Ossatures béton généralités

CONCEPTION DES OSSATURES BÉTON - GÉNÉRALITÉS

Définition: combinaison d’éléments verticaux (poteaux, voiles BA, voiles béton banchés, etc.) et d’éléments horizontaux (poutres, planchers, etc.) ; la trame de l’ossature est la combinaison en plan des porteurs verticaux et horizontaux. On a intérêt à avoir une trame aussi régulière que possible, afin de pouvoir avoir une conception modulaire et de faciliter l’industrialisation du bâtiment:

Répétition des éléments principaux => standardisation des moyens d’exécution
Répétition des éléments qui en sont solidaires (cloisons, éléments de façades, volées, etc.)

Choix pour construire Economique:

Béton Armé: portées courtes (jusqu’à 10m)
Charpente Métallique: portées moyennes
Béton Précontraint: grandes portées:

Grandes travées de pont
Traverses de grandes halles industrielle

Types d’ossatures:

Ossature à porteurs verticaux en maçonneries et planchers en béton armé de type divers: conception courante en maisons individuelles, limitée en collectif (5 à 7 niveaux) par la capacité portante des maçonneries, façades et refends porteurs

Immeubles à barres à refends en béton banché porteurs et planchers à dalle pleine coulée en œuvre:

Technique à refends transversaux (très utilisée): elle s’accommode de tout type de façades, autorise une mécanisation poussée des coffrages (planchers, murs, sur toute la largeur du bâtiment). Une fois un étage fini, les coffrages sont repris pour l’étage supérieur. La seule sujétion étant que cela oblige à avoir une trame relativement serrée.
Technique à refends longitudinaux (moins fréquente): les refends longitudinaux sont complétés par des poteaux en cas de façade légère, ou de potelets de liaisons des panneaux en cas de façades préfabriquées lourdes. Les contreventements sont réalisés sur les travées recevant les circulations verticales et les pignon.

Structure portante poteaux et planchers en béton armé: on a des façades légères et les contreventements se font par portiques étagés, parfois lourds, e.g. immeubles de bureaux, scolaires ou universitaires.

Ossature portante en préfabrication lourde totale: pour immeuble barres et ponctuels. Les planchers, façades, refends sont préfabriqués totalement. Les joints horizontaux (chaînages) et verticaux (contreventement) sont seuls coulés en place

Chaînages: renforts en BA placés dans les murs en maçonnerie (DTU20.1) ou en BA (DTU23.1).

Emplacements où les chaînages doivent obligatoirement être réalisés:

Chaînages horizontaux: leur rôle est d’empêcher le gonflement des murs sous l’effet des charges verticales (effet tonneau). Ils aident donc à descendre les charges; on les prévoit:

A chaque étage, à l’intersection de chaque mur et du plancher
Au couronnement des murs du dernier étage
En contour de pignons
Naturellement la continuité des armatures doit être assurée à toute les jonctions de mur

Chaînages verticaux: leur rôle est d’empêcher le soulèvement des angles de plancher sous les effets thermiques (effet pagode). Ils participent aussi au contreventement de l’ouvrage. On les prévoit:

A chaque angle de murs dans la hauteur du dernier étage quand le plancher haut est en béton armé ou précontraint

Joints de dilatation: on doit prévoir des joints de dilatations tous les

25m maxi dans les régions sèches où à fortes opposition de températures (zone méditerranéenne)
30 à 35m maxi dans : Est, Alpes, massif central, Pyrénées
40m maxi en région parisienne
50m maxi dans les régions de l’ouest

les joints de dilatation, tassements, retrait se prolongent en toiture

conception: tout joint comporte:

un espace libre
des lèvres entre lesquelles le matériau de jointement est mis en place par adhérence, compression ou mécaniquement
le fond qui peut être compris dans les éléments de construction ou rapporté

définitions:

largeur du joint: distance entre les lèvres mesurée au moment de la mise en œuvre
profondeur du joint: distance entre la face et le fond
élongation du joint: différence de largeur existant entre deux positions extrêmes
glissement du joint: différence des positions qu’il peut prendre entre deux faces opposées

Joints horizontaux: ils sont constitués d’un rejingot et d’un becquet ; on distingue les joints ouverts et le joints fermés

joint fermé: l’orifice extérieur est calfeutré à deux niveau : en A, partie haute, pour arrêter les mortier de pose (cale de bois tendre, cordon plastique préformé et comprimé à la pose) ; en C on assure l’étanchéité par du mastic ou un cordon bitumeux avec fond de joint en B

joint ouvert: celui-ci ne comporte qu’un calfeutrement supérieur ; la feuillure haute du panneau inférieur doit présenter une pente sur l’extérieur de 10 à 20°; R doit être supérieur à

5cm en site abrité
7cm en site normal
10cm en site exposé

Les joints verticaux: la largeur est fonction des mouvements prévisibles et de la nature du calfeutrement retenu. On a le plus souvent des joints à deux étages avec

cordon extérieur pare-pluie assurant l’étanchéité à l’eau (cordon, mastics, profilés spéciaux)
chambre de décompression, drainée vers l’extérieur, de surface 4 à 5cm², et à angle vif de préférence
cordon intérieur pour l’étanchéité à l’air

Les joints à un étages sont admis exceptionnellement si:

site abrité ou bâtiment bas en site normal
produits de calfeutrement d’excellente qualités
mise en place effectuée par un personnel qualifié

croisement des joints horizontaux et verticaux: les joints verticaux se présentent toujours à l’avant des potelets de liaison verticaux coulés en place

le vide de décompression vertical supérieur doit déboucher en avant du rejingot et de l’étanchéité arrière du joint horizontal.

Le vide de décompression vertical inférieur doit être protégé contre les ruissellements éventuels dans le vide supérieur, et contre les infiltrations provenant du joint horizontal (surtout s’il est ouvert).

L’étanchéité verticale arrière des panneaux inférieurs doit être remontée derrière celle des panneaux supérieurs

Les eaux doivent être évacuées en vide de décompression en principe à tous les niveaux

Produits de calfeutrement: ils sont soumis aux intempéries, aux mouvements des joints et aux chocs thermiques ;

on a plusieurs solutions :

produits cellulaires en bandes (e.g. compriband): ils assurent l’étanchéité dans le mesure où ils sont comprimés

mastics: ils sont composés d’une charge inerte (craie, kaolin, talc) et d’un liant (huile, goudron, élastomère) ; ils assurent l’étanchéité par adhérence aux deux lèvres en béton, après application ou non d’un primaire sur le béton.

Mastics élastomères, applicables seulement à froid (NF P85-401 à 407)
Mastics plastique, mis en œuvres à froid où à chaud sous forme de cordons préformés

Profilés plastiques: ils assurent l’étanchéité grâce à leur forme qui s’accommodent des variations dimensionnelles des joints

Les règles professionnelles réglementent surtout l’élongation maximale admissible sous l’effet des variations dimensionnelles alternées des panneaux :

Mastics élastomères de 1^ère catégorie : 30% largeur joint
Mastics élastomères de 2^ème catégorie : 10% largeur joint
Mastics autres qu’élastomères : 10% largeur joint

Naturellement on teste les joints avant leur mise en service (tests normalisés). Exemples de joint avant pose et après pose: