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Universiteacute du Queacutebec
Eacutecolede technologiesupeacuterieure
Structures en beacuteton armeacute
Calcul selon la norme ACNOR A233-04
Omar CHAALLAL
Presses
de lrsquoUniversiteacute
du Queacutebec
2e EacuteDITION ACTUALISEacuteE
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Structures en beacuteton armeacute
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La Loi sur le droit drsquoauteur interdit la reproduction des œuvres sans autorisation des titulaires de droitsOr la photocopie non autoriseacutee ndash le laquo photocopillage raquo ndash srsquoest geacuteneacuteraliseacutee provoquant une baisse desventes de livres et compromettant la reacutedaction et la production de nouveaux ouvrages par des profes-sionnels Lrsquoobjet du logo apparaissant ci-contre est drsquoalerter le lecteur sur la menace que repreacutesente pourlrsquoavenir de lrsquoeacutecrit le deacuteveloppement massif du laquo photocopillage raquo
M e m b r e d e
Presses de lrsquoUniversiteacute du QueacutebecLe Delta I 2875 boulevard Laurier bureau 450 Queacutebec (Queacutebec) G1V 2M2Teacuteleacutephone 418 657-4399 Teacuteleacutecopieur 418 657-2096
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Diffusion Distribution
C983137983150983137983140983137 Prologue inc 1650 boulevard Lionel-Bertrand Boisbriand (Queacutebec) J7H 1N7Teacutel 450 434-0306 1 800 363-2864
F983154983137983150983139983141 AFPU-D ndash Association franccedilaise des Presses drsquouniversiteacuteSodis 128 avenue du Mareacutechal de Lattre de Tassigny 77403 Lagny France ndash Teacutel 01 60 07 82 99
B983141983148983143983145983153983157983141 Patrimoine SPRL avenue Milcamps 119 1030 Bruxelles Belgique ndash Teacutel 02 7366847
S983157983145983155983155983141 Servidis SA Chemin des Chalets 7 1279 Chavannes-de-Bogis Suisse ndash Teacutel 022 9609532
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Universiteacute du Queacutebec
Eacutecolede technologiesupeacuterieure
Structures en beacuteton armeacuteCalcul selon la norme ACNOR A233-04
Omar CHAALLAL
Presses
de lrsquoUniversiteacute
du Queacutebec
2e EacuteDITION ACTUALISEacuteE
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Catalogage avant publication de Bibliothegravequeet Archives nationales du Queacutebec et Bibliothegraveque et Archives Canada
Chaallal Omar
Structures en beacuteton armeacute2e eacutedition actualiseacutee
Comprend des reacutefeacuterences bibliographiques
Publieacute en collaboration avec Eacutecole de technologie supeacuterieure
ISBN 978-2-7605-4036-1
1 Construction en beacuteton armeacute 2 Constructions ndash Calcul 3 Construction en beacuteton armeacutendash Normes I Universiteacute du Queacutebec Eacutecole de technologie supeacuterieure II Titre
TA6832C42 2014 6241rsquo8341 C2014-940256-2
Les Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebecreconnaissent lrsquoaide financiegravere du gouvernement du Canadapar lrsquoentremise du Fonds du livre du Canadaet du Conseil des Arts du Canada pour leurs activiteacutes drsquoeacutedition
Elles remercient eacutegalement la Socieacuteteacute de deacuteveloppementdes entreprises culturelles (SODEC) pour son soutien financier
Photographie de couverture
Ronald Maisonneuve
Mise en pages
Info 1000 mots
Deacutepocirct leacutegal 3e trimestre 2014
rsaquo Bibliothegraveque et Archives nationales du Queacutebec rsaquo Bibliothegraveque et Archives Canada
copy 2014 ndash Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebec Tous droits de reproduction de traduction et drsquoadaptation reacuteser veacutes
Imprimeacute au Canada
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Avant-propos
Le beacuteton armeacute gracircce agrave ses nombreux avantages notamment la grande liberteacute qursquoilpermet dans le choix des formes sa bonne durabiliteacute ou encore sa rentabiliteacute est sansaucun doute le mateacuteriau de construction le plus utiliseacute dans le monde Et tout incite agravepenser qursquoil continuera drsquooccuper cette place de choix aupregraves des constructeurs durantles prochaines deacutecennies
Mateacuteriau composite obtenu par incorporation drsquoacier drsquoarmature au beacuteton il tire profitde la bonne reacutesistance du beacuteton en compression et des proprieacuteteacutes tregraves avantageuses delrsquoacier en traction Ce caractegravere mixte du beacuteton armeacute auquel srsquoajoute la nature heacuteteacutero-gegravene du beacuteton constitueacute principalement de ciment drsquoagreacutegats et drsquoeau se reflegravete claire-ment dans les regravegles de calcul des structures en beacuteton armeacute sensiblement diffeacuterentes de
celles qui reacutegissent le calcul des structures utilisant drsquoautres types de mateacuteriauxCes regravegles sont le fruit drsquoun effort de recherche consideacuterable poursuivi inlassablementpar des geacuteneacuterations de chercheurs depuis plus drsquoun siegravecle tests en laboratoires obser-vations du comportement drsquoouvrages en service et ameacuteliorations des meacutethodes de calculet de leur bien-fondeacute scientifique Gracircce agrave lrsquoampleur de cet effort et agrave la qualiteacute desreacutesultats obtenus ces regravegles autorisent aujourdrsquohui une utilisation de plus en plus sucircreet eacuteconomique de ce mateacuteriau
Traduites en prescriptions reacuteglementaires lorsque concluantes et regroupeacutees sous levocable de normes de calcul ces regravegles sont mises agrave la disposition des ingeacutenieurs appeleacutes
agrave concevoir et agrave calculer des ouvrages ou agrave en diriger la reacutealisation Cependant les pres-criptions reacuteglementaires contenues dans les normes sont par leur vocation preacutesenteacuteessous forme condenseacutee se bornant le plus souvent aux notions fondamentales et aux
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VIII Avant-propos
proceacutedures de calcul sans en deacutevelopper la justification Aussi une application brutalede ces prescriptions sans en connaicirctre les limites ou en saisir les nuances pourrait-elleconduire agrave de graves erreurs de conception causant parfois des deacutesordres importants
voire la ruine partielle ou totale de lrsquoouvrage projeteacuteLe preacutesent ouvrage qui srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudiants eteacutetudiantes en geacutenie se veut un compleacutement agrave la norme permettant une utilisation pluseacuteclaireacutee de ses prescriptions Les premiers trouveront dans cet ouvrage lrsquooutil perma-nent neacutecessaire agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravere enseigneacutee dans les courstraitant de beacuteton armeacute preacutesenteacutee ici de faccedilon tregraves complegravete et sous une forme aiseacutementassimilable
Baseacute sur la norme ACNOR A233-04 ci-apregraves appeleacutee A233-04 ce livre a pour objetla conception et le calcul des eacuteleacutements de structures les plus freacutequemment rencontreacutes
notamment dans les bacirctimentsLe chapitre 1 preacutesente les mateacuteriaux le beacuteton et ses constituants lrsquoacier drsquoarmature etle mateacuteriau composite Le chapitre 2 traite des aspects lieacutes aux meacutethodes de dimension-nement et aux actions sur les structures deacutefinies selon la norme A233-04 et le Codenational du bacirctiment (CNB-2010) Le chapitre 3 examine les diffeacuterentes phases ducomportement drsquoune poutre en beacuteton armeacute sous charge croissante (non fissureacute fissureacuteet limite) Il traite eacutegalement de la fissuration et des deacuteformations instantaneacutees et agrave longterme et il enchaicircne avec les eacutetats limites drsquoutilisation Les chapitres 4 agrave 6 ainsi quele chapitre 11 sont consacreacutes au calcul deacutetailleacute des piegraveces en beacuteton armeacute sous diversmodes de sollicitations flexion effort tranchant torsion effort normal Le chapitre 7
examine les questions drsquoancrage des barres drsquoarmature et les regravegles reacutegissant les deacutetailsde construction Le calcul des dalles fait lrsquoobjet des chapitres 8 agrave 10 Enfin le chapitre 12aborde le calcul des semelles de fondation
Construit suivant une approche originale ce livre preacutesente la matiegravere simplement etaussi clairement que possible Amplement illustreacute il eacutelabore pour chaque point abordeacuteun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapes agrave suivre lorsdu dimensionnement ou de la veacuterification le tout assorti de nombreuses applicationsnumeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Lrsquoauteur remercie vivement le professeur Eacutetienne Windisch ingeacutenieur Ph D qui a
aideacute agrave la reacutevision et agrave la mise en forme de ce livre Les remerciements vont eacutegalementaux stagiaires postdoctoraux et aux eacutetudiants des cycles supeacuterieurs qui ont contribueacuteagrave lrsquoeacutelaboration drsquoune eacutebauche de solutions pour les problegravemes proposeacutes agrave la fin dechaque chapitre
Mise au point
Cet ouvrage a eacuteteacute preacutepareacute avec le plus grand soin Toutefois lrsquoauteur ne saurait ecirctre tenu
responsable des erreurs ou omissions susceptibles de srsquoy ecirctre glisseacutees et deacutecline touteresponsabiliteacute quant aux dommages qui pourraient reacutesulter de lrsquoutilisation des donneacuteescontenues dans cette publication
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Table des matiegraveres
Avant-propos VIIMise au point VIII
Chapitre 1 Mateacuteriaux 1
11 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 1
12 Beacuteton 3121 Reacutesistance en compression 4122 Reacutesistance en traction 4123 Module drsquoeacutelasticiteacute 5124 Deacuteformation 6125 Coefficient de Poisson 6126 Fluage 6127 Retrait 7128 Dilatation thermique du beacuteton 9
13 Acier drsquoarmature 10131 Nuances 10132 Courbe contrainte-deacuteformation 10133 Dilatation thermique de lrsquoacier 11
14 Exemples 11Exemple 11 ndash Contrainte fluage retrait 11
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
7IC7G0-feadgb
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Structures en beacuteton armeacute
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La Loi sur le droit drsquoauteur interdit la reproduction des œuvres sans autorisation des titulaires de droitsOr la photocopie non autoriseacutee ndash le laquo photocopillage raquo ndash srsquoest geacuteneacuteraliseacutee provoquant une baisse desventes de livres et compromettant la reacutedaction et la production de nouveaux ouvrages par des profes-sionnels Lrsquoobjet du logo apparaissant ci-contre est drsquoalerter le lecteur sur la menace que repreacutesente pourlrsquoavenir de lrsquoeacutecrit le deacuteveloppement massif du laquo photocopillage raquo
M e m b r e d e
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S983157983145983155983155983141 Servidis SA Chemin des Chalets 7 1279 Chavannes-de-Bogis Suisse ndash Teacutel 022 9609532
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Universiteacute du Queacutebec
Eacutecolede technologiesupeacuterieure
Structures en beacuteton armeacuteCalcul selon la norme ACNOR A233-04
Omar CHAALLAL
Presses
de lrsquoUniversiteacute
du Queacutebec
2e EacuteDITION ACTUALISEacuteE
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Catalogage avant publication de Bibliothegravequeet Archives nationales du Queacutebec et Bibliothegraveque et Archives Canada
Chaallal Omar
Structures en beacuteton armeacute2e eacutedition actualiseacutee
Comprend des reacutefeacuterences bibliographiques
Publieacute en collaboration avec Eacutecole de technologie supeacuterieure
ISBN 978-2-7605-4036-1
1 Construction en beacuteton armeacute 2 Constructions ndash Calcul 3 Construction en beacuteton armeacutendash Normes I Universiteacute du Queacutebec Eacutecole de technologie supeacuterieure II Titre
TA6832C42 2014 6241rsquo8341 C2014-940256-2
Les Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebecreconnaissent lrsquoaide financiegravere du gouvernement du Canadapar lrsquoentremise du Fonds du livre du Canadaet du Conseil des Arts du Canada pour leurs activiteacutes drsquoeacutedition
Elles remercient eacutegalement la Socieacuteteacute de deacuteveloppementdes entreprises culturelles (SODEC) pour son soutien financier
Photographie de couverture
Ronald Maisonneuve
Mise en pages
Info 1000 mots
Deacutepocirct leacutegal 3e trimestre 2014
rsaquo Bibliothegraveque et Archives nationales du Queacutebec rsaquo Bibliothegraveque et Archives Canada
copy 2014 ndash Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebec Tous droits de reproduction de traduction et drsquoadaptation reacuteser veacutes
