Table of Contents
1-GENERALITES
1.1- DÉFINITION
On entend par «murs» des ouvrages verticaux en béton ou en maçonnerie. Ils peuvent être préfabriqués ou réalisés directement sur chantier.
1.2- Mode de fonctionnement des murs
Les murs ou voiles sont des éléments structuraux sollicités principalement dans leur plan et dont l’épaisseur est généralement faible en regard des autres dimensions. Selon leur fonction et mode de sollicitation, on peut distinguer essentiellement les types de murs suivants :
- Les murs porteurs, sollicités principalement par des efforts normaux quasi centrés découlant de la descente des charges ; il en résulte un état unidimensionnel de contraintes normales de compression. Pour la reprise des charges verticales, les murs peuvent ainsi être dimensionnés et conçus comme des poteaux. Peut être réalisé en béton armé où en maçonnerie.
- Les poutres cloisons (linteaux), dénommées aussi parois porteuses, soumises à des sollicitations de flexion et de cisaillement dans leur plan à la manière de poutres fléchies. Leur comportement et leur calcul se distinguent de ces dernières en raison de la répartition non linéaires des contraintes dans les sections due à leur faible élancement.
- Les murs de contreventement, sollicités à la fois par des efforts normaux dus aux charges verticales et par des efforts de flexion et de cisaillement dans leur plan dus aux actions horizontales.
Ces murs fonctionnent comme des consoles encastrées dans les fondations ou au niveau du rez-de-chaussée ; ces consoles pouvant, en fonction de leur élancement, être analysées soit comme des poutres, soit comme des parois porteuses.
- Les voiles périphériques, dans le cas où des murs et des parois porteuses subissent simultanément des sollicitations de flexion transversalement à leur propre plan, on appliquera également les règles et dispositions prévues pour les dalles. C’est notamment le cas des murs contre terre des sous sols de bâtiments (Les voiles périphériques), des murs de soutènement, des murs de réservoirs et des parois de silos.
1.3. FONCTIONS DES MURS
En plus de leurs rôle de portance où de contreventement, les murs assurent le confort et la sécurité des habitants. Dans la suite, on cite les différentes fonctions d’un mur où une paroi verticale.
1.3.1. Séparation
- la construction de l’extérieur (ex : murs de façades, pignons)
- les pièces ou locaux entre eux (ex : refends, cloisons)
- la construction du sol (ex : murs de soubassement)
- des terrains (ex : murs de clôture).
Solution : N’importe quelle paroi du moment qu’elle existe convient.
1.3.2. Résistance
aux différentes charges permanentes (poids des éléments porteurs et non porteurs de l’ouvrage) et variables (charges d’exploitation et climatiques comme la neige et le vent).
Solution : Il faut une couche résistante adéquate dans la paroi verticale suivant s’il s’agit d’une paroi porteuse ou non.
- aux séismes pour protéger les personnes et les biens.
- aux infractions.
1.3.3. Isolation
- thermique en limitant le plus possible le passage de la chaleur par la paroi dans le cas d’une paroi séparant un local chauffé d’un local non chauffé. Pour les autres parois, cette isolation est inutile. Solution : on utilise un isolant thermique si l’élément résistant n’est pas isolant.
Contre les bruits :
Aériens extérieurs (ex : trafic routier) et intérieurs (ex : télévision, chaîne, chant…).
Solution : on emploie un isolant phonique ou une paroi lourde surtout pour les murs de façade ainsi que ceux séparant deux logements.
- D’impact (ex : planter un clou). Mais il est rare qu’il y ait des bruits d’impact sur les parois verticales. Il n’est donc pas nécessaire d’isoler les parois verticales de ces bruits d’impact.
- Contre l’incendie pour pallier la diminution des caractéristiques mécaniques des matériaux sous la chaleur. Solution : On tient compte des normes exigeantes sur tous les matériaux utilisés dans la paroi sur leur tenue au feu et on peut par exemple augmenter les sections résistantes.
Contre l’eau :
- de pluie (uniquement pour les murs de façades). Solution : on peut utiliser un revêtement de façade étanche ou voir III.
- obtenue à cause de la vapeur d’eau dans la construction (cuisson des aliments, douches…).
Solution : la vapeur d’eau va de l’intérieur du bâtiment vers l’extérieur et peut endommager les propriétés thermiques des isolants hydrophiles, c’est à dire qui absorbe l’eau. Pour éviter cela, on utilise un pare-vapeur placé avant l’isolant.
