ils peuvent galement affecter les structures principales et, partant, la stabilit du btiment. Ils doivent donc faire lobjet de prcautions particulires visant liminer les risques cits.
Une manire simple de traiter le problme est de concevoir les lments structuraux comme mcaniquement indpendants de la structure principale.
A titre dexemple, il faut veiller ce que les cloisons de distribution ne puissent pas tre charges par le plancher situ au-dessus, au cas o ce dernier viendrait flchir. Il faut galement viter les bords libres des cloisons (risque de basculement en cas du fontis).
Figure 3.14: Renfort dune cloison
4 - DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES POUR LES MAISONS REGULIERES
Les dispositions constructives proposes ci-aprs en matire durbanisme (dans les implantations et voisinages) et de conceptions douvrages (les matriaux, formes, dimensions, fondations, superstructures, lments non structuraux) ont t tablies en tenant compte du savoir-faire et des pratiques courantes constates en France dans la ralisation des ouvrages. Elles peuvent, dans certains cas, concerner directement la stabilit de louvrage, mais elles visent galement, pour certaines, lamlioration du comportement de louvrage vis--vis de lala fontis.
4.1 - Implantations et voisinage
Le fontis modifie localement le sol non seulement sous le btiment mais galement dans les zones voisines. Il est donc important de veiller aux conditions dimplantation et de voisinage lorsque lon examine les conditions de scurit dun btiment situ en zone dala fontis.
Recommandations :
La construction ne doit pas tre trop prs dun rebord de crte et dun pied dun talus dont la pente est suprieure 50%. La distance minimale respecter est deux fois la hauteur du talus si le btiment est situ en amont du talus et une fois la hauteur si le btiment est situ en aval (figure 4.1).
-
- 52/84 -
Figure 4.1: Implantation des ouvrages avoisinants d'un talus
Les constructions accoles sont possibles si elles sont lies structuralement entre elles. Dans le cas contraire, une distance minimale gale la hauteur de la plus grande est mnager entre les constructions.
La proximit dun lment lanc (arbre, mat, lampadaire, etc.) nest pas recommande. La distance minimale pour la scurit du btiment est gale la hauteur de cet lment (figure 4.2).
Figure 4.2: Implantation de l'ouvrage proche d'un objet vulnrable au fontis
4.2 - Matriaux
Les matriaux utiliss doivent prsenter des performances de rsistance et un niveau de durabilit largement prouvs. Cela suppose quils doivent :
- tre conformes, pour ceux relevant du domaine traditionnel, aux documents normatifs en vigueur (DTU et Normes NF ou EN) ;
- relever de lAvis Technique pour les matriaux et procds innovants.
Par ailleurs, les matriaux doivent satisfaire des exigences de caractristiques minimales, afin dviter une dtrioration prmature des performances mcaniques de louvrage.
-
- 53/84 -
Ces considrations conduisent tablir les prescriptions et recommandations suivantes :
4.2.1 - Bton
4.2.1.1 - Sable
Prescription :
Le sable de rivire doit tre lav.
Recommandations :
Le sable de mer nest pas recommand car il ncessite un lavage indispensable leau douce afin dviter la corrosion prmature des armatures mises en place dans le bton.
Le sable de pouzzolane, compte tenu de sa forte porosit, ncessite un mouillage pralable son utilisation. Cette prcaution est rendue ncessaire afin dviter quil nabsorbe leau de gchage utile lhydratation du ciment.
4.2.1.2 - Gravillons
Recommandation :
Pour le bton de structure, les gravillons utiliss doivent tre de granulomtrie 5/15.
4.2.1.3 - Bton prt lemploi
Prescriptions :
En cas de bton prt lemploi, la rsistance caractristique minimale du bton la compression 28 Jours doit tre de 25 MPa (il convient alors de demander du BCN B 25).
Pour les ouvrages de faibles paisseurs, la consistance demande doit tre trs plastique (au sens de la Norme NF P 18-305) afin dobtenir une mise en place du bton optimale. Dans ce cas dutilisation, lajout deau sur chantier est proscrire.
4.2.1.4 - Bton fait sur chantier
Prescription :
Le dosage minimal en ciment doit tre de 350 kg/m3.
4.2.1.5 - Armatures pour bton
Prescriptions :
Les aciers utiliss pour constituer les armatures de bton doivent tre haute adhrence, de nuance Fe E 500 (limite lastique 500 MPa) et disposer dun allongement garanti sous charge maximale dau moins 5%.