Imprimeacute au Canada
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Avant-propos
Le beacuteton armeacute gracircce agrave ses nombreux avantages notamment la grande liberteacute qursquoilpermet dans le choix des formes sa bonne durabiliteacute ou encore sa rentabiliteacute est sansaucun doute le mateacuteriau de construction le plus utiliseacute dans le monde Et tout incite agravepenser qursquoil continuera drsquooccuper cette place de choix aupregraves des constructeurs durantles prochaines deacutecennies
Mateacuteriau composite obtenu par incorporation drsquoacier drsquoarmature au beacuteton il tire profitde la bonne reacutesistance du beacuteton en compression et des proprieacuteteacutes tregraves avantageuses delrsquoacier en traction Ce caractegravere mixte du beacuteton armeacute auquel srsquoajoute la nature heacuteteacutero-gegravene du beacuteton constitueacute principalement de ciment drsquoagreacutegats et drsquoeau se reflegravete claire-ment dans les regravegles de calcul des structures en beacuteton armeacute sensiblement diffeacuterentes de
celles qui reacutegissent le calcul des structures utilisant drsquoautres types de mateacuteriauxCes regravegles sont le fruit drsquoun effort de recherche consideacuterable poursuivi inlassablementpar des geacuteneacuterations de chercheurs depuis plus drsquoun siegravecle tests en laboratoires obser-vations du comportement drsquoouvrages en service et ameacuteliorations des meacutethodes de calculet de leur bien-fondeacute scientifique Gracircce agrave lrsquoampleur de cet effort et agrave la qualiteacute desreacutesultats obtenus ces regravegles autorisent aujourdrsquohui une utilisation de plus en plus sucircreet eacuteconomique de ce mateacuteriau
Traduites en prescriptions reacuteglementaires lorsque concluantes et regroupeacutees sous levocable de normes de calcul ces regravegles sont mises agrave la disposition des ingeacutenieurs appeleacutes
agrave concevoir et agrave calculer des ouvrages ou agrave en diriger la reacutealisation Cependant les pres-criptions reacuteglementaires contenues dans les normes sont par leur vocation preacutesenteacuteessous forme condenseacutee se bornant le plus souvent aux notions fondamentales et aux
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VIII Avant-propos
proceacutedures de calcul sans en deacutevelopper la justification Aussi une application brutalede ces prescriptions sans en connaicirctre les limites ou en saisir les nuances pourrait-elleconduire agrave de graves erreurs de conception causant parfois des deacutesordres importants
voire la ruine partielle ou totale de lrsquoouvrage projeteacuteLe preacutesent ouvrage qui srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudiants eteacutetudiantes en geacutenie se veut un compleacutement agrave la norme permettant une utilisation pluseacuteclaireacutee de ses prescriptions Les premiers trouveront dans cet ouvrage lrsquooutil perma-nent neacutecessaire agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravere enseigneacutee dans les courstraitant de beacuteton armeacute preacutesenteacutee ici de faccedilon tregraves complegravete et sous une forme aiseacutementassimilable
Baseacute sur la norme ACNOR A233-04 ci-apregraves appeleacutee A233-04 ce livre a pour objetla conception et le calcul des eacuteleacutements de structures les plus freacutequemment rencontreacutes
notamment dans les bacirctimentsLe chapitre 1 preacutesente les mateacuteriaux le beacuteton et ses constituants lrsquoacier drsquoarmature etle mateacuteriau composite Le chapitre 2 traite des aspects lieacutes aux meacutethodes de dimension-nement et aux actions sur les structures deacutefinies selon la norme A233-04 et le Codenational du bacirctiment (CNB-2010) Le chapitre 3 examine les diffeacuterentes phases ducomportement drsquoune poutre en beacuteton armeacute sous charge croissante (non fissureacute fissureacuteet limite) Il traite eacutegalement de la fissuration et des deacuteformations instantaneacutees et agrave longterme et il enchaicircne avec les eacutetats limites drsquoutilisation Les chapitres 4 agrave 6 ainsi quele chapitre 11 sont consacreacutes au calcul deacutetailleacute des piegraveces en beacuteton armeacute sous diversmodes de sollicitations flexion effort tranchant torsion effort normal Le chapitre 7
examine les questions drsquoancrage des barres drsquoarmature et les regravegles reacutegissant les deacutetailsde construction Le calcul des dalles fait lrsquoobjet des chapitres 8 agrave 10 Enfin le chapitre 12aborde le calcul des semelles de fondation
Construit suivant une approche originale ce livre preacutesente la matiegravere simplement etaussi clairement que possible Amplement illustreacute il eacutelabore pour chaque point abordeacuteun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapes agrave suivre lorsdu dimensionnement ou de la veacuterification le tout assorti de nombreuses applicationsnumeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Lrsquoauteur remercie vivement le professeur Eacutetienne Windisch ingeacutenieur Ph D qui a
aideacute agrave la reacutevision et agrave la mise en forme de ce livre Les remerciements vont eacutegalementaux stagiaires postdoctoraux et aux eacutetudiants des cycles supeacuterieurs qui ont contribueacuteagrave lrsquoeacutelaboration drsquoune eacutebauche de solutions pour les problegravemes proposeacutes agrave la fin dechaque chapitre
Mise au point
Cet ouvrage a eacuteteacute preacutepareacute avec le plus grand soin Toutefois lrsquoauteur ne saurait ecirctre tenu
responsable des erreurs ou omissions susceptibles de srsquoy ecirctre glisseacutees et deacutecline touteresponsabiliteacute quant aux dommages qui pourraient reacutesulter de lrsquoutilisation des donneacuteescontenues dans cette publication
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Table des matiegraveres
Avant-propos VIIMise au point VIII
Chapitre 1 Mateacuteriaux 1
11 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 1
12 Beacuteton 3121 Reacutesistance en compression 4122 Reacutesistance en traction 4123 Module drsquoeacutelasticiteacute 5124 Deacuteformation 6125 Coefficient de Poisson 6126 Fluage 6127 Retrait 7128 Dilatation thermique du beacuteton 9
13 Acier drsquoarmature 10131 Nuances 10132 Courbe contrainte-deacuteformation 10133 Dilatation thermique de lrsquoacier 11
14 Exemples 11Exemple 11 ndash Contrainte fluage retrait 11
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
7IC7G0-feadgb
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Structures en beacuteton armeacute
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La Loi sur le droit drsquoauteur interdit la reproduction des œuvres sans autorisation des titulaires de droitsOr la photocopie non autoriseacutee ndash le laquo photocopillage raquo ndash srsquoest geacuteneacuteraliseacutee provoquant une baisse desventes de livres et compromettant la reacutedaction et la production de nouveaux ouvrages par des profes-sionnels Lrsquoobjet du logo apparaissant ci-contre est drsquoalerter le lecteur sur la menace que repreacutesente pourlrsquoavenir de lrsquoeacutecrit le deacuteveloppement massif du laquo photocopillage raquo
M e m b r e d e
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Universiteacute du Queacutebec
Eacutecolede technologiesupeacuterieure
Structures en beacuteton armeacuteCalcul selon la norme ACNOR A233-04
Omar CHAALLAL
Presses
de lrsquoUniversiteacute
du Queacutebec
2e EacuteDITION ACTUALISEacuteE
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Catalogage avant publication de Bibliothegravequeet Archives nationales du Queacutebec et Bibliothegraveque et Archives Canada
Chaallal Omar
Structures en beacuteton armeacute2e eacutedition actualiseacutee
Comprend des reacutefeacuterences bibliographiques
Publieacute en collaboration avec Eacutecole de technologie supeacuterieure
ISBN 978-2-7605-4036-1
1 Construction en beacuteton armeacute 2 Constructions ndash Calcul 3 Construction en beacuteton armeacutendash Normes I Universiteacute du Queacutebec Eacutecole de technologie supeacuterieure II Titre
TA6832C42 2014 6241rsquo8341 C2014-940256-2
Les Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebecreconnaissent lrsquoaide financiegravere du gouvernement du Canadapar lrsquoentremise du Fonds du livre du Canadaet du Conseil des Arts du Canada pour leurs activiteacutes drsquoeacutedition
Elles remercient eacutegalement la Socieacuteteacute de deacuteveloppementdes entreprises culturelles (SODEC) pour son soutien financier
Photographie de couverture
Ronald Maisonneuve
Mise en pages
Info 1000 mots
Deacutepocirct leacutegal 3e trimestre 2014
rsaquo Bibliothegraveque et Archives nationales du Queacutebec rsaquo Bibliothegraveque et Archives Canada
copy 2014 ndash Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebec Tous droits de reproduction de traduction et drsquoadaptation reacuteser veacutes
Imprimeacute au Canada
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Avant-propos
Le beacuteton armeacute gracircce agrave ses nombreux avantages notamment la grande liberteacute qursquoilpermet dans le choix des formes sa bonne durabiliteacute ou encore sa rentabiliteacute est sansaucun doute le mateacuteriau de construction le plus utiliseacute dans le monde Et tout incite agravepenser qursquoil continuera drsquooccuper cette place de choix aupregraves des constructeurs durantles prochaines deacutecennies
Mateacuteriau composite obtenu par incorporation drsquoacier drsquoarmature au beacuteton il tire profitde la bonne reacutesistance du beacuteton en compression et des proprieacuteteacutes tregraves avantageuses delrsquoacier en traction Ce caractegravere mixte du beacuteton armeacute auquel srsquoajoute la nature heacuteteacutero-gegravene du beacuteton constitueacute principalement de ciment drsquoagreacutegats et drsquoeau se reflegravete claire-ment dans les regravegles de calcul des structures en beacuteton armeacute sensiblement diffeacuterentes de
celles qui reacutegissent le calcul des structures utilisant drsquoautres types de mateacuteriauxCes regravegles sont le fruit drsquoun effort de recherche consideacuterable poursuivi inlassablementpar des geacuteneacuterations de chercheurs depuis plus drsquoun siegravecle tests en laboratoires obser-vations du comportement drsquoouvrages en service et ameacuteliorations des meacutethodes de calculet de leur bien-fondeacute scientifique Gracircce agrave lrsquoampleur de cet effort et agrave la qualiteacute desreacutesultats obtenus ces regravegles autorisent aujourdrsquohui une utilisation de plus en plus sucircreet eacuteconomique de ce mateacuteriau
Traduites en prescriptions reacuteglementaires lorsque concluantes et regroupeacutees sous levocable de normes de calcul ces regravegles sont mises agrave la disposition des ingeacutenieurs appeleacutes
agrave concevoir et agrave calculer des ouvrages ou agrave en diriger la reacutealisation Cependant les pres-criptions reacuteglementaires contenues dans les normes sont par leur vocation preacutesenteacuteessous forme condenseacutee se bornant le plus souvent aux notions fondamentales et aux
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VIII Avant-propos
proceacutedures de calcul sans en deacutevelopper la justification Aussi une application brutalede ces prescriptions sans en connaicirctre les limites ou en saisir les nuances pourrait-elleconduire agrave de graves erreurs de conception causant parfois des deacutesordres importants
voire la ruine partielle ou totale de lrsquoouvrage projeteacuteLe preacutesent ouvrage qui srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudiants eteacutetudiantes en geacutenie se veut un compleacutement agrave la norme permettant une utilisation pluseacuteclaireacutee de ses prescriptions Les premiers trouveront dans cet ouvrage lrsquooutil perma-nent neacutecessaire agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravere enseigneacutee dans les courstraitant de beacuteton armeacute preacutesenteacutee ici de faccedilon tregraves complegravete et sous une forme aiseacutementassimilable
Baseacute sur la norme ACNOR A233-04 ci-apregraves appeleacutee A233-04 ce livre a pour objetla conception et le calcul des eacuteleacutements de structures les plus freacutequemment rencontreacutes
notamment dans les bacirctimentsLe chapitre 1 preacutesente les mateacuteriaux le beacuteton et ses constituants lrsquoacier drsquoarmature etle mateacuteriau composite Le chapitre 2 traite des aspects lieacutes aux meacutethodes de dimension-nement et aux actions sur les structures deacutefinies selon la norme A233-04 et le Codenational du bacirctiment (CNB-2010) Le chapitre 3 examine les diffeacuterentes phases ducomportement drsquoune poutre en beacuteton armeacute sous charge croissante (non fissureacute fissureacuteet limite) Il traite eacutegalement de la fissuration et des deacuteformations instantaneacutees et agrave longterme et il enchaicircne avec les eacutetats limites drsquoutilisation Les chapitres 4 agrave 6 ainsi quele chapitre 11 sont consacreacutes au calcul deacutetailleacute des piegraveces en beacuteton armeacute sous diversmodes de sollicitations flexion effort tranchant torsion effort normal Le chapitre 7
examine les questions drsquoancrage des barres drsquoarmature et les regravegles reacutegissant les deacutetailsde construction Le calcul des dalles fait lrsquoobjet des chapitres 8 agrave 10 Enfin le chapitre 12aborde le calcul des semelles de fondation
Construit suivant une approche originale ce livre preacutesente la matiegravere simplement etaussi clairement que possible Amplement illustreacute il eacutelabore pour chaque point abordeacuteun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapes agrave suivre lorsdu dimensionnement ou de la veacuterification le tout assorti de nombreuses applicationsnumeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Lrsquoauteur remercie vivement le professeur Eacutetienne Windisch ingeacutenieur Ph D qui a
aideacute agrave la reacutevision et agrave la mise en forme de ce livre Les remerciements vont eacutegalementaux stagiaires postdoctoraux et aux eacutetudiants des cycles supeacuterieurs qui ont contribueacuteagrave lrsquoeacutelaboration drsquoune eacutebauche de solutions pour les problegravemes proposeacutes agrave la fin dechaque chapitre
Mise au point
Cet ouvrage a eacuteteacute preacutepareacute avec le plus grand soin Toutefois lrsquoauteur ne saurait ecirctre tenu
responsable des erreurs ou omissions susceptibles de srsquoy ecirctre glisseacutees et deacutecline touteresponsabiliteacute quant aux dommages qui pourraient reacutesulter de lrsquoutilisation des donneacuteescontenues dans cette publication
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Table des matiegraveres
Avant-propos VIIMise au point VIII
Chapitre 1 Mateacuteriaux 1
11 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 1
12 Beacuteton 3121 Reacutesistance en compression 4122 Reacutesistance en traction 4123 Module drsquoeacutelasticiteacute 5124 Deacuteformation 6125 Coefficient de Poisson 6126 Fluage 6127 Retrait 7128 Dilatation thermique du beacuteton 9
13 Acier drsquoarmature 10131 Nuances 10132 Courbe contrainte-deacuteformation 10133 Dilatation thermique de lrsquoacier 11
14 Exemples 11Exemple 11 ndash Contrainte fluage retrait 11
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
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Structures en beacuteton armeacute
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Universiteacute du Queacutebec
Eacutecolede technologiesupeacuterieure
Structures en beacuteton armeacuteCalcul selon la norme ACNOR A233-04
Omar CHAALLAL
Presses
de lrsquoUniversiteacute
du Queacutebec
2e EacuteDITION ACTUALISEacuteE
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Catalogage avant publication de Bibliothegravequeet Archives nationales du Queacutebec et Bibliothegraveque et Archives Canada
Chaallal Omar
Structures en beacuteton armeacute2e eacutedition actualiseacutee
Comprend des reacutefeacuterences bibliographiques
Publieacute en collaboration avec Eacutecole de technologie supeacuterieure
ISBN 978-2-7605-4036-1
1 Construction en beacuteton armeacute 2 Constructions ndash Calcul 3 Construction en beacuteton armeacutendash Normes I Universiteacute du Queacutebec Eacutecole de technologie supeacuterieure II Titre
TA6832C42 2014 6241rsquo8341 C2014-940256-2
Les Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebecreconnaissent lrsquoaide financiegravere du gouvernement du Canadapar lrsquoentremise du Fonds du livre du Canadaet du Conseil des Arts du Canada pour leurs activiteacutes drsquoeacutedition
Elles remercient eacutegalement la Socieacuteteacute de deacuteveloppementdes entreprises culturelles (SODEC) pour son soutien financier
Photographie de couverture
Ronald Maisonneuve
Mise en pages
Info 1000 mots
Deacutepocirct leacutegal 3e trimestre 2014
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Avant-propos
Le beacuteton armeacute gracircce agrave ses nombreux avantages notamment la grande liberteacute qursquoilpermet dans le choix des formes sa bonne durabiliteacute ou encore sa rentabiliteacute est sansaucun doute le mateacuteriau de construction le plus utiliseacute dans le monde Et tout incite agravepenser qursquoil continuera drsquooccuper cette place de choix aupregraves des constructeurs durantles prochaines deacutecennies
Mateacuteriau composite obtenu par incorporation drsquoacier drsquoarmature au beacuteton il tire profitde la bonne reacutesistance du beacuteton en compression et des proprieacuteteacutes tregraves avantageuses delrsquoacier en traction Ce caractegravere mixte du beacuteton armeacute auquel srsquoajoute la nature heacuteteacutero-gegravene du beacuteton constitueacute principalement de ciment drsquoagreacutegats et drsquoeau se reflegravete claire-ment dans les regravegles de calcul des structures en beacuteton armeacute sensiblement diffeacuterentes de
celles qui reacutegissent le calcul des structures utilisant drsquoautres types de mateacuteriauxCes regravegles sont le fruit drsquoun effort de recherche consideacuterable poursuivi inlassablementpar des geacuteneacuterations de chercheurs depuis plus drsquoun siegravecle tests en laboratoires obser-vations du comportement drsquoouvrages en service et ameacuteliorations des meacutethodes de calculet de leur bien-fondeacute scientifique Gracircce agrave lrsquoampleur de cet effort et agrave la qualiteacute desreacutesultats obtenus ces regravegles autorisent aujourdrsquohui une utilisation de plus en plus sucircreet eacuteconomique de ce mateacuteriau
Traduites en prescriptions reacuteglementaires lorsque concluantes et regroupeacutees sous levocable de normes de calcul ces regravegles sont mises agrave la disposition des ingeacutenieurs appeleacutes
agrave concevoir et agrave calculer des ouvrages ou agrave en diriger la reacutealisation Cependant les pres-criptions reacuteglementaires contenues dans les normes sont par leur vocation preacutesenteacuteessous forme condenseacutee se bornant le plus souvent aux notions fondamentales et aux
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VIII Avant-propos
proceacutedures de calcul sans en deacutevelopper la justification Aussi une application brutalede ces prescriptions sans en connaicirctre les limites ou en saisir les nuances pourrait-elleconduire agrave de graves erreurs de conception causant parfois des deacutesordres importants
voire la ruine partielle ou totale de lrsquoouvrage projeteacuteLe preacutesent ouvrage qui srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudiants eteacutetudiantes en geacutenie se veut un compleacutement agrave la norme permettant une utilisation pluseacuteclaireacutee de ses prescriptions Les premiers trouveront dans cet ouvrage lrsquooutil perma-nent neacutecessaire agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravere enseigneacutee dans les courstraitant de beacuteton armeacute preacutesenteacutee ici de faccedilon tregraves complegravete et sous une forme aiseacutementassimilable
Baseacute sur la norme ACNOR A233-04 ci-apregraves appeleacutee A233-04 ce livre a pour objetla conception et le calcul des eacuteleacutements de structures les plus freacutequemment rencontreacutes
notamment dans les bacirctimentsLe chapitre 1 preacutesente les mateacuteriaux le beacuteton et ses constituants lrsquoacier drsquoarmature etle mateacuteriau composite Le chapitre 2 traite des aspects lieacutes aux meacutethodes de dimension-nement et aux actions sur les structures deacutefinies selon la norme A233-04 et le Codenational du bacirctiment (CNB-2010) Le chapitre 3 examine les diffeacuterentes phases ducomportement drsquoune poutre en beacuteton armeacute sous charge croissante (non fissureacute fissureacuteet limite) Il traite eacutegalement de la fissuration et des deacuteformations instantaneacutees et agrave longterme et il enchaicircne avec les eacutetats limites drsquoutilisation Les chapitres 4 agrave 6 ainsi quele chapitre 11 sont consacreacutes au calcul deacutetailleacute des piegraveces en beacuteton armeacute sous diversmodes de sollicitations flexion effort tranchant torsion effort normal Le chapitre 7
examine les questions drsquoancrage des barres drsquoarmature et les regravegles reacutegissant les deacutetailsde construction Le calcul des dalles fait lrsquoobjet des chapitres 8 agrave 10 Enfin le chapitre 12aborde le calcul des semelles de fondation
Construit suivant une approche originale ce livre preacutesente la matiegravere simplement etaussi clairement que possible Amplement illustreacute il eacutelabore pour chaque point abordeacuteun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapes agrave suivre lorsdu dimensionnement ou de la veacuterification le tout assorti de nombreuses applicationsnumeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Lrsquoauteur remercie vivement le professeur Eacutetienne Windisch ingeacutenieur Ph D qui a
aideacute agrave la reacutevision et agrave la mise en forme de ce livre Les remerciements vont eacutegalementaux stagiaires postdoctoraux et aux eacutetudiants des cycles supeacuterieurs qui ont contribueacuteagrave lrsquoeacutelaboration drsquoune eacutebauche de solutions pour les problegravemes proposeacutes agrave la fin dechaque chapitre
Mise au point
Cet ouvrage a eacuteteacute preacutepareacute avec le plus grand soin Toutefois lrsquoauteur ne saurait ecirctre tenu
responsable des erreurs ou omissions susceptibles de srsquoy ecirctre glisseacutees et deacutecline touteresponsabiliteacute quant aux dommages qui pourraient reacutesulter de lrsquoutilisation des donneacuteescontenues dans cette publication
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Table des matiegraveres
Avant-propos VIIMise au point VIII
Chapitre 1 Mateacuteriaux 1
11 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 1
12 Beacuteton 3121 Reacutesistance en compression 4122 Reacutesistance en traction 4123 Module drsquoeacutelasticiteacute 5124 Deacuteformation 6125 Coefficient de Poisson 6126 Fluage 6127 Retrait 7128 Dilatation thermique du beacuteton 9
13 Acier drsquoarmature 10131 Nuances 10132 Courbe contrainte-deacuteformation 10133 Dilatation thermique de lrsquoacier 11
14 Exemples 11Exemple 11 ndash Contrainte fluage retrait 11
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
7IC7G0-feadgb
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Structures en beacuteton armeacute
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La Loi sur le droit drsquoauteur interdit la reproduction des œuvres sans autorisation des titulaires de droitsOr la photocopie non autoriseacutee ndash le laquo photocopillage raquo ndash srsquoest geacuteneacuteraliseacutee provoquant une baisse desventes de livres et compromettant la reacutedaction et la production de nouveaux ouvrages par des profes-sionnels Lrsquoobjet du logo apparaissant ci-contre est drsquoalerter le lecteur sur la menace que repreacutesente pourlrsquoavenir de lrsquoeacutecrit le deacuteveloppement massif du laquo photocopillage raquo
M e m b r e d e
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Universiteacute du Queacutebec
Eacutecolede technologiesupeacuterieure
Structures en beacuteton armeacuteCalcul selon la norme ACNOR A233-04
Omar CHAALLAL
Presses
de lrsquoUniversiteacute
du Queacutebec
2e EacuteDITION ACTUALISEacuteE
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Catalogage avant publication de Bibliothegravequeet Archives nationales du Queacutebec et Bibliothegraveque et Archives Canada
Chaallal Omar
Structures en beacuteton armeacute2e eacutedition actualiseacutee
Comprend des reacutefeacuterences bibliographiques
Publieacute en collaboration avec Eacutecole de technologie supeacuterieure
ISBN 978-2-7605-4036-1
1 Construction en beacuteton armeacute 2 Constructions ndash Calcul 3 Construction en beacuteton armeacutendash Normes I Universiteacute du Queacutebec Eacutecole de technologie supeacuterieure II Titre
TA6832C42 2014 6241rsquo8341 C2014-940256-2
Les Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebecreconnaissent lrsquoaide financiegravere du gouvernement du Canadapar lrsquoentremise du Fonds du livre du Canadaet du Conseil des Arts du Canada pour leurs activiteacutes drsquoeacutedition
Elles remercient eacutegalement la Socieacuteteacute de deacuteveloppementdes entreprises culturelles (SODEC) pour son soutien financier
