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Chapitre 5
Chapitre 5
Chapitre 5
Les éléments principaux sont soumis aux actions dues aux charges permanentes et aux
charges d’exploitation ainsi qu’aux actions sismiques.
Leurs ferraillages doivent être réalisés de manière à résister aux combinaisons des
différentes actions en considérant les combinaisons les plus défavorables.
G+Q à l’E.L.S
G+Q+E
G+Q-E
0.8G+E
0.8G-E
a) Pour le portique :
Les poteaux :
À l’ELU : 1,35 G + 1,5 Q…….. (BAEL 91)
À l’ELS : G + Q
Sachant que :
Les poutres :
À l’ELU : 1,35 G + 1,5 Q…….. (BAEL 91)
À l’ELS : G + Q
........(RPA99v2003)
Les armatures seront calculées à l’état limité ultime « ELU » sous l’effet des sollicitations les
plus défavorables et dans les situations suivantes :
À l’ELS : G + Q
- 3% en zone courante
- 6% en zone recouvrement
- Le diamètre minimal est de 12 mm
- La longueur minimale des recouvrements est de : 40Φ en zone IIa
La distance entre les barres verticales dans une face du poteau ne doit pas dépasser : 25 cm en
zone IIa
Armatures transversales :
2/ leur espacement :
RPA99(VER2003):
: Coefficient correcteur qui tient compte du mode fragile de la rupture par les efforts
tranchants
= 2.5 Si λg ≥ 5.
= 3.75 Si λg< 5.
ELU ELS
(1,35 G+1,5Q ¿ (G+Q ¿
N MAX M Corr N MIN M Corr M MAX N Corr N MAX M Corr
[ KN ] [ KN . m ] [ KN . m ] [ KN . m ] [ KN . m ] [ KN ] [ KN ] [ KN . m ]
2983.83 -4.93 -486.01 145.47 165.45 758.09 2173.31 -3.58
V.3.4.Ferraillage longitudinal
V.3.4.1.L’ELU : 1.35G+1.5Q
Les sections soumises à un effort de compression sont justifiées vis-à-vis de L’ELU de
stabilité de forme conformément à L’article.A.4.3.5 du BAEL99 en adoptant une excentricité
totale de calcul :
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
e = e1 + e2 ; e1 = eo + ea
MU 4.93
e0= = =0.00165 m=0.165 cm = 0.16cm
N U 2983.83
exécution)
Ma
Af= =¿ 57.43cm2
σ b. β . d
Détermination des Armatures a la flexion Composée :
f N 2983830 2
A= A − =57.43− =−28.31cm
100 ×σ S 100 ×348
V.3.4.2:0,8G ± E :
Nmin= -486.01K N ; M cor =145.47KN.m.
e = e1 + e2 ; e 1 = eo + ea
M U 145.47
e0= = =0,029 m=2.9 cm
N U 486.01
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
e1 : excentricité du premier ordre de la résultante des contraintes normales avant application des
excentricités additionnelles.
e 2= 0.77 cm
A = (0.337×0.65–0.81×0.04) 0.50×0.65×18.5×103=1122.2kN.m
B=N × ( d−c ' )−M ua
Mua = Mcor+N × (d – h/2) =−27.59 -486.01 ×(0,61-0.65/2)=-166.1 kN.m
Ma
=¿ -6.65cm2
f
A=
σ b. β . d
V.3.4.3 :G + Q ± E :
Mmax=165.45KN.M ; Ncorr=758.09KN
e = e1 + e2 ; e 1 = eo + ea
M U 165.45
e0= = = 0.22m = 22 cm
N U 758.09
e1=ea+e0 =2+22= 24 cm
e 2= 0.77cm
Ma
A=
f
= 17.64cm2
σ b. β . d
Amin=0.8%(b.h)=0.008 × 50 × 65 = 26 cm2.
RPA BAEL
DONC : A=max❑( Acal ; Amin ; A min )
Section AT 1 AT 2 AT 3 RPA
Amin
BAEL
Amin Aadop CHOIX Acorr
(cm2) (cm2) (cm2) (cm2) (cm2) (cm2) (cm2)
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
V.3.8.Vérification à L’ELS :
Après avoir fait le calcul du ferraillage longitudinal des poteaux à l’ELU, il est nécessaire
de faire une vérification à l’état limite de service.
-Les contraintes sont calculées à l’E LS sous les sollicitations de (N ser , M ser).
La fissuration est considérée peu nuisible donc il faut vérifier les contraintes dans la section
de l’acier.