4.2.2 - Aciers pour charpente mtallique
Prescription :
Les aciers utiliss pour la construction mtallique doivent disposer dune nuance minimale de Fe E 235 (limite lastique 235 MPa).
4.2.3 - lments de maonnerie Les lments de maonnerie peuvent tre pleins ou creux. Ils peuvent tre :
- en blocs pleins de bton courant ou de bton cellulaire,
- en blocs perfors de bton perforations verticales,
-
- 54/84 -
- en blocs creux en bton courant,
- en briques creuses de terre cuite perforations horizontales,
- en briques pleines de terre cuite,
- en blocs perfors de terre cuite perforations verticales,
- en pierre naturelle ou manufacture.
Prescriptions :
Les blocs pleins ou assimils doivent avoir une paisseur minimale de 15 cm.
Les lments prsentant des fissures ou des paufrures significatives (pouvant nuire la rsistance) sont systmatiquement retirer des lots en phase de construction.
Recommandations :
Les blocs perfors sont assimils des blocs pleins aux deux conditions suivantes :
- disposer de perforations verticales perpendiculairement au plan de pose ;
- avoir une rsistance suprieure 12 MPa.
Les blocs creux doivent comporter une cloison intermdiaire oriente paralllement au plan du panneau et disposer dune paisseur minimale de 20 cm.
Les lments de bton doivent rpondre aux rsistances minimales suivantes :
- 6 MPa pour les blocs creux de 20 cm dpaisseur (B60 ou B80)
- 12 MPa pour les blocs pleins ou perfors de 15 cm dpaisseur (B120 ou B160)
Les lments de briques de terre cuite doivent rpondre aux rsistances minimales suivantes :
- 6 MPa pour les briques creuses de terre cuite de 20 cm dpaisseur (BCTC 20 60 et BCTC 20 -80)
- 6 MPa pour les briques pleines en blocs perfors de terre cuite de 20 cm dpaisseur minimale (BPTC 20 60, par exemple)
- 12 MPa pour les blocs perfors de terre cuite de 15 cm dpaisseur (BPTC 15 120 et BPTC 15 150).
4.2.4 - Mortier de jointoiement Prescriptions :
Les grains de sable, constitutifs du mortier, ne doivent pas excder 5 mm.
Lpaisseur des joints ne doit pas tre infrieure 15 mm.
-
- 55/84 -
Recommandations :
Le mortier utilis pour le jointoiement doit tre aussi plastique et souple que possible.
Le liant du mortier doit tre charg en chaux afin de confrer une souplesse aux pans de maonnerie.
Il est recommand de remplir les joints verticaux.
4.3 - Forme et dimensions
4.3.1 - En plan
Le plan de louvrage doit tre le plus rgulier possible. Le rapport des dimensions selon deux directions ne doit pas dpasser 2. Les formes en L, T, X, U, sont viter.
4.3.2 - En lvation
La construction en lvation doit viter tous les points vulnrables qui prsentent une concentration des contraintes. Les porteurs verticaux doivent tre continus sur toute la hauteur de la construction.
4.3.3 - Limite du nombre dtages
La limitation du nombre dtages est dduite de la limite des rsistances des matriaux en cas dala fontis, afin dassurer une redistribution convenable des charges verticales aux parties qui sont encore en contact avec le sol.
4.4 - Murs porteurs en maonnerie ou en bton, munis de chanages
4.4.1 - Murs en maonnerie
4.4.1.1 - Gnralits
Lpaisseur t du mur doit tre au moins gale 150 mm.
Lorsque le mur est maintenu au sommet, la hauteur est limite 30 t.
Recommandations :
Les murs de contreventement ne doivent pas comporter douvertures. Il est cependant admis des petites ouvertures dau plus 0.04 m. La distance minimale entre une ouverture et le bord le plus proche est gale 1 mtre.
Il est recommand de remplir les joints verticaux avec le mortier de jointoiement.
-
- 56/84 -
4.4.1.2 - Pourcentage total minimal des porteurs verticaux
Dans le cas o il existe des murs dont la longueur dpasse le diamtre du fontis major de 0.5 mtre, il faut disposer un pourcentage minimal de la totalit des surfaces prises par les porteurs verticaux dans deux directions du btiment (afin de limiter la contrainte de compression dans les bielles).