Photographie de couverture
Ronald Maisonneuve
Mise en pages
Info 1000 mots
Deacutepocirct leacutegal 3e trimestre 2014
rsaquo Bibliothegraveque et Archives nationales du Queacutebec rsaquo Bibliothegraveque et Archives Canada
copy 2014 ndash Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebec Tous droits de reproduction de traduction et drsquoadaptation reacuteser veacutes
Imprimeacute au Canada
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Avant-propos
Le beacuteton armeacute gracircce agrave ses nombreux avantages notamment la grande liberteacute qursquoilpermet dans le choix des formes sa bonne durabiliteacute ou encore sa rentabiliteacute est sansaucun doute le mateacuteriau de construction le plus utiliseacute dans le monde Et tout incite agravepenser qursquoil continuera drsquooccuper cette place de choix aupregraves des constructeurs durantles prochaines deacutecennies
Mateacuteriau composite obtenu par incorporation drsquoacier drsquoarmature au beacuteton il tire profitde la bonne reacutesistance du beacuteton en compression et des proprieacuteteacutes tregraves avantageuses delrsquoacier en traction Ce caractegravere mixte du beacuteton armeacute auquel srsquoajoute la nature heacuteteacutero-gegravene du beacuteton constitueacute principalement de ciment drsquoagreacutegats et drsquoeau se reflegravete claire-ment dans les regravegles de calcul des structures en beacuteton armeacute sensiblement diffeacuterentes de
celles qui reacutegissent le calcul des structures utilisant drsquoautres types de mateacuteriauxCes regravegles sont le fruit drsquoun effort de recherche consideacuterable poursuivi inlassablementpar des geacuteneacuterations de chercheurs depuis plus drsquoun siegravecle tests en laboratoires obser-vations du comportement drsquoouvrages en service et ameacuteliorations des meacutethodes de calculet de leur bien-fondeacute scientifique Gracircce agrave lrsquoampleur de cet effort et agrave la qualiteacute desreacutesultats obtenus ces regravegles autorisent aujourdrsquohui une utilisation de plus en plus sucircreet eacuteconomique de ce mateacuteriau
Traduites en prescriptions reacuteglementaires lorsque concluantes et regroupeacutees sous levocable de normes de calcul ces regravegles sont mises agrave la disposition des ingeacutenieurs appeleacutes
agrave concevoir et agrave calculer des ouvrages ou agrave en diriger la reacutealisation Cependant les pres-criptions reacuteglementaires contenues dans les normes sont par leur vocation preacutesenteacuteessous forme condenseacutee se bornant le plus souvent aux notions fondamentales et aux
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VIII Avant-propos
proceacutedures de calcul sans en deacutevelopper la justification Aussi une application brutalede ces prescriptions sans en connaicirctre les limites ou en saisir les nuances pourrait-elleconduire agrave de graves erreurs de conception causant parfois des deacutesordres importants
voire la ruine partielle ou totale de lrsquoouvrage projeteacuteLe preacutesent ouvrage qui srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudiants eteacutetudiantes en geacutenie se veut un compleacutement agrave la norme permettant une utilisation pluseacuteclaireacutee de ses prescriptions Les premiers trouveront dans cet ouvrage lrsquooutil perma-nent neacutecessaire agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravere enseigneacutee dans les courstraitant de beacuteton armeacute preacutesenteacutee ici de faccedilon tregraves complegravete et sous une forme aiseacutementassimilable
Baseacute sur la norme ACNOR A233-04 ci-apregraves appeleacutee A233-04 ce livre a pour objetla conception et le calcul des eacuteleacutements de structures les plus freacutequemment rencontreacutes
notamment dans les bacirctimentsLe chapitre 1 preacutesente les mateacuteriaux le beacuteton et ses constituants lrsquoacier drsquoarmature etle mateacuteriau composite Le chapitre 2 traite des aspects lieacutes aux meacutethodes de dimension-nement et aux actions sur les structures deacutefinies selon la norme A233-04 et le Codenational du bacirctiment (CNB-2010) Le chapitre 3 examine les diffeacuterentes phases ducomportement drsquoune poutre en beacuteton armeacute sous charge croissante (non fissureacute fissureacuteet limite) Il traite eacutegalement de la fissuration et des deacuteformations instantaneacutees et agrave longterme et il enchaicircne avec les eacutetats limites drsquoutilisation Les chapitres 4 agrave 6 ainsi quele chapitre 11 sont consacreacutes au calcul deacutetailleacute des piegraveces en beacuteton armeacute sous diversmodes de sollicitations flexion effort tranchant torsion effort normal Le chapitre 7
examine les questions drsquoancrage des barres drsquoarmature et les regravegles reacutegissant les deacutetailsde construction Le calcul des dalles fait lrsquoobjet des chapitres 8 agrave 10 Enfin le chapitre 12aborde le calcul des semelles de fondation
Construit suivant une approche originale ce livre preacutesente la matiegravere simplement etaussi clairement que possible Amplement illustreacute il eacutelabore pour chaque point abordeacuteun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapes agrave suivre lorsdu dimensionnement ou de la veacuterification le tout assorti de nombreuses applicationsnumeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Lrsquoauteur remercie vivement le professeur Eacutetienne Windisch ingeacutenieur Ph D qui a
aideacute agrave la reacutevision et agrave la mise en forme de ce livre Les remerciements vont eacutegalementaux stagiaires postdoctoraux et aux eacutetudiants des cycles supeacuterieurs qui ont contribueacuteagrave lrsquoeacutelaboration drsquoune eacutebauche de solutions pour les problegravemes proposeacutes agrave la fin dechaque chapitre
Mise au point
Cet ouvrage a eacuteteacute preacutepareacute avec le plus grand soin Toutefois lrsquoauteur ne saurait ecirctre tenu
responsable des erreurs ou omissions susceptibles de srsquoy ecirctre glisseacutees et deacutecline touteresponsabiliteacute quant aux dommages qui pourraient reacutesulter de lrsquoutilisation des donneacuteescontenues dans cette publication
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Table des matiegraveres
Avant-propos VIIMise au point VIII
Chapitre 1 Mateacuteriaux 1
11 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 1
12 Beacuteton 3121 Reacutesistance en compression 4122 Reacutesistance en traction 4123 Module drsquoeacutelasticiteacute 5124 Deacuteformation 6125 Coefficient de Poisson 6126 Fluage 6127 Retrait 7128 Dilatation thermique du beacuteton 9
13 Acier drsquoarmature 10131 Nuances 10132 Courbe contrainte-deacuteformation 10133 Dilatation thermique de lrsquoacier 11
14 Exemples 11Exemple 11 ndash Contrainte fluage retrait 11
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
7IC7G0-feadgb
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La Loi sur le droit drsquoauteur interdit la reproduction des œuvres sans autorisation des titulaires de droitsOr la photocopie non autoriseacutee ndash le laquo photocopillage raquo ndash srsquoest geacuteneacuteraliseacutee provoquant une baisse desventes de livres et compromettant la reacutedaction et la production de nouveaux ouvrages par des profes-sionnels Lrsquoobjet du logo apparaissant ci-contre est drsquoalerter le lecteur sur la menace que repreacutesente pourlrsquoavenir de lrsquoeacutecrit le deacuteveloppement massif du laquo photocopillage raquo
M e m b r e d e
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S983157983145983155983155983141 Servidis SA Chemin des Chalets 7 1279 Chavannes-de-Bogis Suisse ndash Teacutel 022 9609532
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Universiteacute du Queacutebec
Eacutecolede technologiesupeacuterieure
Structures en beacuteton armeacuteCalcul selon la norme ACNOR A233-04
Omar CHAALLAL
Presses
de lrsquoUniversiteacute
du Queacutebec
2e EacuteDITION ACTUALISEacuteE
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Catalogage avant publication de Bibliothegravequeet Archives nationales du Queacutebec et Bibliothegraveque et Archives Canada
Chaallal Omar
Structures en beacuteton armeacute2e eacutedition actualiseacutee
Comprend des reacutefeacuterences bibliographiques
Publieacute en collaboration avec Eacutecole de technologie supeacuterieure
ISBN 978-2-7605-4036-1
1 Construction en beacuteton armeacute 2 Constructions ndash Calcul 3 Construction en beacuteton armeacutendash Normes I Universiteacute du Queacutebec Eacutecole de technologie supeacuterieure II Titre
TA6832C42 2014 6241rsquo8341 C2014-940256-2
Les Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebecreconnaissent lrsquoaide financiegravere du gouvernement du Canadapar lrsquoentremise du Fonds du livre du Canadaet du Conseil des Arts du Canada pour leurs activiteacutes drsquoeacutedition
Elles remercient eacutegalement la Socieacuteteacute de deacuteveloppementdes entreprises culturelles (SODEC) pour son soutien financier
Photographie de couverture
Ronald Maisonneuve
Mise en pages
Info 1000 mots
Deacutepocirct leacutegal 3e trimestre 2014
rsaquo Bibliothegraveque et Archives nationales du Queacutebec rsaquo Bibliothegraveque et Archives Canada
copy 2014 ndash Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebec Tous droits de reproduction de traduction et drsquoadaptation reacuteser veacutes
Imprimeacute au Canada
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Avant-propos
Le beacuteton armeacute gracircce agrave ses nombreux avantages notamment la grande liberteacute qursquoilpermet dans le choix des formes sa bonne durabiliteacute ou encore sa rentabiliteacute est sansaucun doute le mateacuteriau de construction le plus utiliseacute dans le monde Et tout incite agravepenser qursquoil continuera drsquooccuper cette place de choix aupregraves des constructeurs durantles prochaines deacutecennies
Mateacuteriau composite obtenu par incorporation drsquoacier drsquoarmature au beacuteton il tire profitde la bonne reacutesistance du beacuteton en compression et des proprieacuteteacutes tregraves avantageuses delrsquoacier en traction Ce caractegravere mixte du beacuteton armeacute auquel srsquoajoute la nature heacuteteacutero-gegravene du beacuteton constitueacute principalement de ciment drsquoagreacutegats et drsquoeau se reflegravete claire-ment dans les regravegles de calcul des structures en beacuteton armeacute sensiblement diffeacuterentes de
celles qui reacutegissent le calcul des structures utilisant drsquoautres types de mateacuteriauxCes regravegles sont le fruit drsquoun effort de recherche consideacuterable poursuivi inlassablementpar des geacuteneacuterations de chercheurs depuis plus drsquoun siegravecle tests en laboratoires obser-vations du comportement drsquoouvrages en service et ameacuteliorations des meacutethodes de calculet de leur bien-fondeacute scientifique Gracircce agrave lrsquoampleur de cet effort et agrave la qualiteacute desreacutesultats obtenus ces regravegles autorisent aujourdrsquohui une utilisation de plus en plus sucircreet eacuteconomique de ce mateacuteriau
Traduites en prescriptions reacuteglementaires lorsque concluantes et regroupeacutees sous levocable de normes de calcul ces regravegles sont mises agrave la disposition des ingeacutenieurs appeleacutes
agrave concevoir et agrave calculer des ouvrages ou agrave en diriger la reacutealisation Cependant les pres-criptions reacuteglementaires contenues dans les normes sont par leur vocation preacutesenteacuteessous forme condenseacutee se bornant le plus souvent aux notions fondamentales et aux
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VIII Avant-propos
proceacutedures de calcul sans en deacutevelopper la justification Aussi une application brutalede ces prescriptions sans en connaicirctre les limites ou en saisir les nuances pourrait-elleconduire agrave de graves erreurs de conception causant parfois des deacutesordres importants
voire la ruine partielle ou totale de lrsquoouvrage projeteacuteLe preacutesent ouvrage qui srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudiants eteacutetudiantes en geacutenie se veut un compleacutement agrave la norme permettant une utilisation pluseacuteclaireacutee de ses prescriptions Les premiers trouveront dans cet ouvrage lrsquooutil perma-nent neacutecessaire agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravere enseigneacutee dans les courstraitant de beacuteton armeacute preacutesenteacutee ici de faccedilon tregraves complegravete et sous une forme aiseacutementassimilable
