Béton

Notre bureau d’études structure béton effectue les études de béton armé, en maçonnerie, et en béton précontraint. Nous intervenons  en rénovation, réhabilitation, créations neuves, dans les domaines du bâtiment, et génie civil.

Structure béton armé :

Nous accompagnons les équipes de maîtrise d’oeuvre dans les processus de conception. Entre autre, nous prenons en charge de calcul des dimensions des pièces en béton armé. Aussi, nous fournissons les ratios importants en phase conception.

Par ailleurs, nous produisons  les plans de ferraillages et de coffrage.

Les pièces en  sont de différentes natures dans le bâtiment: poteaux, poutre, escalier, radier, massif de fondation, semelle, longrine, dalle, paroi moulée, mur en L. D’autres types de pièces armée existent dans les travaux de génie civil. Par ailleurs, nous prennons en charge le calcul de la plupart des pièces courantes en génie civil ( radier, parois etc.).

Notre organisation:

En terme de moyens humains, nous disposons de personnes qualifiées pour mener les études. Par ailleurs,  nous travaillons en partenariat avec d’autres BET du btp en ile de france.

Quels sont les écoles qui forment des ingénieurs ?

Les formations  reconnues en France pour former des ingénieurs béton  qui collaborent au sein de bureaux d’études technique sont nombreuses. Citons principalement l’Ecole Centrale Paris, l’Ecole de Ponts et Chaussées, et l’Ecole Spéciale des Travaux Publics. Ces écoles fournissent un nombre important d’ingénieurs aux bureaux d’études sur Paris.

Quels sont les règlements en vigueurs?

Le règlement en vigueur pour le calcul des structures en béton en France est l’Eurocode 2. Aussi, les bet  utilisent le BAEL ( le réglement qui précéde l’eurocode : Béton armé aux états limites), ainsi que l’Eurocode2.

Quels sont les outils numériques utilisés?

Les outils numériques qui permettent le calcul en béton armé sont nombreux. Il existe des outils qui se distinguent particulièrement:  citons à titre d’exemple les outils suivants: Robot Structural Analysis, Cypecad, ArcheGraitec, Scia Engineer. Généralement, l’ingénieur adopte une suite de logiciel d’un éditeur. Les bet du bâtiment utilisent aussi généralement la suite d’un seul éditeur.

Plans de ferraillage et de coffrage:

Nous produisons principalement des plans de coffrage, de ferraillage ainsi que des notes de calcul. Par ailleurs, en phase conception, nous produisons aussi les CCTP.  Les CCTP sont les cahier des clauses techniques particulières concernant le lot gros oeuvre. Finalement, nous effectuons aussi le chiffrage des projets.

Dimensionnements usuels effectués en béton :

Notre société effectue le dimensionnement de plusieurs type d’éléments porteurs .

On peut citer principalement, les pièces suivantes:

  • Les poteaux qui présentent des sections rectangulaires ou circulaire. Aussi, ils peuvent être  en béton armé ou en structure mixte. Lorsqu’il sont en structure mixte, il s’agit d’un poteaux  métalliques enrobé de béton.
  • Les murs en béton armé, en maçonnerie générique ou en bloc béton. Par ailleurs, ces ouvrages peuvent présenter des éléments singuliers à savoir des linteaux, gardes-corps ainsi que des renforts latéraux et horizontaux.
  • Les poutres qui peuvent présenter différents types de sections: des poutres plates, avec retombées, en allége, en L, en T. Aussi, les poutres peuvent aussi être en béton précontraint. Ces poutres peuvent avoir plusieurs fonctions, dont celles de console courtes ( corbeaux).
  • Les planchers qui peuvent être de natures variée: planchers sur poutrelles (, béton précontraint,  bois, charpente métallique ou encore treillis). Enfin, les planchers peuvent être réalisés en plancher réticulés, avec dalle alvéolaires, ou encore des planchers mixtes, c’est à dire avec des bacs aciers.
  • Des escaliers, coulés en place ou encore préfabriqués.
  • Des fondations qui sont soit des semelles superficielles ou sur pieux, des longrines et des radiers.

Types d’ouvrages dimensionnés:

Le calcul intervient dans plusieurs types d’ouvrages du fait que le béton est un matériau très répandu.

On distingue par exemple les bâtiments d’habitation, les bâtiments de bureau, ainsi que les établissement qui reçoivent du public ( les ERP).  Les bâtiments d’habitation sont bien souvent des logement collectifs.