Le pourcentage total minimal des porteurs verticaux est dtermin en divisant la section (horizontale) associe aux porteurs verticaux la surface totale dun tage. La section associe aux porteurs verticaux est prise comme le produit de la longueur totale des porteurs verticaux et de lpaisseur des murs. Pour les murs, cette longueur est prise comme la longueur relle. Pour les poteaux, cette longueur est dtermine comme dans la figure 5.2 en prenant lexpression :
Figure 4.3: Dtermination de la longueur associe un poteau
Les pourcentages sont prsents dans le tableau 4.1 ci-dessous. Ce tableau est tabli pour des maonneries dont la rsistance caractristique en compression est fk = 1.84MPa. Si dans la situation relle, la rsistance caractristique de la maonnerie est diffrente de cette valeur, ce pourcentage est calcul proportionnellement aux valeurs prsentes dans ce tableau (par exemple, le pourcentage total minimal des murs en bton ayant une rsistance la compression fck = 25MPa est dtermin partir de ce tableau en divisant la valeur indique par le
Tableau 4.1: Pourcentage total des porteurs verticaux pour les murs en maonnerie en fonction du nombre de niveaux et du diamtre de fontis
NiveauxDiamtre [m] 1 2 3 1 2 3
2 2.2% 5.7% 9.1% 0.8% 4.3% 7.8%3 3.6% 9.4% 15.2% 1.4% 7.2% 13.0%4 4.4% 11.3% 18.3% 1.7% 8.6% 15.6%5 5.1% 13.2% 21.3% 1.9% 10.1% 18.2%
Toiture lourde Toiture lgre
4.4.1.3 - Chanages
4.4.1.3.1 - Dispositions gnrales
Les chanages horizontaux et verticaux doivent tre lis entre eux et ancrs aux lments du systme structural principal.
-
- 57/84 -
Afin d'obtenir une adhrence effective entre les chanages et la maonnerie, le bton des chanages doit tre coul aprs excution de la maonnerie.
Les dimensions de la section transversale des chanages horizontaux et verticaux ne doivent pas tre infrieures 150 mm.
Le pourcentage darmatures longitudinales dans la section du chanage ne doit pas tre infrieur 1% de la section de bton du chanage.
Les cadres doivent tre en HA 5 au minimum et espacs de 400 mm au maximum, autour des armatures longitudinales.
Les recouvrements doivent tre au minimum de 50 fois le diamtre des armatures soit 500 mm pour des barres HA10 et 600 mm pour des barres HA12.
4.4.1.3.2 - Chanages verticaux
Il convient de placer les chanages verticaux :
- aux bords libres de chaque lment de mur de la structure ;
- lintrieur des murs dont la longueur dpasse 1,5 mtre ;
- chaque intersection des murs.
Prescriptions :
Lorsque les chanages rgnent sur plusieurs niveaux de la construction, ils sont obligatoirement rectilignes.
La section des chanages est maintenue constante sur toute la hauteur de la construction.
Les armatures longitudinales sont rectilignes et rendues continues par recouvrement.
En partie infrieure, les chanages sont ancrs dans les fondations.
Le dcalage des joints verticaux (harpage) est conserv le long des bords verticaux du chanage.
Figure 4.4: Alignement des chanages verticaux
Pour les murs longs dont la longueur dpasse deux fois du diamtre du fontis, majore par 1.5 mtre, on distingue trois zones dans le mur : deux zones extrmes et une zone centrale. Dans les zones extrmes, la distance minimale entre les chanages est gale 1,5 mtre. Dans la zone centrale, la distance minimale entre chanages est gale 3 mtres.
-
- 58/84 -
Figure 4.5: Dfinition des zones dans un mur long en maonnerie
Pour les murs plus courts, la distance minimale entre les chanages verticaux est 1,5 mtre.
4.4.1.3.3 - Chanages horizontaux
Les chanages horizontaux doivent tre placs
- dans le plan du mur,
- au niveau de chaque plancher,
- au niveau du couronnement des combles,
- au niveau des fondations, et
- au niveau de lappui dune charpente en tte de mur, lorsquil ny a pas de plancher ce niveau.
Dans tous les cas, lespacement vertical des chanages horizontaux ne doit tre suprieur 4 mtres.
4.4.1.3.4 - Liaison des chanages
Les liaisons entre les diffrents chanages sont conues pour assurer le transfert des efforts de traction. Elles doivent satisfaire aux conditions suivantes :
- la continuit et le recouvrement des divers chanages concourant en un mme nud doivent tre assurs dans les trois directions ;
- les recouvrements doivent tre au minimum de 50 fois le diamtre des armatures ;
- les dispositions adoptes ne doivent donner lieu aucune pousse au vide.