La contrainte du béton est limitée par : bc= 0,6 fc28 = 15 MPA
La contrainte d’acier est limitée par : s 400MPa
h
e0= 0.16< =10.83 cm
6
[ ]
2
1 bh
v1 +15( A1 c + A 2 d )
= B 0 2 =32.5cm
v 2= h – v1 = 65 – 32.5= 32.5cm
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
b 3 2 2
( v 3 + v 2 )+15 ( A 1 (v 1−c 1 ) + A 2( v 2−c 2 ) )
І xx= 3 1
50 3 3
I xx= (32.5 +32.5 )+ 15¿
3
1
σ s =89.526 MPa ≤ σ s=f e 400=400 MPa … … … . ( C .V )
2
σ s =87.474 MPa ≤ σ s =f e 400=400 MPa … … . …(C . V )
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
On prend l’effort tranchant max et on généralise la section d’armatures pour tous les
Vmax = 128.61 KN
V.3.9.2.Vérification de la contrainte de cisaillement :
3
V 128.61× 10
τ= = =0.42 MPa
bd 500 × 610
(
τ =min 0,2
f c28
γb )
;5 MPa =3,33 MPa
( l
λ g= f ou f
a
l
b )
a et b : dimensions de la section droite du poteau dans la direction de déformation.
lf: longueur de flambement du poteau (lf= 0.7 L)
Dans notre cas :
λg = min (lf / a ; lf/ b) = 3.29
On prend ρa = 3.75
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
V.3.10. L’espacement :
D’après l’article 7.4.2.2 des RPA99/ Version 2003 l’espacement des armatures transversales est fixé
comme suit :
15 cm en zone courante.
{
At ¿ 0,3 % ⇒sin λ g ≥5
(%)=
St b ¿ 0,8 % ⇒ si λg ≤ 3
Si 3 g5 : interpoler entre les valeurs limites précédentes
Dans la zone nodale :t=10 cm
At
≥ 0,3 % ⇒ A t =0,003 ×10 ×50=1,5 cm2 Alors la condition est vérifiée.
St b
Dans la zone courant :t =15 cm
At 2
≥ 0,3 % ⇒ A t =0,003 ×15 ×50=2,25 cm Alors la condition est vérifiée.
St b
BAEL91 : (art A.8.1,3)
1/ Le diamètre des armatures transversales :
ϕl
ϕl ≥
3
¿ ∅ l=2 cm
ϕ 20
¿ ϕ t ≥ l = =6,66 mm
3 3
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
Section RPA
Amin Nombre des Achoisie At choisie St (cm) St (cm)
(cm2) barres (cm2) (cm2) (nodale) (courante)
D’après les annexes des combinaisons d’actions, on prendra les moments max en travées et
aux appuis. On calculera la section d’armatures à l’ELU puis on effectuera la vérification
nécessaire à l’E.L.S.
f t 28
A min ≥0 .23×d×b.
fe
(A .4.2.1)
max V umax
τu =
b× d
max
τu ≤τ
On doit vérifier que :
Selon le CBA93 :
A t . Ft A t . Ft
≥0 . 4 Mpa St≤
St b0 Soit pratiquement 0.4.b0
Le diamètre øt des armatures d’âme d’une poutre øtmin (h/35, b0/10) d’après
Le (BAEL A7.2.2.)
h : hauteur totale de la poutre.
b0 : largeur de l’âme.
La justification vis-à-vis de l’E.L.U des armatures d’âmes s’exprime par la relation :
At γ ( τ −0 .3 f tj . k )
≥ s u
S t b 0 0 .9 f e ( cos a+ sin a )
Dans le cas courant de la flexion simple sans prise de bétonnage et avec des armatures
droites : K=1,=/2 alors :
At τ u −0 . 3 f tj
≥
St b0 0.8f e
A 0 .23 f tj
≥
b0 d fe
Vérification de la flèche : (BAEL B.6.5) :
On peut admettre de ne pas justifier l’E.L.U de déformation des poutres par un calcul de
flèche si les conditions suivantes sont vérifiées :
ht Mt
≥
L 10. M 0
A 4.2
≥
b0 d fe
1 1
≥
L 16
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
Avec:
Mt : moment MAX en travée.
Mo: moment isostatique minimal
- 4% en zone courante.
- 6% en zone de recouvrement.
La longueur minimale de recouvrement est de : 40 𝜙 en Zone (IIa)
Les cadres des nœuds sont constitués de 2Usuperposées formant un carré ou un rectangle.
V.4.3.Ferraillage longitudinal :
A. Poutre principal :
1. Armatures Longitudinales :
C=3 cm , b = 30cm , h = 45 cm , d = 42 cm
En Travée
ELU :
σ̄ b=14 .2 MPa
,
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
Tableau Récapitulatif
M (kn,m) µ µl α β A (cm²)
Travée 89.37 0,12 0,392 0.16 0,94 6.53
En Appuis :
La nappe supérieure (G+Q+E) :
M (kn,m) µ µl α β A (cm²)
A> = 1,52cm²
RPA99/version 2003 :
Le pourcentage total minimum des aciers longitudinaux sur toute la section de la poutre :
4 % en zone courante.