Histoire de l’emploi du béton armé:

Le béton armé est un matériau de la construction qui s’est beaucoup répandu au 20 ème siècle.  D’une part, ses origines expérimentales reviennent à Joseph Louis Lambot qui inventa vers  1848  une barque en ciment armé.   D’autre part, François Coignet (1841-1888) construit en 1852 le 1er immeuble en béton coulé avec fers profilés enrobé. C’est de début des ingénieur béton. François Hennebique(1842-1921) qui substitue le béton armé au ciment armé en 1879 ; conçoit la 1re dalle en béton de ciment armé de fers ronds (brevet 1880). En 1929, Eugène Freyssinet (1879-1962), un ingénieur béton exceptionnel va révolutionner le monde de la construction en inventant le « béton précontraint ».

Évolutions de la réglementation au sujet du béton armé:

Les premières réglementations voient le jour au début du 20ème siècle.  Les premières règles à destination des ingénieurs béton proviennent du génie militaire.

1903: Note sur la vérification des projets de planchers en  BA (1903) (méthode de M Christophe) :

Note provisoire sur le calcul des ouvrages en BA du 5 décembre 1903 (règles Rabut).

Les grandes dates de la réglementation pour les ingénieurs béton en France sont les suivantes:

1-  La circulaire du 20 octobre 1906

2-  Le projet de règlement de la chambre syndicale du BA de 1928

3- La circulaire du 19 juillet 1934.

4- Les règles BA 1945 modifiées en 1948.

5- Les règle BA 1960

6- Circulaire n°70 du 14 Novembre 1964

7- Règles CCBA 68

8-  Règles BAEL 80 modifiées en 83

9-Règles BAEL 91 Révisé en 1999

10-En mars 2010, entre en vigueur la fin de l’application des normes nationales en contradiction avec l’eurocode 2.

Avantages du béton:

En effet, ce matériau porte plusieurs avantages, lesquels sont par exemple:

  • une excellent résistance à la compression liée au matériau béton, et une bonne résistance à la traction liée aux armatures.
  • Une bonne maniabilité sur place, (les coffrages offrent un large choix de formes géométriques).
  • Une bonne résistance au feu, et une bonne durabilité.

De ce fait, les BET  proposent souvent l’utilisation du béton armé pour ces bonnes caractéristiques.

Inconvénients du béton:

Le poids du produit du béton armé est plus conséquent que le béton non armé.  D’autre part, le coffrage des pièces est chronophage, et les pièces coulées en béton armé sont difficilement modifiables après réalisation.

Qu’est ce que sont les actions sur les pièces en béton armé?

L’ensemble des charges appliquées à un ouvrage en béton formes ‘ les actions’.

Par exemple, on peut citer: les charges d’exploitation, les charges climatiques ( neige et vent), les charges permanentes, les variations de température, et les charges accidentelles (explosion, séisme etc…)

Qu’est ce que sont les sollicitations?

Les sollicitations  sont les résultantes des charges. Par exemple, on peut citer  les moments fléchissants M, les efforts tranchants V, les moments de torsion T, et les efforts normaux N.

Les différentes méthodes de calcul :

1- Les  méthodes  de  calcul  aux  « contraintes  admissibles » consistent à appliquer des coefficient minorants  la résistance des matériaux. Ainsi, la résistance des matériaux prise en compte dans le calcul devient donc inférieure à la résistance réelle des matériaux.

2- Les méthodes de  calcul  a  la  rupture  consiste à appliquer des coefficients  majorant  la valeurs des actions qui vont être induites sur l’ouvrage.  Ainsi, les valeurs des actions prises en compte dans le calcul sont alors supérieures aux valeurs réelles.

3- Les  méthodes  de  calcul  avec  les coefficients  « de  sécurité »  partiels  est une combinaison des deux méthodes précédentes. Elle consiste à appliquer des coefficients qui majorent les sollicitations et qui minorent la résistance des matériaux.

 

Méthodes  de  calcul  aux  « contraintes  admissibles »

1- Méthode appliquée suivant les circulaire 1906 et 1934, règles BA 45,

Elle consiste  à considérer un coefficient γ>1, et de s’assurer que la contrainte σ  créée dans la pièce en béton reste inférieure à R/γ, R étant la résistance du matériau béton armé/

Ainsi on doit vérifier  σ<R/γ

Le coefficient γ  étant le même quelque soit la pièce.

Cette méthode implique un sur-dimensionnements du fait qu’il y ait le même coefficient  γ pour toutes les pièces en béton

2- Méthode appliquée suivant les règles BA60, circulaire 1964, et règles CCBA 68.