Figure 4.6: Exemple de liaisons des chanages verticaux
-
- 59/84 -
Figure 4.7: Exemple de liaisons entre chanages horizontaux et chanages verticaux
4.4.1.3.5 - Armatures minimales dans les chanages
Les armatures minimales des chanages horizontaux et verticaux sont prsentes dans les tableaux de lannexe 3 dans les deux cas : toiture lourde et toiture lgre en fonction du nombre dtages, du pourcentage total des porteurs verticaux et du diamtre du fontis.
4.4.2 - Murs en bton banch
4.4.2.1 - Armatures minimales hors fontis
Murs de faades et/ou pignons donc extrieurs (donc lexclusion de ceux protgs par un bardage) Murs intrieurs et autres murs
AN de la norme NF EN1992-1-1.
Clauses 9.6.2 et 9.6.3
Cas des murs de 25 cm dpaisseur au plus.
Section dacier en cm2
(fyk =500 MPa) Espacement max
Section dacier en cm2 (fyk=500 MPa)
Armatures de surface sur la face externe
Horizontales : 0,96 / ml Verticales : 0,48 / ml
33 cm 50 cm
Chanages horizontaux au niveau des planchers
Plancher terrasse : 1,2 + 1,88 = 3,08 Plancher courant : 1,20
Plancher terrasse : 1,20 Plancher courant : 1,20
Chanages verticaux dextrmit libre Dernier tage : 1,20 Dernier tage : 1,20
Chanages verticaux bordant les ouvertures
0,68 0,68 sur au moins 40 cm
Chanages horizontaux bordant les ouvertures 0,80 0,80
Armatures transversales Voir 9.6.4 de lEC2-1-1 Voir 9.6.4 de lEC2-1-1
4.4.2.2 - Dispositions des chanages
La distance minimale entre les chanages verticaux est 3 mtres.
Les dispositions des chanages horizontaux pour les murs en bton banch sont les mmes que celles des murs en maonnerie.
4.4.2.3 - Armatures pour les chanages en cas de lala fontis
Les armatures minimales des chanages de murs en bton sont prsentes dans les tableaux de lannexe 3.2 du prsent guide.
-
- 60/84 -
4.5 - Fondations
4.5.1 - Semelles filantes
Les semelles filantes ne doivent pas, dans la mesure du possible, descendre plus bas que la cote hors gel (80 cm par rapport au niveau du terrain naturel).
Figure 4.8: Profondeur des semelles des fondations
Dans la mesure du possible, les charges seront rparties au mieux sur lensemble des fondations et la contrainte du sol sera la plus homogne possible.
Les fondations doivent tre dimensionnes au plus juste vis--vis de la contrainte de calcul du sol et doivent pouvoir reprendre la partie de charge engendre par la perte dappuis.
Tous les porteurs verticaux doivent reposer sur des semelles de fondations.
Les fondations doivent tre filantes et constituer un systme homogne. Dans le cas de fondations isoles, elles doivent tre relies aux autres fondations par des pontages permettant de redistribuer les charges au sol.
Les semelles des fondations doivent avoir une longueur minimale de deux fois le diamtre du fontis majore dun mtre.
Les armatures minimales des fondations sont prsentes lannexe 4 du prsent document. Dans cette annexe, on distingue les semelles sous les murs longs, o lon peut faire fonctionner le schma de vote dans le calcul des murs, et les murs courts, o toutes les charges suprieures sont transmises directement la fondation. Il y a galement les options des murs de soubassement, qui permettent aux semelles de fonctionner comme une section en T renverse (conomie darmatures).
Dans le cas des poteaux, les armatures de la semelle peuvent tre prises comme dans le cas dun mur court (car toute la charge applique sur ce poteau va tre transmise la fondation).
-
- 61/84 -
4.5.2 - Cas de fondations sur pieux reposant sur un substratum rsistant
4.5.2.1 - Rsistance dun pieu en cas de lala fontis
Lorsquil y a risque de fontis, les fondations sur pieux flottants ne sont pas recommandes, car la prsence dun fontis dont la profondeur nest pas bien dfinie rend incertaine la prise en compte du frottement latral dans les calculs. Dans le dimensionnement, la somme des rsistances de la pointe et des frottements latraux doit dpasser la charge applique en tte dun pieu (voir figure 4.9). Les frottements dpendent de la nature du sol autour du pieu.