- du sol qui provoque des remontées capillaires.
1.3.4. Esthétique pour l’environnement, et donc pouvant être décorée. Solution : Un beau parement, un enduit ou un jeu de formes différentes et de couleurs.
1.3.5. Eclairer l’intérieur de la construction par la lumière du jour. Solution : des baies à double vitrage pour des isolations thermique et acoustique.
1.3.6.Étanchéité à l’air.
Solution : Les parois opaques sont étanches à l’air et c’est au niveau des baies que l’air peut s’infiltrer. C’est à ce niveau qu’il faudra faire attention.
2-DIFFERENTS TYPES DE MURS
Les murs et élévations peuvent être faits de différents matériaux :
- béton coulé
- parpaings
- briques
- béton cellulaire, …
Selon leur position et leur rôle, on distingue principalement :
- le mur – pignon : qui ferme l’extrémité du bâtiment,
- le mur de façade : qui ferme les côtés du bâtiment, Il s’agit souvent de murs en maçonnerie possédant des baies (pour les portes, les fenêtres et les portes-fenêtres) et pourvus ou non d’un isolant thermique.
- le mur de refend : Ceux sont des murs porteurs intérieurs. Ils constituent un appui intermédiaire pour les planchers qu’ils supportent. Réalisés en béton armé où en maçonnerie, ils possèdent généralement des baies pour les portes sauf s’il s’agit de murs de refend séparant deux logements.
- le mur de fondations : qui s’élève directement depuis la fondation, partie généralement enterrée,
- le mur enterré : qui clôt des pièces enterrées : cave, sous-sol …
- le mur de remplissage : qui ne supporte aucune charge et joue uniquement le rôle de fermeture,
- le mur de clôture : mur ou muret, extérieur au bâtiment, qui délimite et cerne le terrain.
3-LES MURS EN MACONNERIES
3.1. Définition
Un mur en maçonneries est une structure verticale composée par l’assemblage d’éléments de petites dimensions, montés en lits horizontaux et à joints croisés, liés entre eux par joint de mortier, par collage ou par emboîtement.
La cohésion du mur est obtenue par l’imbrication des différentes pièces qui le constituent, ce qui nécessite un décalage des joints d’une assise sur l’autre.
Ces éléments de petites dimensions peuvent être :
- de la pierre comme moellons de granit, basalte, grès, calcaire,….
- des blocs de béton courant ou cellulaire,
- des briques en terre cuite.
3.2. Matériaux utilises pour les parois verticales
Pour une construction individuelle ou un petit immeuble collectif (pas plus de 3 ou 4 étages), les parois porteuses sont le plus souvent réalisées en maçonneries traditionnelles de petits éléments assemblés sur le chantier à joints de mortier. Les produits utilisés sont :
- les briques creuses ou pleines en terre cuite,
- les blocs creux ou pleins en béton de granulats courants ou légers,
- les blocs de béton cellulaire assemblés au mortier ou à joints minces de colle,
- les moellons d’usage courant ou en pierre de taille, maintenant plus souvent utilisés pour des
- parements que pour des parties porteuses.
En habitat collectif, les parois porteuses sont la plupart du temps réalisées en béton banché, c’est à dire coulées à leur emplacement définitif entre deux banches sur le chantier, mais aussi en panneaux préfabriqués en béton armé assemblés sur place.
Les parois non porteuses comme les cloisons et les murs de remplissage peuvent être :
- des blocs creux ou pleins en béton ou en terre cuite,
- des carreaux de plâtre à parements lisses,
- des plaques de parement en plâtre à faces cartonnées.
Dans la suite, nous ne nous intéresserons pas à la pierre car son utilisation est de plus en plus abandonnée à cause de son coût.
3.3. Différents types de blocs et de briques
3.3.1-Les blocs de béton
Le bloc de béton est le produit le plus utilisé pour la construction des murs de maçonnerie. Les blocs de béton sont généralement parallélépipédiques et de dimensions qui les rendent manu-portables lors de leur mise en œuvre. Ils sont produits industriellement en béton non armé afin d’être montés sur chantier à joints de mortier (joints épais de mortier traditionnel) ou par collage (joints minces de mortier-colle) ou par emboîtement.
