CALCULS DE CHARGES ET SURCHARGES (PDF)

par Doc genie civil
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I – SYSTEME PORTEUR

I – 1 Définition :

L’architecte dessine l’intérieur et l’extérieur d’un bâtiment et envoie les plans à un bureau d’études. Le travail de ce bureau d’études est alors de définir à partir de ces plans, tous les éléments porteurs du bâtiment. La structure composée de tous les éléments porteurs est appelée système porteur etcorrespond au squelette du bâtiment.

Le système porteur sert :

à assurer la solidité de l’ouvrage :

  • par rapport au séisme, vent, etc…
  • sans se rompre,
  • sans déformations excessives
  • et à transmettre les charges aux fondations.

I – 2 Eléments du système porteur :

En ce qui concerne les différents matériaux utilisés dans le BTP (béton armé, béton précontraint, bois lamellé collé, bois, pierres, acier…) et le type de bâtiment qui leur correspond, on se reportera à l’introduction à la mécanique.

On rappelle qu’il existe deux sortes d’éléments porteurs :

  • les porteurs horizontaux, situés dans un plan horizontal,
  • les porteurs verticaux, situés dans un plan vertical.

Et que le cheminement des charges a lieu du haut vers le bas, des planchers vers les porteurs verticaux, pour aboutir finalement aux fondations.

En bois lamellé collé et en acier, les porteurs horizontaux sont les poutres et les porteurs verticaux, les poteaux.

En béton armé (béton précontraint), les porteurs verticaux sont des poteaux ou des voiles en béton armé ou des murs en maçonneries et les dalles reposent sur des poutres ou des murs ou des voiles.

I – 3 Modélisation du système porteur :

Le but d’une descente de charges est de trouver les charges qui s’appliquent sur chaque élément de la structure pour le dimensionner. On doit donc commencer par modéliser le système porteur :

Les assemblages entre éléments d’une structure doivent être modélisés par une liaison appui simple, articulation ou encastrement. Les éléments d’une structure doivent être eux-mêmes modélisés par leur ligne moyenne en faisant attention à ne pas reporter les charges sur la ligne moyenne n’importe comment.
Les distances à utiliser pour les portées des poutres sont

  • les entraxes (ou les distances entre nus d’appuis pour certaines méthodes) pour les
    poutres et les dalles en béton armé d’après l’eurocode 2,
  • entre nus d’appuis + 1/3 de l’épaisseur du mur d’appui dans le cas d’un mur en
    maçonneries.

I – 4 Stabilité du système porteur du bâtiment

Un bâtiment est soumis à des actions horizontales comme le séisme et le vent. Les effets de ces actions horizontales sont repris par un dispositif appelé contreventement qui a deux fonctions principales : transmettre au sol l’effet des actions horizontales et limiter les déformations d’ensemble de la structure.

Dans le cas d’un bâtiment courant en béton armé, les voiles, les planchers et les cages d’escalier et d’ascenseur jouent le rôle de contreventement. Il n’y a donc pas de problème et pas de calcul à faire.

Mais dans le cas d’un bâtiment en acier ou en bois lamellé collé, il faut penser à placer des contreventements dans les trois plans perpendiculaires au bâtiment (sans que cela soit nécessaire sur toute la surface extérieure du bâtiment) :

coupe schématique d'un batiment à 4 niveau
coupe schématique d’un batiment à 4 niveau

Légende sur coupe schématique

  1. Mur de façade
  2. Mur de refend
  3. Charge concentrée
  4. Action du vent
  5. Neige sur le versant
  6. Personnes
  7. Meuble
  8. Poussée des terres
  9. Plancher en Béton Armé
  10. Cloisons
  11. Température climatique
  12. Revêtement de plancher
  13. Poutre B.A.
  14. Roues de voiture

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