Figure 4.9: Principe de calcul la rsistance d'un pieu
Le caractre localis et rapide du fontis provoque une inversion du sens des frottements et il conduit une diminution de la rsistance du pieu. Dans ce cas, on dfinit les frottements positif et ngatif autour du pieu. Il existe un point neutre o le frottement change de signe. Pourtant, la prsence ventuelle des cavits peut engendrer une non-continuit au niveau de ce point neutre. Par souci de scurit, dans le dimensionnement, on prendra la valeur totale du coefficient de frottement partir du point neutre jusqu la surface libre du sol (voir figure 4.10).
En cas de manque dinformations sres sur la profondeur des cavits probables, il vaut mieux prendre le point neutre associ la surface de la couche du sol rsistant. Dans cette hypothse de calcul, on suppose que le sol autour du pieu nest pas totalement inactif et le problme dinstabilit du pieu ne se pose pas. Dans le cas contraire, il faut vrifier le flambement du pieu. Les formules suivantes permettent cette vrification de manire simplifie :
- Pour les pieux bi-articuls :
- Pour les pieux trs lancs :
O k, B, EI sont respectivement le module de raction du sol, le diamtre total du pieu et la rigidit la flexion du pieu (sans tenir compte des armatures).
-
- 62/84 -
Figure 4.10: Frottements latraux positif et ngatif sur le pieu
Daprs le fascicule 62, ltat limite ultime, la charge admissible Qad dun pieu en situation accidentelle a pour valeur Qu/1,2 (Qu est la charge ultime/rsistance du pieu). La rsistance dun pieu isol est dtermine par la formule :
Qu = Qpu + Qsu O :
La charge de limite de pointe vaut Qpu = P . A . qpu avec qpu contrainte limite de pointe, dtermine par la procdure dtaille dans le fascicule 62.
La charge de limite de frottement vaut Qsu = S . P (frottement positif qsili - frottement ngatif fnli) avec qsi frottement latral limite donn par le fascicule 62, li correspond au ie tronon du pieu pour le calcul des frottements, fn = vKtan et v est la contrainte verticale dans le sol, Ktan est en fonction de la nature du terrain et type du pieu.
A et P sont respectivement la section de pointe et le primtre du pieu.
S et P : coefficients rducteurs de section de leffort de frottement latral et de pointe, prsents dans le tableau 4.2 suivant.
Tableau 4.2: Coefficients rducteurs
Argiles Sables Type des pieux
Section pleine
Tubulaire ferme 1,0 1,0 1,0 1,0
Tubulaire ouverte
Palpieux 0,5 1,0 0,5 1,0
Pieux H 0,5 1,0 0,75 1 ,0
Palplanches 0,5 1,0 0,3 0,5
-
- 63/84 -
4.5.2.2 - Dimensionnement avec la rsistance dfinie des pieux
Connaissant le type de pieux utiliss, la profondeur du substratum rsistant et le type du sol, on peut dterminer la charge admissible Qad dun pieu. Cette charge est utilise dans le dimensionnement sans tenir compte de leffet de groupe des pieux (qui favorise la rsistance par le bulbe de rpartition des contraintes dun groupe). Les pieux portent les semelles des fondations et transmettent toutes les charges au substratum. Dans le cas des maisons individuelles, ils travaillent gnralement seulement en compression. La charge applique sur la tte dun pieu est donc fonction de la charge sur les fondations, la rpartition des groupes des pieux et le nombre des pieux dans un groupe. Compte tenu de la largeur usuelle limite des semelles (environ 50 cm), on peut proposer une approche simplifie pour les pieux isols disposs sous les semelles.
Tableau 4.3: Charge linaire de calcul pu,fond au niveau des fondations (kN/m) Nombre de
niveaux Toiture lourde Toiture lgre
1 42.31 33.98
2 63.87 55.54
3 85.43 77.11
Connaissant la distance entre les pieux, les armatures des semelles peuvent tre obtenues directement dans les tableaux donns dans lannexe 4, en prenant le paramtre diamtre du fontis gal cette distance (en gnral infrieure au diamtre du fontis). La distance maximale (en mtres) entre les pieux est dtermine par :
Lexemple prsent ci-aprs illustre le principe de dimensionnement en utilisant les pieux. Dans cette approche, la profondeur de la couche de substratum rsistant est connue.
Tableau 4.4: Exemple de la rsistance d'un pieu isol
Avec cette valeur de rsistance, la distance de 1 mtre entre pieux est suffisante pour les maisons trois niveaux mme avec toiture lourde.
-
- 64/84 -
4.5.3 - Cas de radiers
On peut considrer la solution radier comme la solution la plus efficace vis--vis du risque de fontis. Certes, elle prsente linconvnient dune consommation importante de bton (pour le radier lui-mme), mais cela conduit une simplification de la conception, un allgement des dispositions puisque rien nest prvoir en superstructures, et une tenue prenne de la structure. Le radier est un plancher renvers. Le schma de calcul est celui du radier rigide permettant de rpartir les contraintes de manire quasi-uniforme sur le sol. Ces contraintes sont considres comme linaires en crivant lquilibre global du btiment.
Pour pouvoir admettre cette rpartition linaire, les dimensions minimales du radier sont les suivantes :
h1 l/10 avec l distance entre axes des poteaux/murs perpendiculaires aux nervures
h2 l/20 avec l distance entre axes des poteaux/murs parallles aux nervures
Les radiers sont calculs comme des planchers nervurs ou des planchers-dalles renverss. La redistribution des contraintes sous le radier varie en fonction de la position du fontis. Dans les maisons individuelles, on utilise les murs de soubassement comme raidisseurs du radier. La distance entre les nervures correspond celle entre les murs dans une direction. Dans la pratique, surtout suivant la direction portant des charges (direction des planchers entrevous par exemple), cette distance ne dpasse que rarement 5 mtres. Dans ces conditions, on considre que le radier travaille en situation habituelle (sans fontis) dans une direction et on peut le dimensionner de manire classique (dans cette tude, on utilise la mthode de Caquot). En cas de fontis, on vrifie deux cas, le premier lorsque le fontis est lextrmit et le second lorsquil est au centre du radier, selon un schma de poutre quivalente de largeur unitaire (1 mtre).
Le tableau 4.5 prsente les solutions retenir dans le cas des toitures lourdes. Les calculs ont t effectus avec un radier dpaisseur 40 cm (il est dconseill de retenir une paisseur infrieure cette valeur). Les armatures sont disposes dans les deux directions principales et en deux nappes (suprieure et infrieure). Pour la construction de ce tableau et le calcul des sections dacier, on a considr des armatures espaces de 20 cm dans les deux directions.
Tableau 4.5: Sections d'armatures
HA x esp. 20cm 10 12 14 16 18 20 25 28 30 32
As (cm) 5 7.2 9.8 12.8 16.2 20 31.3 39 45 51
-
- 65/84 -
Tableau 4.6: Armatures ncessaires sur une largeur d'un mtre pour la solution radier dpaisseur 40cm (unit : cm) dans le cas dune maison avec toiture lourde. En trave, les armatures infrieures sont disposes constructivement (As >3.45cm pour le cas sans fontis et avec fontis de diamtre 4 mtres, pour le fontis de 5 mtres, As > 4.6cm)
Nombre de niveaux
Trave Sous murs Arm. Sup. (cm) en
fonction du diamtre du fontis
N Arm. Sup Arm. Inf. 2 m 3 m 4 m 5 m
1 5.66 7.01 7.27 11.56 16.39 21.85
2 7.62 9.45 10.9 17.39 24.77 33.37
3 9.62 11.96 14.7 23.66 34.24 47.47
Notons quun radier conu sans prcaution particulire peut supporter sans dsordres un fontis de diamtre 1 m. Au-del, des armatures supplmentaires simposent. Pour les maisons de plusieurs niveaux ou dans le cas de fontis de grandes dimensions, afin dviter les barres de grand diamtre, il est possible de rduire lespacement des armatures (solution moyennement efficace) ou bien augmenter lpaisseur du radier (solution efficace).
EXEMPLE : Fontis en angle dune construction St-tienne, le 16 mars 2009.
Les services de ltat ont t informs le 16 mars 2009 de lapparition dun fontis au-dessus dune ancienne galerie souterraine dorigine minire, au droit dun parking de restaurant St-Etienne. Ils ont demand leur bureau dexpertise, dune part de mener des investigations par sondage gologique, dautre part de proposer des solutions techniques adaptes pour mettre en scurit le secteur situ au droit de cette galerie. Dans ce qui suit sont prsents les investigations menes et les commentaires pouvant tre formuls :
Leffondrement est imput la prsence conjointe de la nappe phratique, du terrain