Les blocs les plus couramment utilisés sont estampillés de la marque NF propre à la France, qui garantit la fourniture de matériaux de qualité aux caractéristiques bien définies et identiques. Cette marque impose la mise en place d’un système de contrôle par le fabricant. a- les trois sortes de matériaux de blocs de béton couramment utilisés :
Il existe trois matériaux pouvant constituer ces blocs de béton :
- les blocs de béton en granulats courants,
- les blocs de béton en granulats légers,
- et les blocs de béton cellulaire autoclavé.
b- blocs de béton Cellulaire
Les blocs de béton cellulaire autoclave, encore appelés thermo pierre, ont une masse volumique très peu élevée, environ 500 kg/m3, et offrent une résistance mécanique relativement faible. Ils ne peuvent donc pas recevoir de charges importantes.
c- blocs de béton en granulats courants ou légers
Les blocs de béton dits de granulats légers ont une masse volumique inférieure à 1700 kg/m3.
Lorsque la masse volumique est supérieure à 1700 kg/m3, les blocs sont dits en granulats courants.
Les blocs de béton en granulats légers ont une résistance thermique plus grande que les blocs de béton en granulats courants mais présentent une résistance mécanique moindre.
On distingue trois catégories de blocs de béton standards de granulats courants ou légers, selon l’importance de la surface des alvéoles :
- les blocs pleins sans alvéoles,
- les blocs perforés,
- les blocs creux..
d- blocs à isolation intégrée
Les blocs-coffrages isolants de béton avec polystyrène à l’extérieur ou à l’intérieur ou les deux assurent une isolation thermique par l’extérieur ou par l’intérieur ou simultanée (voir photos ci-dessous). Le montage s’effectue à sec par emboîtements horizontaux et verticaux. Ces blocs sont utilisés dans les bâtiments industriels et agricoles, publics et sportifs, et les habitats individuels et collectifs.
e- blocs à bancher
Destinés à être utilisés lorsque les murs sont soumis à des efforts importants, les blocs à bancher servent de coffrage perdu au béton coulé en place et remplacent les banches. Ils sont utilisés dans la réalisation de murs porteurs extérieurs et intérieurs enduits, de soubassement, de descentes de garages, de réservoirs, de silos et de sous-sol enterré. Avant le coulage du béton, des armatures verticales et horizontales devront être placées à l’intérieur des blocs.
f- les briques
Les briques sont obtenues par façonnage, filage et/ou pressage, séchage et/ou cuisson d’une pâte argileuse. Elles sont employées dans les ouvrages de maçonneries courantes tels que les murs, les cloisons et les doublages. Il existe comme pour les blocs de béton, des blocs accessoires pour les linteaux, les chaînages verticaux, les abouts de planchers…
On distingue les catégories suivantes :
Il existe deux sortes de briques creuses :
- les briques montées à joints de mortier horizontaux continus, notées C,
- les briques dites à rupture de joint, montées à joints de mortier horizontaux discontinus, notées RJ, destinées à améliorer
- les caractéristiques thermiques du mur. La mise en œuvre respectant la discontinuité du joint de pose horizontal reste difficile à maîtriser.
1 : brique à rupture de joint (RJ)
2 : brique plâtrière utilisée pour les cloisons ou les doublages
3 : brique utilisée en façade ou en refend, en remplissage ou en porteur, selon l’épaisseur
4 : brique creuse à pouvoir isolant élevé
g- briques pleines ou perforées
Les briques pleines ou perforées verticalement sont montées à joints de mortier épais. Employés pour l’habitation, elles sont généralement enduites ou protégées extérieurement afin d’améliorer des caractéristiques thermiques, acoustiques, de résistance au feu ou pour rattraper des irrégularités de surface.
On distingue plusieurs modèles :
- brique pleine de format le plus courant 6 cm x 11 cm x 22 cm, (1)
- brique perforée de largeur inférieure à 14 cm et dont la somme des perforations est inférieure à 50% de la section perpendiculaire à la face de pose, (2)
- bloc perforé de terre cuite à alvéoles verticales permettant de réaliser toute l’épaisseur brute du mur avec un seul élément, et à fort pouvoir isolant (3).
3.4. Résistance – stabilité des ouvrages de maçonneries
3.4.1. Principe de résistance
Quel que soit le type de maçonneries, elles ne doivent subir que des compressions.
L’épaisseur des blocs à utiliser et leur classe de résistance dépendent :
- du type de maçonnerie et de ses dimensions,
- et des sollicitations mécaniques (descente de charges).
Une fois le calcul de charges effectué et le type de maçonnerie choisi, on calcule la contrainte réelle dans le mur que l’on compare à la contrainte admissible.
3.4.2. Contrainte normale réelle de compression
On admet que les contraintes dans les murs se répartissent de manière uniforme.
La contrainte normale réelle de compression en partie courante d’un mur en maçonneries est calculée en divisant la charge Nu obtenue grâce une descente des charges, par la surface horizontale S du mur chargé par Nu.
S = épaisseur du mur x longueur du mur
Pour une charge uniformément répartie, cette contrainte normale réelle à mi-hauteur du mur doit être inférieure ou égale à la contrainte normale admissible à la compression C.
Nu / S < C
3.4.3. Contrainte normale admissible de compression ou d’écrasement C
La stabilité mécanique dépend :
- de l’élancement L = H/e, H étant la hauteur libre entre planchers et e, étant l’épaisseur brute du mur, L étant limité à 20 pour les murs porteurs et à 30 pour les cloisons et les murs de remplissage,
- et de la nature du cas de charges appliqué au mur, centré (mur de refend) ou excentré (généralement, mur de façade sous plancher ou poutre avec appui ne se faisant pas sur toute l’épaisseur du mur).
La contrainte normale admissible de compression C, dont il faut tenir compte dans les calculs, vaut :
C = R / N
3.5. Dispositions constructives
3.5.1. Les appuis sur les murs
Afin d’éviter à la maçonnerie de travailler en traction, il faut que les poutres, dalles et linteaux prennent suffisamment appui sur le mur.
La longueur d’appui d’un plancher sur un mur est au minimum de 2/3 de l’épaisseur brute du mur.
La longueur d’appui d’un linteau isolé sur un mur est au minimum de 20 cm.
3.5.2. Les chaînages
Un chaînage horizontal continu en béton armé doit ceinturer la construction à chaque étage pour les planchers en béton armé ou pour couronner les murs.
Ils sont habillés d’une planelle du côté extérieur dans le cas de planchers ou sont moulés dans des blocs en forme de U comme pour les linteaux dans le cas d’un couronnement des murs sans plancher.
Dans le cas d’une planelle, celle-ci doit être de préférence de même nature que la maçonnerie.
Le chaînage horizontal ne doit pas être trop volumineux et les habillages isolants sont interdits.
3.6. Choix d’un mur de façade : (DTU 20.1 et 23.1)
Indépendamment de leurs caractéristiques mécaniques, les murs de façade sont définis par la résistance qu’ils offrent à la pénétration de la pluie combinée avec le vent pendant des durées plus ou moins longues. Cette pénétration d’eau dépend de plusieurs paramètres tels que le type de mur, la situation et la hauteur de la construction et l’exposition de la façade.
3.6.1. Les 4 types de murs
Les murs de Type I ne comportent aucun dispositif pouvant s’opposer au cheminement de l’eau au travers du mur tel qu’un revêtement étanche en face extérieure et une coupure de capillarité dans son épaisseur.
L’isolant, dans ce cas, peut être hydrophile, c’est à dire absorbant l’eau.
Les murs de Type II sont sans revêtement étanche coté extérieur mais comprennent dans leur épaisseur une coupure continue de capillarité qui peut être soit des panneaux isolants non hydrophiles comme du polystyrène expansé ou de la mousse de polyuréthane (Type II a), soit une lame d’air continue (Type II b).
Les murs de Type III sont aussi sans revêtement étanche coté extérieur mais sont doublés intérieurement par une seconde paroi séparée de la première par une lame d’air continue à la base de laquelle sont prévus des dispositifs de collecte et d’évacuation vers l’extérieur des eaux d’infiltration éventuelles.
Les murs de Type IV sont étanches à l’eau grâce à un revêtement étanche dérivé des techniques de couverture situé à l’extérieur de la paroi.
La conception des murs de Type I, II a, II b et III est fondée sur le principe qu’une certaine quantité d’eau, plus ou moins importante peut au bout d’un temps plus ou moins long traverser la maçonnerie et qu’il faut l’arrêter et la rejeter avant qu’elle n’atteigne le parement interne. Au contraire, dans le mur de Type IV, l’eau ne peut pénétrer dans le mur protégé extérieurement par un revêtement étanche.
4-LES PAROIS ENTERREES (Voiles périphériques)
4.1. Définition
Les parois enterrées sont construites directement sur les fondations ou les longrines et sont situées sous le niveau du sol fini.
Elles servent à délimiter :
- le terre-plein sur lequel prend appui la dalle,
- le vide-sanitaire sous le plancher bas,
- les locaux du sous-sol.
Elles se situent sous tous les porteurs verticaux (façades et refends) et sont donc complètement ou partiellement enterrées.
On les appelle aussi murs de soubassement.
4.2. Fonctions
a- fonction mécanique
Les parois enterrées doivent évidemment supporter les charges provenant des porteurs verticaux qu’elles reprennent et du plancher bas s’il est solidaire, mais aussi la poussée des terres puisqu’elles sont enterrées.
b- fonction isolation thermique
Les parois enterrées doivent être isolées thermiquement si le local enterré est chauffé donc habité.
Dans le cas contraire il n’est pas nécessaire d’isoler.
c- fonction étanchéité
Les parois enterrées doivent s’opposer aux pénétrations d’eau :
- par infiltration à travers la paroi, ce qui donne des traces d’humidité à l’intérieur,
- par remontées capillaires qui donnent des traces d’humidité et des condensations à l’intérieur du mur,
- par infiltration au niveau des fondations, ce qui entraînerait une diminution de la capacité portante du sol.
4.3. Solutions
a- fonction mécanique
Pour reprendre les charges, les parois enterrées doivent être :
- soit en béton armé d’épaisseur minimale 16 cm,
- soit en maçonneries de blocs de béton creux ou pleins, d’épaisseur 20 cm pour les murs périphériques et d’épaisseur 15 cm pour les refends,
- soit en maçonneries de briques perforées, les autres types de briques étant proscrits.
On remarque sur le schéma, les poteaux en béton armé incorporés aux angles et dans la longueur des murs périphériques et de refend.
b- fonction isolation thermique
Contre les déperditions thermiques, on place un isolant thermique verticalement à l’intérieur. Vous verrez les isolants dans le chapitre ISOLATION étudié en terminale.
c- fonction étanchéité
Les solutions dépendront :
- de l’origine des venues d’eau (nappe phréatique ou eaux de ruissellement),
- de l’abondance de ces venues d’eau (région, topographie du lieu comme terrain en butte ou en creux, pente du terrain),
- de la perméabilité du sol (les sables et graviers sont des sols perméables, les argiles et les limons sont des sols peu perméables).
On distingue trois catégories de murs :
- Catégorie 1 : murs des locaux habitables en sous-sol où aucune trace d’humidité n’est admise.
- Catégorie 2 : murs de chaufferie, garages ou certaines caves, où des infiltrations limitées peuvent être tolérées.
- Catégorie 3 : murs de vide-sanitaire ou de terre-plein qui n’ont pas de fonction étanchéité et qui n’ont qu’une fonction porteuse.
d- contre les infiltrations à travers les parois
Les solutions contre les infiltrations à travers les parois sont de prévoir à l’extérieur de la paroi, un revêtement étanche. Pour cela:
- on peut appliquer un enduit au mortier de ciment hydrofuge avec peinture bitumineuse appliqué en une ou deux couches (exemple : enduit Sika). Cette solution est utilisée pour les murs de catégorie 2.
- On peut aussi mettre en place un revêtement étanche (exemple : Delta MS) ou un complexe de drainage vertical rapporté. Cette solution est utilisée pour les murs de catégorie 1.
e- contre les remontées capillaires
Dans le cas des murs en béton armé, on ajoute au béton lors de sa confection, un adjuvant qui est un hydrofuge.
Dans le cas des murs en maçonneries, on réalise une coupure de capillarité. Pour cela, les solutions sont :
- soit une bande de bitume armé placée en sandwich entre deux couches de mortier, par exemple FONDABAND comme le montre le dessin ci-contre
- soit une feuille de polyéthylène placée aussi en sandwich entre deux couches de mortier,
- soit une chape de mortier de ciment richement dosé en sable et avec hydrofuge,
- soit une membrane d’étanchéité élastomère adhésive.
On place ces coupures dans tous les murs en maçonneries, qu’ils soient périphériques ou intérieurs.
Ces coupures de capillarité doivent être situées à 0,15 m au moins au-dessus du sol fini, comme le montrent les différents cas de figures ci-dessous.
f- contre les infiltrations au droit des fondations :
On place en général un drain tout autour du bâtiment pour collecter et évacuer les eaux pluviales et de ruissellement.
Ce drain peut être en :
- béton poreux ou perforé,
- en terre cuite,
- en PVC perforé, (cas très souvent utilisé)
Il doit avoir une pente de 1 cm par mètre tout en descendant vers le collecteur. Suivant la pente du terrain (DTU 20 – 1), le drainage ceinture totalement ou partiellement le bâtiment.
g- contre la nappe phréatique
Dans le cas où les parois enterrées sont baignées souvent dans la nappe phréatique, il faut prévoir un cuvelage, c’est à dire une enveloppe étanche tout autour des parties enterrées de l’ouvrage.
h- exemple de mise en œuvre d’une étanchéité de paroi enterrée :
Utilisation du SOMDRAIN
4.4. Voile périphérique d’après RPA99/v2003
Les ossatures au dessous du niveau de base, formées de poteaux courts (par exemple les vides sanitaires) doivent comporter un voile périphérique continu entre le niveau des fondations (semelles, radier…) et le niveau de base.
Toutefois, en zone I, cette prescription est facultative pour les maisons individuelles et bâtiments assimilés ou pour toute autre construction de hauteur inférieure ou égale à 10m au dessus du niveau moyen du sol.
Dans le cas de blocs séparés par des joints de rupture, le voile périphérique doit ceinturer chaque bloc.
Ce voile doit avoir les caractéristiques minimales ci-dessous :
- épaisseur 15cm ;
- les armatures sont constituées de deux nappes
Le pourcentage minimum des armatures est de 0,10% dans les deux sens (horizontal et vertical)
Les ouvertures dans ce voile ne doivent pas réduire sa rigidité d’une manière importante.
Dans le cas des dallages sur terre plein, on pourra se dispenser du voile périphérique à condition de dimensionner les poteaux suivant les prescriptions prévues pour les poteaux d’élancement géométrique inférieur à 5 dans le paragraphe 7.4.2.2.
5-LES VOILES EN BETON ARME
5.1. Définition du voile
Les voiles ou murs de contreventement sont définis comme des éléments verticaux à deux dimensions dont la raideur hors plan est négligeable. Dans leur plan, ils présentent généralement une grande résistance et une grande rigidité vis-à-vis des forces horizontales. Par contre, dans la direction perpendiculaire à leur plan, ils offrent très peu de résistance vis-à-vis des forces horizontales et ils doivent être contreventés par d’autres murs ou par des portiques [2].
5.2. Classification des types de voiles
- Voile pleine où -voile sans raidisseur (Figure 1a)
- voile avec raidisseur (Figure 1b)
- Voile avec une seule file d’ouverture (Figure 1c)
- Voile avec plusieurs files d’ouvertures (Figure 1d)
5.3. Classification des structures avec voiles
Vue la grande variété des constructions à voiles de contreventements, on peut fournir une classification pratique de ces constructions. A cet égard, trois grandes catégories peuvent être rencontrées:
- structures « mixtes » avec des murs porteurs associés à des portiques (Figure 2),
- structures à noyau central (Figure 3),
- structures uniquement à murs porteurs (Figure 4).
le type des voiles illustré dans la Figure 2, le rôle porteur vis-à-vis des charges verticales est assuré par les poteaux et les poutres, tandis que les voiles assurent la résistance aux forces horizontales.
Dans la figure 3, un noyau central formé de deux murs couplés à chaque étage par des poutres assure majoritairement la résistance aux forces horizontales. Une certaine résistance supplémentaire peut être apportée par les portiques extérieurs, comme le montre la Figure 3
Dans la figure 4, les voiles assurent en même temps le rôle porteur vis-à-vis des charges Verticales et le rôle de résistance aux forces horizontales.
Figure 4 : le rôle de résistance aux forces horizontales.
5.3. Rôles des voiles de contreventement
L’utilisation des voiles en béton armé pour la construction des structures dans les zones sismiques est exigée obligatoirement par le code parasismique Algérien RPA99/V2003 [5]. La raison est que les voiles, outre leur rôle porteur vis-à-vis des charges verticales, sont très efficaces pour assurer la résistance aux forces horizontales. Reprenant la plus grande partie de l’effort sismique, ils conditionnent le comportement des structures et jouent un rôle primordial pour la sécurité. Par rapport à d’autres éléments de structures, les voiles jouent d’outres rôle à savoir [6] :
- Augmente la rigidité de l’ouvrage ;
- Diminue l’influence des phénomènes du second ordre et éloigne la possibilité d’instabilité ;
- Diminue les dégâts des éléments non-porteurs dont le coût de réparation est souvent plus grand que celui des éléments porteurs ;
- Apaise les conséquences psychologiques sur les habitants de haut bâtiment dont les déplacements horizontaux sont importants lors des séismes.
