1) Définition :
La descente
de charges et le principe de distribution et de transfert des charges dans une
structure, dont l’objectif étant de connaitre la répartition et les
cheminements des dites charges sur l’ensemble des éléments porteurs de la
structure.
Toute
structure étant soumise à des charges gravitationnelles le cheminement des
efforts s’effectue du niveau le plus haut (Toiture) vers le niveau le plus bas
(fondation).
2) Système
porteur d’une structure :
La structure
composée de tous les éléments porteurs est appelée système porteur
Il
correspond au squelette du bâtiment. Le reste constitue l’enveloppe du
bâtiment.
Il existe
quatre familles d’éléments porteurs :
- Les porteurs horizontaux (Planchers ou dalles,
poutres).
- Les porteurs verticaux (Poteaux, murs ou voiles).
- Les charpentes.
- Les fondations.
Planchers et toitures
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Poutres
et murs
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Voiles
et poteaux
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Fondations
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Sols
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La descente
de charges consiste donc à s’assurer du bon cheminement des charges dans notre
structure porteuse du haut vers le bas.
On détermine
les charges qui s’appliquent sur chaque éléments de la structure, cela nous
permets de les dimensionner jusqu’au sol qui est l’élément porteur de notre
structure.
Exemple de Calcul des charges liées au poids des éléments :
Avant de procéder aux calculs, il est indispensable de
réaliser un schéma détaillé de la structure niveau par niveau avec le sens de
la portée de tous les éléments constitutifs.
Après on détermine la nature et les caractéristiques des
éléments de la structure (épaisseurs et dimensions, volumes, masse volumique).
C’est un inventaire des poids des éléments (Charges permanents G), s’expriment en KN/m²
pour les charges surfaciques (Planchers, revêtements…) ou en KN/m pour les
charges linéaires (poutres, murs, …).
Puis on définit le type d’utilisation des pièces (bâtiments
d’habitation, hôpitaux, administrations,…), pour déterminer les surcharges
d’exploitations Q à appliquer.
NB : les surcharges d’exploitation sont données par les réglementations en vigueur dans le pays.
Exemple :
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| La coupe |
 |
| Vue en plan |
Nous
allons déterminer les poids (charges permanentes) de tous les éléments, et
concernant les surcharges d’exploitation on prend Q = 150Kg/m² puisque on a un
bâtiment d’habitation.
Données :
La masse volumique du béton est prise égale à
2500kg/m3.
La masse volumique des briques perforés en
béton de 20 cm (murs porteurs) est 320Kg/m3.
Pour simplifier l’exemple on ignore les
revêtements et les calepinages.
La surcharge d’exploitation est prise égale à
150kg/m² par étage.
 |
| Tableau récapitulatif des charges liées aux poids des éléments porteurs / la force de pesanteur g = 9.81m/s² |
3) Les charges :
·
Les charges permanentes :
Elles ont pour symbole le terme G. Elles résultent du poids
propre de la structure, celui des équipements fixes de toute nature (par
exemple cloisons des bâtiments), les efforts (Poids, poussées, pressions) dus à
des terres ou liquides dont les niveaux varient peu, les efforts dus aux
déformations imposées en permanence à la construction.
La masse volumique du béton est prise égale à 2.5t/m3.
Elles sont déterminées à partir :
-
Du poids volumique des matériaux exprimé en KN/m3.
-
Du poids surfacique des éléments, exprimé en KN/m2.
·
Les charges variables :
On distingue deux familles principales :
Les charges d’exploitation et les charges
climatiques
Les charges d’exploitation :
Elles dépendent de l’utilisation et de l’exploitation de
structure en prenant compte de :
-
L’usage normal des occupants.
-
Le mobilier et tout objet dit « mobilier ».
-
Les véhicules…
Dans le cas de structure de génie civil, ces charges sont
définie forfaitairement et réglementairement (Eurocode1, BAEL,…) en fonction de
l’usage spécifique du bâtiment.
Les charges climatiques :
Ce sont des sollicitations dues à l’action du vent et de la
neige.
ü La neige :
Elle a pour symbole S et s’exprime en KN/m2. Elle est calculée à partir
des réglementations en vigueur.
ü Le vent : Noté W est une action
complexe car elle peut avoir des effets statiques (dépression et surpression
sur les parois) et dynamique (phénomène de résonance) sur une structure.
NB : les actions accidentelles,
provenant de phénomène rares, tels que séisme ou choc (notée F ).
4) Transmission des charges
verticales :
Surface d’influence :
C’est la surface de charge qui sera reprise par un
élément structurel d’un niveau inférieur. Quel que soit le matériau de
construction, pour déterminer les charges transmises par la dalle aux poutres
ou aux voiles, et pour tout type de charges G, Q ou S, il faut se servir de la
surface de plancher reprise par ces poutres ou voiles. Ces surfaces de
planchers sont appelées surfaces d’influences. Et notées SP
Dalle porte dans un seul sens
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Dalle porte dans les deux sens
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Dalle porte sur quatre poteaux
|
Petit rappel :
Soit une dalle de dimensions lx et
ly (avec lx ≤ y).
On a ρ = lx / ly
- Si ρ < 0.4 :
La dalle porte dans un seul
sens ; le sens de lx.
- Si 0.4 ≤ ρ ≤ 1 :
La dalle porte dans deux sens ;
le sens de lx et ly.
Exemple :
On suppose
que la dalle repose directement sur ces colonnes et murs et est armée dans les
deux directions.
A l’aide de
la figure :
- Déduire la surface d’influence du mur A.
- Déduire la zone d’influence du poteau B.
- Déduire la zone d’influence du mur C.
Réponse :
Norme Française NF P 06-001.
Charges d'exploitation des bâtiments :
Liste par type d'utilisation :
La Force :
Référence, le Newton (N).
1N = 1kg.m/s²
1daN = 10N
1KN = 1000N
1KN = 1000N
1MN = 1000KN
(La pesanteur g = 10m/s²)
Pression – Contrainte :
Référence, le Pascal (Pa).
1Pa = 1N/m²
1MPa = 106Pa = 1N/mm²
= 10Kg/cm² = 100T/m²
1bar = 0,1MPa = 1kg/cm²