Baseacute sur la norme ACNOR A233-04 ci-apregraves appeleacutee A233-04 ce livre a pour objetla conception et le calcul des eacuteleacutements de structures les plus freacutequemment rencontreacutes
notamment dans les bacirctimentsLe chapitre 1 preacutesente les mateacuteriaux le beacuteton et ses constituants lrsquoacier drsquoarmature etle mateacuteriau composite Le chapitre 2 traite des aspects lieacutes aux meacutethodes de dimension-nement et aux actions sur les structures deacutefinies selon la norme A233-04 et le Codenational du bacirctiment (CNB-2010) Le chapitre 3 examine les diffeacuterentes phases ducomportement drsquoune poutre en beacuteton armeacute sous charge croissante (non fissureacute fissureacuteet limite) Il traite eacutegalement de la fissuration et des deacuteformations instantaneacutees et agrave longterme et il enchaicircne avec les eacutetats limites drsquoutilisation Les chapitres 4 agrave 6 ainsi quele chapitre 11 sont consacreacutes au calcul deacutetailleacute des piegraveces en beacuteton armeacute sous diversmodes de sollicitations flexion effort tranchant torsion effort normal Le chapitre 7
examine les questions drsquoancrage des barres drsquoarmature et les regravegles reacutegissant les deacutetailsde construction Le calcul des dalles fait lrsquoobjet des chapitres 8 agrave 10 Enfin le chapitre 12aborde le calcul des semelles de fondation
Construit suivant une approche originale ce livre preacutesente la matiegravere simplement etaussi clairement que possible Amplement illustreacute il eacutelabore pour chaque point abordeacuteun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapes agrave suivre lorsdu dimensionnement ou de la veacuterification le tout assorti de nombreuses applicationsnumeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Lrsquoauteur remercie vivement le professeur Eacutetienne Windisch ingeacutenieur Ph D qui a
aideacute agrave la reacutevision et agrave la mise en forme de ce livre Les remerciements vont eacutegalementaux stagiaires postdoctoraux et aux eacutetudiants des cycles supeacuterieurs qui ont contribueacuteagrave lrsquoeacutelaboration drsquoune eacutebauche de solutions pour les problegravemes proposeacutes agrave la fin dechaque chapitre
Mise au point
Cet ouvrage a eacuteteacute preacutepareacute avec le plus grand soin Toutefois lrsquoauteur ne saurait ecirctre tenu
responsable des erreurs ou omissions susceptibles de srsquoy ecirctre glisseacutees et deacutecline touteresponsabiliteacute quant aux dommages qui pourraient reacutesulter de lrsquoutilisation des donneacuteescontenues dans cette publication
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Table des matiegraveres
Avant-propos VIIMise au point VIII
Chapitre 1 Mateacuteriaux 1
11 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 1
12 Beacuteton 3121 Reacutesistance en compression 4122 Reacutesistance en traction 4123 Module drsquoeacutelasticiteacute 5124 Deacuteformation 6125 Coefficient de Poisson 6126 Fluage 6127 Retrait 7128 Dilatation thermique du beacuteton 9
13 Acier drsquoarmature 10131 Nuances 10132 Courbe contrainte-deacuteformation 10133 Dilatation thermique de lrsquoacier 11
14 Exemples 11Exemple 11 ndash Contrainte fluage retrait 11
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
7IC7G0-feadgb
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Universiteacute du Queacutebec
Eacutecolede technologiesupeacuterieure
Structures en beacuteton armeacuteCalcul selon la norme ACNOR A233-04
Omar CHAALLAL
Presses
de lrsquoUniversiteacute
du Queacutebec
2e EacuteDITION ACTUALISEacuteE
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Catalogage avant publication de Bibliothegravequeet Archives nationales du Queacutebec et Bibliothegraveque et Archives Canada
Chaallal Omar
Structures en beacuteton armeacute2e eacutedition actualiseacutee
Comprend des reacutefeacuterences bibliographiques
Publieacute en collaboration avec Eacutecole de technologie supeacuterieure
ISBN 978-2-7605-4036-1
1 Construction en beacuteton armeacute 2 Constructions ndash Calcul 3 Construction en beacuteton armeacutendash Normes I Universiteacute du Queacutebec Eacutecole de technologie supeacuterieure II Titre
TA6832C42 2014 6241rsquo8341 C2014-940256-2
Les Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebecreconnaissent lrsquoaide financiegravere du gouvernement du Canadapar lrsquoentremise du Fonds du livre du Canadaet du Conseil des Arts du Canada pour leurs activiteacutes drsquoeacutedition
Elles remercient eacutegalement la Socieacuteteacute de deacuteveloppementdes entreprises culturelles (SODEC) pour son soutien financier
Photographie de couverture
Ronald Maisonneuve
Mise en pages
Info 1000 mots
Deacutepocirct leacutegal 3e trimestre 2014
rsaquo Bibliothegraveque et Archives nationales du Queacutebec rsaquo Bibliothegraveque et Archives Canada
copy 2014 ndash Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebec Tous droits de reproduction de traduction et drsquoadaptation reacuteser veacutes
Imprimeacute au Canada
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Avant-propos
Le beacuteton armeacute gracircce agrave ses nombreux avantages notamment la grande liberteacute qursquoilpermet dans le choix des formes sa bonne durabiliteacute ou encore sa rentabiliteacute est sansaucun doute le mateacuteriau de construction le plus utiliseacute dans le monde Et tout incite agravepenser qursquoil continuera drsquooccuper cette place de choix aupregraves des constructeurs durantles prochaines deacutecennies
Mateacuteriau composite obtenu par incorporation drsquoacier drsquoarmature au beacuteton il tire profitde la bonne reacutesistance du beacuteton en compression et des proprieacuteteacutes tregraves avantageuses delrsquoacier en traction Ce caractegravere mixte du beacuteton armeacute auquel srsquoajoute la nature heacuteteacutero-gegravene du beacuteton constitueacute principalement de ciment drsquoagreacutegats et drsquoeau se reflegravete claire-ment dans les regravegles de calcul des structures en beacuteton armeacute sensiblement diffeacuterentes de
celles qui reacutegissent le calcul des structures utilisant drsquoautres types de mateacuteriauxCes regravegles sont le fruit drsquoun effort de recherche consideacuterable poursuivi inlassablementpar des geacuteneacuterations de chercheurs depuis plus drsquoun siegravecle tests en laboratoires obser-vations du comportement drsquoouvrages en service et ameacuteliorations des meacutethodes de calculet de leur bien-fondeacute scientifique Gracircce agrave lrsquoampleur de cet effort et agrave la qualiteacute desreacutesultats obtenus ces regravegles autorisent aujourdrsquohui une utilisation de plus en plus sucircreet eacuteconomique de ce mateacuteriau
Traduites en prescriptions reacuteglementaires lorsque concluantes et regroupeacutees sous levocable de normes de calcul ces regravegles sont mises agrave la disposition des ingeacutenieurs appeleacutes
agrave concevoir et agrave calculer des ouvrages ou agrave en diriger la reacutealisation Cependant les pres-criptions reacuteglementaires contenues dans les normes sont par leur vocation preacutesenteacuteessous forme condenseacutee se bornant le plus souvent aux notions fondamentales et aux
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VIII Avant-propos
proceacutedures de calcul sans en deacutevelopper la justification Aussi une application brutalede ces prescriptions sans en connaicirctre les limites ou en saisir les nuances pourrait-elleconduire agrave de graves erreurs de conception causant parfois des deacutesordres importants
voire la ruine partielle ou totale de lrsquoouvrage projeteacuteLe preacutesent ouvrage qui srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudiants eteacutetudiantes en geacutenie se veut un compleacutement agrave la norme permettant une utilisation pluseacuteclaireacutee de ses prescriptions Les premiers trouveront dans cet ouvrage lrsquooutil perma-nent neacutecessaire agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravere enseigneacutee dans les courstraitant de beacuteton armeacute preacutesenteacutee ici de faccedilon tregraves complegravete et sous une forme aiseacutementassimilable
Baseacute sur la norme ACNOR A233-04 ci-apregraves appeleacutee A233-04 ce livre a pour objetla conception et le calcul des eacuteleacutements de structures les plus freacutequemment rencontreacutes
notamment dans les bacirctimentsLe chapitre 1 preacutesente les mateacuteriaux le beacuteton et ses constituants lrsquoacier drsquoarmature etle mateacuteriau composite Le chapitre 2 traite des aspects lieacutes aux meacutethodes de dimension-nement et aux actions sur les structures deacutefinies selon la norme A233-04 et le Codenational du bacirctiment (CNB-2010) Le chapitre 3 examine les diffeacuterentes phases ducomportement drsquoune poutre en beacuteton armeacute sous charge croissante (non fissureacute fissureacuteet limite) Il traite eacutegalement de la fissuration et des deacuteformations instantaneacutees et agrave longterme et il enchaicircne avec les eacutetats limites drsquoutilisation Les chapitres 4 agrave 6 ainsi quele chapitre 11 sont consacreacutes au calcul deacutetailleacute des piegraveces en beacuteton armeacute sous diversmodes de sollicitations flexion effort tranchant torsion effort normal Le chapitre 7
examine les questions drsquoancrage des barres drsquoarmature et les regravegles reacutegissant les deacutetailsde construction Le calcul des dalles fait lrsquoobjet des chapitres 8 agrave 10 Enfin le chapitre 12aborde le calcul des semelles de fondation
Construit suivant une approche originale ce livre preacutesente la matiegravere simplement etaussi clairement que possible Amplement illustreacute il eacutelabore pour chaque point abordeacuteun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapes agrave suivre lorsdu dimensionnement ou de la veacuterification le tout assorti de nombreuses applicationsnumeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Lrsquoauteur remercie vivement le professeur Eacutetienne Windisch ingeacutenieur Ph D qui a
aideacute agrave la reacutevision et agrave la mise en forme de ce livre Les remerciements vont eacutegalementaux stagiaires postdoctoraux et aux eacutetudiants des cycles supeacuterieurs qui ont contribueacuteagrave lrsquoeacutelaboration drsquoune eacutebauche de solutions pour les problegravemes proposeacutes agrave la fin dechaque chapitre
Mise au point
Cet ouvrage a eacuteteacute preacutepareacute avec le plus grand soin Toutefois lrsquoauteur ne saurait ecirctre tenu
responsable des erreurs ou omissions susceptibles de srsquoy ecirctre glisseacutees et deacutecline touteresponsabiliteacute quant aux dommages qui pourraient reacutesulter de lrsquoutilisation des donneacuteescontenues dans cette publication
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Table des matiegraveres
Avant-propos VIIMise au point VIII
Chapitre 1 Mateacuteriaux 1
11 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 1
12 Beacuteton 3121 Reacutesistance en compression 4122 Reacutesistance en traction 4123 Module drsquoeacutelasticiteacute 5124 Deacuteformation 6125 Coefficient de Poisson 6126 Fluage 6127 Retrait 7128 Dilatation thermique du beacuteton 9
13 Acier drsquoarmature 10131 Nuances 10132 Courbe contrainte-deacuteformation 10133 Dilatation thermique de lrsquoacier 11
14 Exemples 11Exemple 11 ndash Contrainte fluage retrait 11
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
7IC7G0-feadgb
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Catalogage avant publication de Bibliothegravequeet Archives nationales du Queacutebec et Bibliothegraveque et Archives Canada
Chaallal Omar
Structures en beacuteton armeacute2e eacutedition actualiseacutee
Comprend des reacutefeacuterences bibliographiques
Publieacute en collaboration avec Eacutecole de technologie supeacuterieure
ISBN 978-2-7605-4036-1
1 Construction en beacuteton armeacute 2 Constructions ndash Calcul 3 Construction en beacuteton armeacutendash Normes I Universiteacute du Queacutebec Eacutecole de technologie supeacuterieure II Titre
TA6832C42 2014 6241rsquo8341 C2014-940256-2
Les Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebecreconnaissent lrsquoaide financiegravere du gouvernement du Canadapar lrsquoentremise du Fonds du livre du Canadaet du Conseil des Arts du Canada pour leurs activiteacutes drsquoeacutedition
Elles remercient eacutegalement la Socieacuteteacute de deacuteveloppementdes entreprises culturelles (SODEC) pour son soutien financier
Photographie de couverture
Ronald Maisonneuve
Mise en pages
Info 1000 mots
Deacutepocirct leacutegal 3e trimestre 2014
rsaquo Bibliothegraveque et Archives nationales du Queacutebec rsaquo Bibliothegraveque et Archives Canada