6 % en zone de recouvrement.
Tableau Récapitulatif :
RPa RPa
Acal (cm2) A min (c A min ( Amax Aadopt(cm2)
(c
m2) m2) cm2)
Travée 6.53 1.52 1.35 6.75 6.53 5HA14= 7.79
- Pour le béton : section rectangulaire + flexion simple + acier type FeE400, donc la
vérification de lacontrainte max du béton n’est pas nécessaire si l’inégalité suivante est
Mu
γ−1 f c 28
Ms
vérifier : α≤ ᾱ = 2 + 100 , γ= er
D’aprèsRPA 99 :
177750
τ umax= =1.41 Mpa
300 × 420
On étude avec fissuration peu préjudiciable. :τ u =¿min (0.2.fc28/γb; 5Mpa)
τ u =1.41 MPa ≤τ u =3.33 MPa ……………….. C.V.
Présentation du ferraillage :
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
B. Poutre secondaire :
b = 30cm , h = 40cm , d = 37 cm
En Travée
ELU :
σ̄ b =14 .2 MPa
M (kn,m) µ µl α β A (cm²)
En Appuis :
Accidentelle : G+Q+E :
M (kn,m) µ µl α β A (cm²)
A> = 1,34cm²
RPA99/version 2003 :
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
=0,005×h×b=0,005×40×30 = 6 cm2
Le pourcentage total maximum des aciers longitudinaux est :
4% en zone courante.
6 % en zone de recouvrement.
Tableau Récapitulatif :
RPa RPa
Acal (cm2) A min (c A min (c Amax Aadopt(cm2)
(c
m2) m2 ) m2 )
Travée 2.83 1.34 1.2 6 2.83 3HA12= 3.39
Appuis 10.47 1.34 1.2 6 10.47 3HA14+3HA16 = 10.65
ELS :
- La fissuration est peu nuisible, donc il n’ya aucune vérification concernant σs.
- Pour le béton : section rectangulaire + flexion simple + acier type FeE400, donc la
vérification de lacontrainte max du béton n’est pas nécessaire si l’inégalité suivante est
Mu
γ−1 f c 28
Ms
vérifier : α≤ ᾱ = 2 + 100 , γ= er
On peut admettre qu’il n’est pas nécessaire de calculer la flèche si les conditions suivantes
sont vérifiées, et on fera le calcul sur la travée la plus chargée.
t
M max= 61.86 KN.m
h 1 h 0 . 40 1
≥ ⇒ = =0 . 08≥ =0 . 0625→.. . .. .. . .. .. . .. CV
L 16 L 5 16
4.2 A 3.39 4,2
≥ = =0,003 ≤ =0,0105 … … … … … … . CV
f e b ×d 30× 37 400
h M t 0 ,40
≥ = =0, 08≥0 ,062. .. . .. ... .. .. . .. .. .. ...... .. .. . .. .. ...... .. .. . .. cv
L 10 M 0 5
Les conditions précédentes sont vérifiées donc le calcul de flèche n’est pas nécessaire.
Armatures transversales :
Choix de∅ T :
D’aprèsRPA 99 :
Donc on prend :
max VU 57830
τu = = =0.52 Mpa
b × d 300 ×370
On étude avec fissuration peu préjudiciable. :τ u =¿min (0.2.fc28/γb; 5Mpa)
τ u =0.52 MPa≤τ u =3.33 MPa (c.v)
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
V.5.Introduction :
Les voiles sont des éléments de contreventement soumis à des chargements verticaux (charges
permanentes et charges d’exploitations) et à des forces horizontales dues au séisme.
Les charges verticales provoqueraient des efforts normaux et des moments si ces ces efforts
normaux sont excentrés, par contre les efforts horizontaux provoqueraient des efforts
normaux, tranchants et des moments fléchissant, donc chaque voile sera ferraillé en flexion
composée et nécessiterait la disposition du ferraillage suivante :
Ⅵ.5.2.Types d’armatures :
Aciers verticaux :
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
Le ferraillage vertical sera disposé de telle sorte qu’il puisse reprendre les contraintes induites
par la flexion composée.
L’effort de traction engendré dans une partie du voile doit être repris en totalité par les
armatures dont le pourcentage minimal est de 0,20%de section horizontale du béton tendu.
Les barres verticales des zones extrêmes devraient être ligaturées avec des cadres horizontaux
dont l’espacement ne doit pas être supérieur à l’épaisseur des voiles.
A chaque extrémité de voile, l’espacement des barres doit être réduit du dixième de la
longueur de voile (L/10), cet espacement doit être inférieur ou égal à 15 cm (st≤15cm).