Ces règles sont les mêmes que précédemment, simplement elles introduisent un coefficient   γ variable suivant la nature de la sollicitation.

Ces méthodes sont désuettes, ainsi les bureaux d’études structure béton n’utilisent plus ces méthodes. Aussi, elles étaient utilisées par les bureau d’études autrefois.

Méthodes  de  calcul  à la rupture:

Dans ces méthodes de calcul à la ruptures reprennent exactement l’esprit indiqué préalablement. Par contre,au lieu de minorer la résistance de calcul des matériaux on vient majorer la valeur des sollicitations.

Soit S la somme des sollicitations obtenue par la combinaison des actions Qi, et R la résistance de calcul des matériaux, on viendra s’assurer que

S( ΣγiQi)<R, avec γi des coefficients >1 qui viennent majorer les charges Qi

Cette méthode est peu utilisée.

Méthodes  de  calcul  avec coefficients partiels de sécurité :

Ce sont les méthodes de calcul du bael et des eurocodes. Ces états sont nommés les états limites. Ainsi, l’ingénieur béton utilise principalement ces méthodes en calcul. Les BE  utilisent ces méthodes à travers les deux règlements techniques les plus courants: eurocode et bael.

Les états limites:

1- L’état limite ultime

Par exemple, il correspond  au maximum de la capacité portante de l’ouvrage  avant la  rupture ou  l’de forme  (flambement)

2- L’états limite de service.

Par exemple, il correspond à l’ouverture excessive des fissures des pièces, ou à  la déformations excessives des éléments.

Note de calcul:

On appelle note de calcul, l’ensemble des éléments qui ont permis de produire le dimensionnement des pièces en béton armé. On utilise parfois le terme minutes de calcul pour désigner les notes de calcul.

Les notes de calculs, reposent sur un règlement de calcul, présentent des hypothèses de calcul. Finalement, elles indiquent le résultat de calcul pour le dimensionnement des pièces.

Note d’hypothèse générale:

Une note d’hypothèse générale, est la note qui initialement indique l’ensemble des hypothèses qui seront prises en compte. Par exemple, on y trouve les indications sur le règlement de calcul qui sera suivi, le type de matériaux, les conditions de réalisation du chantier, ainsi que les procédures particulières du chantier. Par ailleurs, cette note d’hypothèse générale inclue bien souvent la descente de charge prise en compte pour le calcul de l’ouvrage. Aussi, au démarrage d’un projet, le bureau d’études structure béton édite la note d’hypothèse générale.

Plan de coffrage:

Les plans de coffrage sont les plans qui permettent sur chantier de coffrer les ouvrages . Ainsi, ces plans de coffrage donnent les dimensions précises des ouvrages.

Plan de ferraillage ou plan d’armature:

Les plans de ferraillages sont les plans qui indiquent les armatures à mettre en oeuvre à l’intérieur des coffrages. Notons que ces armatures sont de type HA ( haute adhérence). Aussi, les types et dispositions des armatures proviennent des calculs. Nous menons ces calculs soit manuellement ou bien avec les outils numériques. Les nomenclatures des aciers sont associées aux plans de ferraillage. Finalement, ces nomenclatures indiquent la nature, forme géométrique, et quantité de chaque acier présent sur le plan.

Plan d’exécution:

On désigne par plans d’exécution, l’ensemble des éléments qui permettent de réaliser l’ouvrage sur chantier. Ainsi, les  plans d’armatures (plans de ferraillage) et les plans de coffrage sont  les plans d’exécution. Notre bureau d’études structure béton mène les études d’exécution.

Béton et BIM:

L’ingénierie béton se représente facilement en phase de conception. Car ici il s’agit uniquement de représenter la section des pièces ou encore des épaisseurs de planchers. Mais en phase exé, il est plus complexe de représenter la structure béton, car ici il y a lieu de représenter les ferraillages constitutifs des poutres, poteau et planchers en BA. Le BIM aide à mieux représenter, mais prend plus de temps en phase exé. Un bon bim management pourrait moduler les besoins de représentation des détails constructifs. Par exemples les détails 2D peuvent être joints à la maquette numérique, mais resteraient en 2D. En charpente bois, oubien en construction métallique, le problème se pose moins, et la synthèse s’en trouve plus aisée.

Outils de dimensionnement de béton armé:

Il existe un nombre important d’outils de dimensionnement de béton armé, et qui sont largement utilisés..

Les principaux outils utilisés sont les suivants: robot structural analysis, arche de graitec, cypecad, et enfin tekla.