copy 2014 ndash Presses de lrsquoUniversiteacute du Queacutebec Tous droits de reproduction de traduction et drsquoadaptation reacuteser veacutes
Imprimeacute au Canada
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Avant-propos
Le beacuteton armeacute gracircce agrave ses nombreux avantages notamment la grande liberteacute qursquoilpermet dans le choix des formes sa bonne durabiliteacute ou encore sa rentabiliteacute est sansaucun doute le mateacuteriau de construction le plus utiliseacute dans le monde Et tout incite agravepenser qursquoil continuera drsquooccuper cette place de choix aupregraves des constructeurs durantles prochaines deacutecennies
Mateacuteriau composite obtenu par incorporation drsquoacier drsquoarmature au beacuteton il tire profitde la bonne reacutesistance du beacuteton en compression et des proprieacuteteacutes tregraves avantageuses delrsquoacier en traction Ce caractegravere mixte du beacuteton armeacute auquel srsquoajoute la nature heacuteteacutero-gegravene du beacuteton constitueacute principalement de ciment drsquoagreacutegats et drsquoeau se reflegravete claire-ment dans les regravegles de calcul des structures en beacuteton armeacute sensiblement diffeacuterentes de
celles qui reacutegissent le calcul des structures utilisant drsquoautres types de mateacuteriauxCes regravegles sont le fruit drsquoun effort de recherche consideacuterable poursuivi inlassablementpar des geacuteneacuterations de chercheurs depuis plus drsquoun siegravecle tests en laboratoires obser-vations du comportement drsquoouvrages en service et ameacuteliorations des meacutethodes de calculet de leur bien-fondeacute scientifique Gracircce agrave lrsquoampleur de cet effort et agrave la qualiteacute desreacutesultats obtenus ces regravegles autorisent aujourdrsquohui une utilisation de plus en plus sucircreet eacuteconomique de ce mateacuteriau
Traduites en prescriptions reacuteglementaires lorsque concluantes et regroupeacutees sous levocable de normes de calcul ces regravegles sont mises agrave la disposition des ingeacutenieurs appeleacutes
agrave concevoir et agrave calculer des ouvrages ou agrave en diriger la reacutealisation Cependant les pres-criptions reacuteglementaires contenues dans les normes sont par leur vocation preacutesenteacuteessous forme condenseacutee se bornant le plus souvent aux notions fondamentales et aux
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VIII Avant-propos
proceacutedures de calcul sans en deacutevelopper la justification Aussi une application brutalede ces prescriptions sans en connaicirctre les limites ou en saisir les nuances pourrait-elleconduire agrave de graves erreurs de conception causant parfois des deacutesordres importants
voire la ruine partielle ou totale de lrsquoouvrage projeteacuteLe preacutesent ouvrage qui srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudiants eteacutetudiantes en geacutenie se veut un compleacutement agrave la norme permettant une utilisation pluseacuteclaireacutee de ses prescriptions Les premiers trouveront dans cet ouvrage lrsquooutil perma-nent neacutecessaire agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravere enseigneacutee dans les courstraitant de beacuteton armeacute preacutesenteacutee ici de faccedilon tregraves complegravete et sous une forme aiseacutementassimilable
Baseacute sur la norme ACNOR A233-04 ci-apregraves appeleacutee A233-04 ce livre a pour objetla conception et le calcul des eacuteleacutements de structures les plus freacutequemment rencontreacutes
notamment dans les bacirctimentsLe chapitre 1 preacutesente les mateacuteriaux le beacuteton et ses constituants lrsquoacier drsquoarmature etle mateacuteriau composite Le chapitre 2 traite des aspects lieacutes aux meacutethodes de dimension-nement et aux actions sur les structures deacutefinies selon la norme A233-04 et le Codenational du bacirctiment (CNB-2010) Le chapitre 3 examine les diffeacuterentes phases ducomportement drsquoune poutre en beacuteton armeacute sous charge croissante (non fissureacute fissureacuteet limite) Il traite eacutegalement de la fissuration et des deacuteformations instantaneacutees et agrave longterme et il enchaicircne avec les eacutetats limites drsquoutilisation Les chapitres 4 agrave 6 ainsi quele chapitre 11 sont consacreacutes au calcul deacutetailleacute des piegraveces en beacuteton armeacute sous diversmodes de sollicitations flexion effort tranchant torsion effort normal Le chapitre 7
examine les questions drsquoancrage des barres drsquoarmature et les regravegles reacutegissant les deacutetailsde construction Le calcul des dalles fait lrsquoobjet des chapitres 8 agrave 10 Enfin le chapitre 12aborde le calcul des semelles de fondation
Construit suivant une approche originale ce livre preacutesente la matiegravere simplement etaussi clairement que possible Amplement illustreacute il eacutelabore pour chaque point abordeacuteun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapes agrave suivre lorsdu dimensionnement ou de la veacuterification le tout assorti de nombreuses applicationsnumeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Lrsquoauteur remercie vivement le professeur Eacutetienne Windisch ingeacutenieur Ph D qui a
aideacute agrave la reacutevision et agrave la mise en forme de ce livre Les remerciements vont eacutegalementaux stagiaires postdoctoraux et aux eacutetudiants des cycles supeacuterieurs qui ont contribueacuteagrave lrsquoeacutelaboration drsquoune eacutebauche de solutions pour les problegravemes proposeacutes agrave la fin dechaque chapitre
Mise au point
Cet ouvrage a eacuteteacute preacutepareacute avec le plus grand soin Toutefois lrsquoauteur ne saurait ecirctre tenu
responsable des erreurs ou omissions susceptibles de srsquoy ecirctre glisseacutees et deacutecline touteresponsabiliteacute quant aux dommages qui pourraient reacutesulter de lrsquoutilisation des donneacuteescontenues dans cette publication
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Table des matiegraveres
Avant-propos VIIMise au point VIII
Chapitre 1 Mateacuteriaux 1
11 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 1
12 Beacuteton 3121 Reacutesistance en compression 4122 Reacutesistance en traction 4123 Module drsquoeacutelasticiteacute 5124 Deacuteformation 6125 Coefficient de Poisson 6126 Fluage 6127 Retrait 7128 Dilatation thermique du beacuteton 9
13 Acier drsquoarmature 10131 Nuances 10132 Courbe contrainte-deacuteformation 10133 Dilatation thermique de lrsquoacier 11
14 Exemples 11Exemple 11 ndash Contrainte fluage retrait 11
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
7IC7G0-feadgb
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Avant-propos
Le beacuteton armeacute gracircce agrave ses nombreux avantages notamment la grande liberteacute qursquoilpermet dans le choix des formes sa bonne durabiliteacute ou encore sa rentabiliteacute est sansaucun doute le mateacuteriau de construction le plus utiliseacute dans le monde Et tout incite agravepenser qursquoil continuera drsquooccuper cette place de choix aupregraves des constructeurs durantles prochaines deacutecennies
Mateacuteriau composite obtenu par incorporation drsquoacier drsquoarmature au beacuteton il tire profitde la bonne reacutesistance du beacuteton en compression et des proprieacuteteacutes tregraves avantageuses delrsquoacier en traction Ce caractegravere mixte du beacuteton armeacute auquel srsquoajoute la nature heacuteteacutero-gegravene du beacuteton constitueacute principalement de ciment drsquoagreacutegats et drsquoeau se reflegravete claire-ment dans les regravegles de calcul des structures en beacuteton armeacute sensiblement diffeacuterentes de
celles qui reacutegissent le calcul des structures utilisant drsquoautres types de mateacuteriauxCes regravegles sont le fruit drsquoun effort de recherche consideacuterable poursuivi inlassablementpar des geacuteneacuterations de chercheurs depuis plus drsquoun siegravecle tests en laboratoires obser-vations du comportement drsquoouvrages en service et ameacuteliorations des meacutethodes de calculet de leur bien-fondeacute scientifique Gracircce agrave lrsquoampleur de cet effort et agrave la qualiteacute desreacutesultats obtenus ces regravegles autorisent aujourdrsquohui une utilisation de plus en plus sucircreet eacuteconomique de ce mateacuteriau
Traduites en prescriptions reacuteglementaires lorsque concluantes et regroupeacutees sous levocable de normes de calcul ces regravegles sont mises agrave la disposition des ingeacutenieurs appeleacutes
agrave concevoir et agrave calculer des ouvrages ou agrave en diriger la reacutealisation Cependant les pres-criptions reacuteglementaires contenues dans les normes sont par leur vocation preacutesenteacuteessous forme condenseacutee se bornant le plus souvent aux notions fondamentales et aux
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VIII Avant-propos
proceacutedures de calcul sans en deacutevelopper la justification Aussi une application brutalede ces prescriptions sans en connaicirctre les limites ou en saisir les nuances pourrait-elleconduire agrave de graves erreurs de conception causant parfois des deacutesordres importants
voire la ruine partielle ou totale de lrsquoouvrage projeteacuteLe preacutesent ouvrage qui srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudiants eteacutetudiantes en geacutenie se veut un compleacutement agrave la norme permettant une utilisation pluseacuteclaireacutee de ses prescriptions Les premiers trouveront dans cet ouvrage lrsquooutil perma-nent neacutecessaire agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravere enseigneacutee dans les courstraitant de beacuteton armeacute preacutesenteacutee ici de faccedilon tregraves complegravete et sous une forme aiseacutementassimilable
Baseacute sur la norme ACNOR A233-04 ci-apregraves appeleacutee A233-04 ce livre a pour objetla conception et le calcul des eacuteleacutements de structures les plus freacutequemment rencontreacutes
notamment dans les bacirctimentsLe chapitre 1 preacutesente les mateacuteriaux le beacuteton et ses constituants lrsquoacier drsquoarmature etle mateacuteriau composite Le chapitre 2 traite des aspects lieacutes aux meacutethodes de dimension-nement et aux actions sur les structures deacutefinies selon la norme A233-04 et le Codenational du bacirctiment (CNB-2010) Le chapitre 3 examine les diffeacuterentes phases ducomportement drsquoune poutre en beacuteton armeacute sous charge croissante (non fissureacute fissureacuteet limite) Il traite eacutegalement de la fissuration et des deacuteformations instantaneacutees et agrave longterme et il enchaicircne avec les eacutetats limites drsquoutilisation Les chapitres 4 agrave 6 ainsi quele chapitre 11 sont consacreacutes au calcul deacutetailleacute des piegraveces en beacuteton armeacute sous diversmodes de sollicitations flexion effort tranchant torsion effort normal Le chapitre 7
examine les questions drsquoancrage des barres drsquoarmature et les regravegles reacutegissant les deacutetailsde construction Le calcul des dalles fait lrsquoobjet des chapitres 8 agrave 10 Enfin le chapitre 12aborde le calcul des semelles de fondation
Construit suivant une approche originale ce livre preacutesente la matiegravere simplement etaussi clairement que possible Amplement illustreacute il eacutelabore pour chaque point abordeacuteun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapes agrave suivre lorsdu dimensionnement ou de la veacuterification le tout assorti de nombreuses applicationsnumeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Lrsquoauteur remercie vivement le professeur Eacutetienne Windisch ingeacutenieur Ph D qui a
aideacute agrave la reacutevision et agrave la mise en forme de ce livre Les remerciements vont eacutegalementaux stagiaires postdoctoraux et aux eacutetudiants des cycles supeacuterieurs qui ont contribueacuteagrave lrsquoeacutelaboration drsquoune eacutebauche de solutions pour les problegravemes proposeacutes agrave la fin dechaque chapitre
Mise au point
Cet ouvrage a eacuteteacute preacutepareacute avec le plus grand soin Toutefois lrsquoauteur ne saurait ecirctre tenu
responsable des erreurs ou omissions susceptibles de srsquoy ecirctre glisseacutees et deacutecline touteresponsabiliteacute quant aux dommages qui pourraient reacutesulter de lrsquoutilisation des donneacuteescontenues dans cette publication
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Table des matiegraveres
Avant-propos VIIMise au point VIII
Chapitre 1 Mateacuteriaux 1
11 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 1