Si des efforts importants de compression agissent sur l’extrémité, les barres verticales doivent
respecter les conditions imposées aux poteaux. Les barres du dernier niveau doivent être
munies de crochets à la partie supérieure. Toutes les autres barres n’ont pas de crochets
(jonction par recouvrement).
Aciers horizontaux :
Même que les aciers verticaux, les aciers horizontaux doivent respecter les prescriptions
deRPA99.
S/2 S 4HA10
.. ... . . . . ... ..
.. ... . . . . ... . .
a
L/10 L/10
L
Les armatures horizontales parallèles aux faces du mur doivent être disposées sous chacune
des faces entre les armatures verticales et la paroi du coffrage au voisinage.
Elle doit être munie de crochets à (135°) ayant une longueur de 10Φ.
Règles générales :
Le pourcentage minimum d’armatures verticales et horizontales dans les trumeaux est
donné comme suit :
globalement dans la section du voile 0,15%
en zone courante 0,10%
L’espacement des barres verticales et horizontales doit être inférieur à la plus petite valeur
de deux valeurs suivantes :
D’après le RPA Article 7.7.4.3 :
S ≤1.5.a
S ≤30cm.
St ≤ Min (30cm ; 1,5a), avec a: épaisseur du voile.
Les deux nappes d’armatures doivent être reliées avec au moins par quatre épingles au mettre
carrée. Dans chaque nappe, les barres horizontales doivent être disposées vers l’extérieure
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
{
¿ e a=max 2 cm;
L
250 } {
=max 2 cm ;
1.5
25 0 }
=0,02 m
M 347.15
¿ e 0= U = =0.68 m
N 511.6
¿ e 1=e a +e 0=0,02+0.68=0.7 m
( )
lf 20 e
≤ max 15 ;
h h
20. e 20 ×0,16
= =2.13
H 1.5
l f 0,7 × 3,06
= =1.428
h 1.5
lf
=1.428 15 … … … .(c . v)
h
Donc : les effets du second ordre doivent être considérés d’une manière forfaitaire :
lf
λ=√ 12× =4.95
h
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
{
0,85 0,85
λ ≤ 50 si ⟹ α= = =0,85
( 35λ ) ( )
2 2
4.95
1+ 0,2 1+0,2
35
: Généralement égal2.
2
3 ×l f
¿ e2 = 4
×(2+α ×∅ )
10 × h
3 ×2,14 2
¿ e2= ×(2+0,85 ×2)=0,0033 m
104 ×1.5
¿ e=e 1+ e2=0.7+0,0033=0.703 m
¿ M corrige =N utm × e=511.60× 0.703=359.65 KN .m
Armatures verticales :
Mcorrigé =359.65 KN.m ; Ncorr = 511.6KN
A= (0,337 L – 0,81 c’). L.a.b
A= (0,337×1.5 – 0,81×0,05) 1.5 ×0,16×18,5
A = 2064.6 KN.m
B= Nu (d-c’) - Mua
Mua = Mu +Nu × (d – L/2)=359.65+511.6× (1.45-0.75) = 717.77 KN.m
B=511.6 (1.45-0,05) –717.77= -1.53 KN.m
ABdonc la section est partiellement comprimée.
M
¿ μ= 2
σ b ⋅ b⋅ d
¿
¿ μ<¿ 0,392 → A =0 , α =1,25[1−√ 1−2 μ ]; β =1−0,4 α
'
M max
¿ Af = ; σ s =348 MPa
σs ⋅ β ⋅ d
σ b=18,5 MPa
σ s=400 MPa
|σ 2|
¿ l t =h ⋅
|σ 1|+|σ 2|
|3.65|
¿ lt =1.5 × =0,31 m
|7.92|+|3.65|
¿ Lc=L−2<¿ 1.5−2× 0,31=0.88 m
Alors: A RPA
min =0,002 × Lt × a=0,002× 31×16=0.992 cm
2
Donc on prend :
En zone courante :
A adopt 13,19
¿ A nap 1= A nap 2= = =6,6 cm 2
2 2
2
¿ Soit: A nap 1= A nap 2=10 HA 10=7,85 cm
¿
Chapitre V Ferraillage des éléments porteurs
Niveau Acal(cm2) Ac (cm2) Atot (cm2) Ag (cm2) Condition Nmbrdes barres Aadopt(cm2)
Atendu=12HA12 13,57
RDC 13,19 1,408 27,788 3.6 vérifier
L’espacement
D’après (RPA99 version 2003)
S< min (1,5×a; 30 cm) =min(1.5x16 ; 30 cm) =24 cm
On prendre : S = 20cm
Dans la zone h/10 :
S 20
D ≤ = =min
2 2
1.5 a 30
2
;
2 { }
=min { 12; 15 } ⟹ D=10 cm
On prendre :D=10 cm
2
¿ Donc on prend : Ac=8 6=2.26 cm /ml