- Rend le comportement de la structure plus fiable que celui d’une structure ne comportant que des portiques.
5.4. CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUE ET MECANIQUES DES VOILES
5.4.1. Caractéristiques géométrique
Le modèle le plus simple d’un voile est celui d’une console parfaitement encastrée à sa base, (Figure 5).
Les principaux paramètres influençant le comportement des voiles en béton armé sont l’élancement (rapport hauteur H sur la largeur du voile L), les armatures (pourcentages et dispositions) et la contrainte normale moyenne. Il y a lieu de distinguer les voiles élancés (élancement H / L supérieur à 2 environ) et les voiles courts (Élancement H / L inférieur à 2) [4]. Nu Mu
Dimension d’après RPA99/V2003
D’après RPA99/V2003 [5], les dimensions minimales des voiles doivent satisfaites les conditions suivantes :
L≥ 4a.
a ≥ 15 cm
où L étant la longueur du voile (Figure 6) et a est l’épaisseur du voile.
Dans le cas contraire, ces éléments sont considérés comme des éléments linéaires où poteaux.
De plus, l’épaisseur doit être déterminée en fonction de la hauteur libre d’étage he et des conditions de rigidité aux extrémités comme indiqué à la figure 7.
Pour les calculs de l’inertie des voiles, il est admis de considérer l’influence des murs perpendiculaires. La longueur du mur prise en compte de chaque côté devrait être la plus petite des valeurs indiquées sur la figure 8.
Dimension d’après l’Eurocode 8
D’après l’Eurocode 8[4], l’épaisseur bwo (a dans RPA99/2003) de l’âme doit respecter la condition donnée par l’expression suivante :
bwo ≥ max {0.15, hs/20} (m)
Où hs est la hauteur libre d’étage, en mètres.
D’autres exigences complémentaires s’appliquent pour l’épaisseur des éléments de rive raidis (Figure 9). Il n’est pas nécessaire de prévoir d’élément de rive confiné dans les membrures de mur ayant une épaisseur bf ≥ hs/15 et une largeur lf ≥ hs/5, où hs étant la hauteur libre d’étage (Figure 9).
D’après l’Eurocode 8, l’épaisseur bw des parties confinées de la section de mur (éléments de rive) ne soit pas inférieure à 200 mm. De plus, si la longueur de la partie confinée ne dépasse pas la valeur maximale de 2bw et 0,2 lw , il convient que bw ne soit pas inférieure à hs/15, hs étant la hauteur d’étage. Si la longueur de la partie confinée excède la valeur maximale de 2bw et 0,2 lw , il convient que bw ne soit pas inférieure à hs/10 (voir Figure 10).
5.4.2. Longueur de flambement
Voile non raidis latéralement
La longueur de flambement Lf en fonction de la hauteur libre L du voile entre nus de plancher
- lf = 0,8l voile encastré en tète et en pied avec un plancher de part et d’outre.
- lf = 0,85l voile encastré d’un seul coté.
- lf = l voile articulé en tète et en pied.
Voile raidis latéralement
5.4.3. Caractéristiques mécanique
La Figure 11 montre l’exemple d’un élément de section rectangulaire ou en I, soumis à une charge verticale N et une charge horizontale V en tête. Le voile est sollicité par un effort normal N et un effort tranchant V constants sur toute la hauteur et un moment fléchissant qui est maximal dans la section d’encastrement. Le ferraillage classique du voile est composé d’armatures verticales (pourcentage ρv), d’armatures horizontales (pourcentage ρh). Les armatures verticales extrêmes sont soumises à d’importantes forces de traction/compression créant ainsi un couple capable d’équilibrer le moment appliqué. A la base du voile, sur une hauteur critique, des cadres sont disposés autour de ces armatures afin d’organiser la ductilité de ces zones. Enfin, les armatures de l’âme horizontales et verticales ont le rôle d’assurer la résistance à l’effort tranchant. Les différents pourcentages règlementaires seront exposés dans le paragraphe 6.