12 Beacuteton 3121 Reacutesistance en compression 4122 Reacutesistance en traction 4123 Module drsquoeacutelasticiteacute 5124 Deacuteformation 6125 Coefficient de Poisson 6126 Fluage 6127 Retrait 7128 Dilatation thermique du beacuteton 9
13 Acier drsquoarmature 10131 Nuances 10132 Courbe contrainte-deacuteformation 10133 Dilatation thermique de lrsquoacier 11
14 Exemples 11Exemple 11 ndash Contrainte fluage retrait 11
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
7IC7G0-feadgb
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VIII Avant-propos
proceacutedures de calcul sans en deacutevelopper la justification Aussi une application brutalede ces prescriptions sans en connaicirctre les limites ou en saisir les nuances pourrait-elleconduire agrave de graves erreurs de conception causant parfois des deacutesordres importants
voire la ruine partielle ou totale de lrsquoouvrage projeteacuteLe preacutesent ouvrage qui srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudiants eteacutetudiantes en geacutenie se veut un compleacutement agrave la norme permettant une utilisation pluseacuteclaireacutee de ses prescriptions Les premiers trouveront dans cet ouvrage lrsquooutil perma-nent neacutecessaire agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravere enseigneacutee dans les courstraitant de beacuteton armeacute preacutesenteacutee ici de faccedilon tregraves complegravete et sous une forme aiseacutementassimilable
Baseacute sur la norme ACNOR A233-04 ci-apregraves appeleacutee A233-04 ce livre a pour objetla conception et le calcul des eacuteleacutements de structures les plus freacutequemment rencontreacutes
notamment dans les bacirctimentsLe chapitre 1 preacutesente les mateacuteriaux le beacuteton et ses constituants lrsquoacier drsquoarmature etle mateacuteriau composite Le chapitre 2 traite des aspects lieacutes aux meacutethodes de dimension-nement et aux actions sur les structures deacutefinies selon la norme A233-04 et le Codenational du bacirctiment (CNB-2010) Le chapitre 3 examine les diffeacuterentes phases ducomportement drsquoune poutre en beacuteton armeacute sous charge croissante (non fissureacute fissureacuteet limite) Il traite eacutegalement de la fissuration et des deacuteformations instantaneacutees et agrave longterme et il enchaicircne avec les eacutetats limites drsquoutilisation Les chapitres 4 agrave 6 ainsi quele chapitre 11 sont consacreacutes au calcul deacutetailleacute des piegraveces en beacuteton armeacute sous diversmodes de sollicitations flexion effort tranchant torsion effort normal Le chapitre 7
examine les questions drsquoancrage des barres drsquoarmature et les regravegles reacutegissant les deacutetailsde construction Le calcul des dalles fait lrsquoobjet des chapitres 8 agrave 10 Enfin le chapitre 12aborde le calcul des semelles de fondation
Construit suivant une approche originale ce livre preacutesente la matiegravere simplement etaussi clairement que possible Amplement illustreacute il eacutelabore pour chaque point abordeacuteun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapes agrave suivre lorsdu dimensionnement ou de la veacuterification le tout assorti de nombreuses applicationsnumeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Lrsquoauteur remercie vivement le professeur Eacutetienne Windisch ingeacutenieur Ph D qui a
aideacute agrave la reacutevision et agrave la mise en forme de ce livre Les remerciements vont eacutegalementaux stagiaires postdoctoraux et aux eacutetudiants des cycles supeacuterieurs qui ont contribueacuteagrave lrsquoeacutelaboration drsquoune eacutebauche de solutions pour les problegravemes proposeacutes agrave la fin dechaque chapitre
Mise au point
Cet ouvrage a eacuteteacute preacutepareacute avec le plus grand soin Toutefois lrsquoauteur ne saurait ecirctre tenu
responsable des erreurs ou omissions susceptibles de srsquoy ecirctre glisseacutees et deacutecline touteresponsabiliteacute quant aux dommages qui pourraient reacutesulter de lrsquoutilisation des donneacuteescontenues dans cette publication
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Table des matiegraveres
Avant-propos VIIMise au point VIII
Chapitre 1 Mateacuteriaux 1
11 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 1
12 Beacuteton 3121 Reacutesistance en compression 4122 Reacutesistance en traction 4123 Module drsquoeacutelasticiteacute 5124 Deacuteformation 6125 Coefficient de Poisson 6126 Fluage 6127 Retrait 7128 Dilatation thermique du beacuteton 9
13 Acier drsquoarmature 10131 Nuances 10132 Courbe contrainte-deacuteformation 10133 Dilatation thermique de lrsquoacier 11
14 Exemples 11Exemple 11 ndash Contrainte fluage retrait 11
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
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Table des matiegraveres
Avant-propos VIIMise au point VIII
Chapitre 1 Mateacuteriaux 1
11 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 1
12 Beacuteton 3121 Reacutesistance en compression 4122 Reacutesistance en traction 4123 Module drsquoeacutelasticiteacute 5124 Deacuteformation 6125 Coefficient de Poisson 6126 Fluage 6127 Retrait 7128 Dilatation thermique du beacuteton 9
13 Acier drsquoarmature 10131 Nuances 10132 Courbe contrainte-deacuteformation 10133 Dilatation thermique de lrsquoacier 11
14 Exemples 11Exemple 11 ndash Contrainte fluage retrait 11
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
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X Table des matiegraveres
15 Problegravemes 13Problegraveme 11 13Problegraveme 12 13
Problegraveme 13 14
Chapitre 2 Bases de calcul 15
21 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 15
22 Exigences de base 17
23 Seacutecuriteacute vis-agrave-vis de lrsquoeffondrement 17
24 Veacuterifications aux EacuteLU selon la norme 19241 Facteurs de pondeacuteration et coefficients
de reacutesistance 19
242 Veacuterifications requises 1925 Toleacuterances 20
Chapitre 3 Comportement des poutres en flexion 21
31 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 21
32 Hypothegraveses de calcul en beacuteton armeacute (aux eacutetats limites) 23
33 Comportement des eacuteleacutements fleacutechis 23331 Phase 1 ndash Comportement eacutelastique
avant fissuration 24332 Phase 2 ndash Comportement eacutelastique
apregraves fissuration 25333 Phase 3 ndash Comportement ineacutelastique 26334 Comportement agrave lrsquoeacutetat ultime 28335 Section eacutequilibreacutee 28
34 Eacutetats limites de service (utilisation) 30341 Fissuration 30342 Flegraveche 33
35 Exemples 37Exemple 31 ndash Section rectangulaire 37
Exemple 32 ndash Section en T 40Exemple 33 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simplerectangulaire 44
Exemple 34 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre simple en T 46Exemple 35 ndash Calcul drsquoune flegraveche poutre continue
rectangulaire 49
36 Problegravemes 53Problegraveme 31 53Problegraveme 32 54Problegraveme 33 54
Problegraveme 34 55Problegraveme 35 55
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
7IC7G0-feadgb
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Table des matiegraveres XI
Chapitre 4 Dimensionnement et veacuterification des poutreset des dalles unidirectionnelles en flexion 57
41 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 57
42 Exigences minimales et dispositions constructives 60421 Armatures longitudinales 60422 Exigences propres aux dalles 63423 Aspects geacuteomeacutetriques 63
43 Sections rectangulaires avec armature tendue 64431 Deacuterivation des eacutequations 64432 Dimensionnement et veacuterification des poutres
avec armature tendue 67433 Exemples 69Exemple 41 ndash Veacuterification drsquoune section
avec armature tendue 69Exemple 42 ndash Dimensionnement drsquoune section
avec armature tendue 72
44 Sections rectangulaires avec armatures tendueset comprimeacutees 76441 Deacuterivation des eacutequations 76442 Dimensionnement et veacuterification des poutres
doublement armeacutees 79443 Exemples 82Exemple 43 ndash Veacuterification drsquoune section
doublement armeacutee 82Exemple 44 ndash Dimensionnement drsquoune section
doublement armeacutee 85
45 Sections en T 89451 Largeur effective 90452 Deacuterivation des eacutequations 91453 Dimensionnement et veacuterification des sections en T 94454 Exemples 96Exemple 45 ndash Veacuterification drsquoune section en T
avec axe neutre dans la semelle 96Exemple 46 ndash Veacuterification drsquoune section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 99
Exemple 47 ndash Dimensionnement section en Tavec axe neutre dans lrsquoacircme 102
Exemple 48 ndash Dimensionnement section en Lavec axe neutre dans lrsquoacircme 106
46 Dalles portant dans une direction 110461 Calcul en flexion 110462 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant 110
463 Exigences minimales 111464 Dimensionnement et veacuterification drsquoune dalleportant dans une direction 111
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
7IC7G0-feadgb
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XII Table des matiegraveres
465 Exemples 112Exemple 49 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans une direction 112
Exemple 410 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans une direction 115
47 Problegravemes 117Problegraveme 41 117Problegraveme 42 118Problegraveme 43 119Problegraveme 44 119Problegraveme 45 120Problegraveme 46 121Problegraveme 47 122
Problegraveme 48 123Problegraveme 49 124Problegraveme 410 124Problegraveme 411 125Problegraveme 412 125Problegraveme 413 126Problegraveme 414 127
Chapitre 5 Effort tranchant 129
51 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 129
52 Comportement drsquoune poutre agrave lrsquoeffort tranchant 132521 Eacutetat de contrainte et formation de fissures
drsquoun eacuteleacutement cisailleacute 132522 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 133
53 Aspects reacuteglementaires et pratiques 134531 Armature transversale 134532 Espacement maximal des eacutetriers et cadres 134533 Ancrage de lrsquoarmature transversale 134
54 Meacutethodes de calcul de la reacutesistance 135
541 Meacutethodes de calcul de la reacutesistanceagrave lrsquoeffort tranchant 135542 Effort tranchant dans les sections proches
des appuis 135543 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 136
55 Meacutethode simplifieacutee 137551 Applicabiliteacute et eacutequations de calcul 137552 Points caracteacuteristiques et deacutefinitions des reacutegions
agrave espacement constant 137553 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode simplifieacutee 138
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
7IC7G0-feadgb
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Table des matiegraveres XIII
554 Exemples ndash Meacutethodes simplifieacutees 140Exemple 51 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant 140Exemple 52 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant 144
56 Meacutethode geacuteneacuterale 148561 Eacutequations de dimensionnement 148562 Dimensionnement et veacuterification ndash
Meacutethode geacuteneacuterale 150563 Exemples ndash Meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 53 ndash Veacuterification agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 151Exemple 54 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
par la meacutethode geacuteneacuterale 154
57 Cas speacuteciaux 157
571 Eacutetriers-suspentes 157572 Poutres et poteaux sous forces normales
de compression et de traction 158573 Exemples ndash Cas speacuteciaux 159Exemple 55 ndash Dimensionnement des eacutetriers
de suspension 159Exemple 56 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de tractionpar la meacutethode geacuteneacuterale 161
Exemple 57 ndash Dimensionnement agrave lrsquoeffort tranchant
drsquoun poteau en BA sous force normale de compressionpar la meacutethode geacuteneacuterale 164
58 Meacutethode des bielles-et-tirants (BT) 166581 Subdivision drsquoune membrure en reacutegions B et D 166582 Construction du modegravele de treillis 167583 Dimensionnement des bielles des tirants
et des nœuds 168584 Eacutetapes de dimensionnement 172585 Applications aux poutres profondes
aux consoles courtes et aux corbeaux 173
Exemple 58 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave deux forces concentreacutees 173
Exemple 59 ndash Dimensionnement drsquoune poutre profondesoumise agrave une charge uniforme 177
Exemple 510 ndash Dimensionnement drsquoune console courteagrave lrsquoeffort tranchant 180
59 Approche de lrsquoarmature de cisaillement par friction 186591 Dimensionnement par lrsquoapproche drsquoarmature
de cisaillement par friction 187592 Eacutetapes de dimensionnement 188Exemple 511 ndash Dimensionnement de la zone drsquoabout
drsquoune poutre preacutefabriqueacutee 189
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
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XIV Table des matiegraveres
510 Problegravemes 192Problegraveme 51 192Problegraveme 52 193
Problegraveme 53 193Problegraveme 54 194Problegraveme 55 194Problegraveme 56 195Problegraveme 57 195Problegraveme 58 196Problegraveme 59 196
Chapitre 6 Torsion 197
61 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 197
62 Types de torsion 19963 Contraintes dues agrave la torsion 199
64 Meacutecanismes de reacutesistance agrave la torsion 200
65 Deacuterivation des eacutequations 200651 Torsion de fissuration 200652 Reacutesistance agrave la torsion 202653 Reacutesistance du beacuteton agrave la compression 202654 Armature de torsion 203
66 Consideacuterations reacuteglementaires et pratiques 204
67 Dimensionnement et veacuterification 205671 Eacutetapes de veacuterification 205672 Eacutetapes de dimensionnement 206
68 Exemples 208Exemple 61 ndash Veacuterification drsquoune poutre de rive
agrave la torsion 208Exemple 62 ndash Dimensionnement drsquoun poteau
agrave la torsion 212
69 Problegravemes 217
Problegraveme 61 217Problegraveme 62 218Problegraveme 63 219Problegraveme 64 220
Chapitre 7 Ancrage des armatures 221
71 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 221
72 Contraintes drsquoadheacuterence 223
73 Meacutecanismes de reacutesistance agrave lrsquoarrachementet modes de rupture 223
74 Longueur drsquoancrage de barres droites 224741 Longueur drsquoancrage drsquoune barre en traction 224
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
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Table des matiegraveres XV
742 Longueur drsquoancrage en compression 226
75 Longueur drsquoancrage de barres avec crochets en tension 227
76 Longueur drsquoancrage des barres en flexion 229
77 Longueur de chevauchement 233771 Longueur de chevauchement de barres en traction 233772 Longueur de chevauchement des barres
en compression 234773 Longueur de chevauchement dans les poteaux 234
78 Exemples 235Exemple 71 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre simple 235Exemple 72 ndash Points drsquoarrecirct des barres
drsquoune poutre continue 23879 Problegravemes 243Problegraveme 71 243Problegraveme 72 244Problegraveme 73 245Problegraveme 74 246
Chapitre 8 Meacutethode simplifieacutee pour le calcul des poutreset des dalles unidirectionnelles continues 247
81 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 247
82 Justification de la meacutethode simplifieacutee 24883 Description de la meacutethode simplifieacutee 249
831 Principe 249832 Hypothegraveses 249833 Conditions drsquoutilisation de la meacutethode simplifieacutee 249
84 Calcul des moments fleacutechissants et des efforts tranchantsapproximatifs aux points caracteacuteristiques 250
85 Enveloppe des moments et arrecirct des barres 251851 Approche par analyse statique des traveacutees 253
852 Approche approximative pour points drsquoarrecirctdes barres 253
86 Eacutetapes de calcul par la meacutethode simplifieacutee 254861 Eacutetapes de calcul 254862 Tableau de calcul pour poutre continue 255863 Tableau de calcul pour dalle continue 257
87 Exemples 258Exemple 81 ndash Dimensionnement drsquoune dalle continue
portant dans une direction 258Exemple 82 ndash Dimensionnement drsquoune poutre
intermeacutediaire continue 262
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
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XVI Table des matiegraveres
88 Problegravemes 267Problegraveme 81 267Problegraveme 82 268
Problegraveme 83 269Problegraveme 84 270
Chapitre 9 Dalles portant dans deux directions sur poutres rigidesou murs sur les quatre cocircteacutes 271
91 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 271
92 Meacutethode drsquoanalyse des dalles portantdans deux directions 273
93 Calculs initiaux 274931 Rigiditeacute minimale de la poutre drsquoappui 274932 Eacutepaisseur de la dalle 274
94 Proceacutedure pour le calcul des moments 275941 Division du panneau de dalle 275942 Calcul des moments 275
95 Transfert des charges aux poutres ou murs drsquoappui 279
96 Effort tranchant dans la dalle 279
97 Exigences reacuteglementaires et consideacuterations pratiques 280971 Armature de coin (art 13125) 280972 Armature minimale dans chacune
des directions (art 781) 281973 Espacement maximal (art 13113) 281974 Cas ougrave m = La Lb lt 05 (art B37) 281
98 Dimensionnement et veacuterification des dalles 281981 Eacutetapes de veacuterification 281982 Eacutetapes de dimensionnement 282983 Tableaux de calcul 284
99 Exemples 285Exemple 91 ndash Veacuterification drsquoune dalle portant
dans deux directions 285Exemple 92 ndash Dimensionnement drsquoune dalle portantdans deux directions 292
910 Problegravemes 298Problegraveme 91 298Problegraveme 92 299Problegraveme 93 300Problegraveme 94 301
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Table des matiegraveres XVII
Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
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Chapitre 10 Dalles portant dans deux directions meacutethode de calcul direct 303
101 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 303
102 Base et principe de la meacutethode 305103 Proceacutedure pas agrave pas drsquoanalyse et de calcul 306
1031 Conditions drsquoutilisation 3061032 Eacutepaisseur minimale de la dalle 3061033 Deacutefinition des portiques et des bandes dans chacune
des deux directions orthogonales 3091034 Moments positifs et neacutegatifs aux points critiques
(nus des appuis et mi-porteacutees) 3101035 Reacutepartition transversale des moments
neacutegatifs et positifs entre les bandes centraleset drsquoappui et les poutres 311
1036 Reacutesistance agrave lrsquoeffort tranchant 3131037 Exigences minimales et autres consideacuterations 320
104 Eacutetapes de dimensionnement 323
105 Exemples 324Exemple 101 ndash Dimensionnement dalle portant
dans deux directions et reposant sur des poutresnon rigides 324
Exemple 102 ndash Dimensionnement drsquoune dalle
sans poutres 335Exemple 103 ndash Dimensionnement drsquoune dalleavec ressauts 349
106 Problegravemes 358Problegraveme 101 358Problegraveme 102 359
Chapitre 11 Membrures en compression poteaux contreventeacutes 361
111 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 361
112 Geacuteneacuteraliteacutes et deacutefinitions 3641121 Poteau 3641122 Poteau contreventeacute 3641123 Poteau court et eacutelanceacute 3641124 Sollicitations 3641125 Types de poteaux 365
113 Eacutelancement drsquoun poteau 3651131 Valeur du coefficient de flambement k 3651132 Rapport M 1 M 2 3661133 Longueur libre non soutenue l u 367
1134 Calcul du rayon de giration r 367114 Dimensionnement drsquoun poteau court 3681141 Poteau court sous compression centreacutee 368
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XVIII Table des matiegraveres
1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
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1142 Poteau court sous compression excentreacutee 3701143 Eacutetapes de dimensionnement et veacuterification
drsquoun poteau court 375
115 Poteaux eacutelanceacutes contreventeacutes 3781151 Effet de lrsquoeacutelancement 3781152 Meacutethode approximative de lrsquoamplification
du moment M 2 3781153 Calcul de δ 3791154 Utilisation des diagrammes drsquointeraction
pour le calcul de EI et P c 3791155 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoun poteau eacutelanceacute 380
116 Introduction aux poteaux non contreventeacutes 383
1161 Utilisation de logiciels drsquoanalyse 3831162 Meacutethode approximative de la norme 383
117 Exigences minimales et consideacuterations pratiques 3841171 Armature longitudinale 3841172 Armature transversale (cadres) 3841173 Spires heacutelicoiumldales 385
118 Exemples 386Exemple 111 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge centreacutee 386Exemple 112 ndash Veacuterification poteau court
sous charge excentreacutee 388Exemple 113 ndash Dimensionnement poteau court
sous charge excentreacutee 390Exemple 114 ndash Veacuterification poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 393Exemple 115 ndash Dimensionnement poteau eacutelanceacute
sous charge excentreacutee 397
119 Problegravemes 401Problegraveme 111 401
Problegraveme 112 401Problegraveme 113 401Problegraveme 114 402Problegraveme 115 403Problegraveme 116 404
Chapitre 12 Fondations 405
121 Notations utiliseacutees dans ce chapitre 405
122 Geacuteneacuteraliteacutes aspects geacuteotechniques et deacutefinitions 4081221 Aspects geacuteotechniques agrave consideacuterer 408
1222 Types de fondations 4091223 Capaciteacute portante et contrainte admissible du sol 410
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123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
reacuteguliegraverement des cours de perfectionnement agrave lrsquointention des ingeacutenieursde la pratique sur les thegravemes relevant de ses domaines drsquointeacuterecirct
comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
PUQ CA
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Table des matiegraveres XIX
123 Semelles de fondation isoleacutees sous charge centreacutee 4111231 Calcul de la surface de la semelle 4121232 Calcul en flexion et agrave lrsquoeffort tranchant 413
1233 Transmission de la force agrave la base du poteau ndashCalcul des goujons 4171234 Eacutetapes de dimensionnement et de veacuterification
drsquoune semelle isoleacutee 419
124 Semelles de fondation isoleacutees sous charge excentreacutee 4221241 Calcul de la surface de la semelle 4221242 Calcul agrave lrsquoeffort tranchant ndash Eacutepaisseur
de la semelle 4231243 Calcul agrave la flexion ndash Calcul de lrsquoarmature 4251244 Transmission des efforts agrave la base 425
125 Semelles continues 4251251 Semelle filante non armeacutee 4261252 Semelle filante armeacutee 4271253 Semelles continues sous poteaux 427
126 Exemples 430Exemple 121 ndash Veacuterification semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 430Exemple 122 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge centreacutee 434Exemple 123 ndash Dimensionnement semelle isoleacutee
sous charge excentreacutee 441Exemple 124 ndash Dimensionnement semelle continue
sous mur 446Exemple 125 ndash Dimensionnement fondation continue
sous poteaux 451
127 Problegravemes 462Problegraveme 121 462Problegraveme 122 463Problegraveme 123 464Problegraveme 124 465
Reacutefeacuterences 467
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Cet ouvrage a pour objet la conception et le calcul des eacuteleacutements de structures
les plus freacutequemment rencontreacutes notamment dans les bacirctimentsconformeacutement agrave la norme ACNOR A233-04 Tout en utilisant une approcheoriginale lrsquoauteur srsquoest efforceacute de preacutesenter la matiegravere simplement et aussiclairement que possible Amplement illustreacute chaque point abordeacute fait lrsquoobjetdrsquoun deacuteveloppement theacuteorique complet suivi de lrsquoexposeacute deacutetailleacute des eacutetapesagrave suivre lors du dimensionnement ou de la veacuterification le tout assortide nombreuses applications numeacuteriques entiegraverement traiteacutees
Cet ouvrage srsquoadresse aux ingeacutenieurs praticiens ainsi qursquoaux eacutetudianteset eacutetudiants en geacutenie Les premiers y trouveront le compleacutement agrave la norme
et lrsquooutil permanent neacutecessaires agrave leur travail quotidien les seconds la matiegravereenseigneacutee dans les cours de laquo beacuteton armeacute raquo preacutesenteacutee cependant de faccedilontregraves complegravete et sous une forme aiseacutement assimilable
OMAR CHAALLAL ingeacutenieur Ph D (University of Liverpool G-B)est professeur titulaire en structures au Deacutepartement de geacuteniede la construction agrave lrsquoEacutecole de technologie supeacuterieure Il anime aussi
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comportement des structures en beacuteton armeacute geacutenie sismique et interaction sol-structure (fondations profondes) ainsi que renforcement et miseen conformiteacute sismique des structures existantes Ayant pratiqueacute le geacutenie-conseil agrave titre drsquoingeacutenieur de structures pendant plus de dix ans il continuedrsquointervenir comme expert aupregraves de nombreuses firmes de geacutenie-conseil
et drsquoinstitutions parapubliques canadiennes et ameacutericaines Il a agrave son actif plus de cent cinquante articles scientifiques Les reacutesultats de ses travaux lui ont valu une reconnaissance tant sur le plan national qursquointernational Il est eacutegalement membre de plusieurs comiteacutes de socieacuteteacutes savantes
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