La conception d'une dalle béton armé performante repose sur un ferraillage approprié. Un ferraillage mal dimensionné ou mal placé peut engendrer des fissures, des tassements différentiels, voire un effondrement, compromettant la sécurité et la durabilité de l'ouvrage. Ce guide détaillé, basé sur la norme européenne EN 1992, vous accompagnera pas à pas dans la réalisation d'un plan de ferraillage conforme aux exigences normatives. Il s'adresse aux étudiants en génie civil, aux dessinateurs, aux ingénieurs et à tous les professionnels impliqués dans la construction.
Dimensionnement des dalles béton armé : principes fondamentaux
Avant d'aborder la conception du ferraillage, il est crucial de maîtriser les fondamentaux du dimensionnement des dalles. Ce processus intègre plusieurs étapes clés, de la détermination des charges à la sélection des matériaux.
1. classification des dalles
- Forme: Rectangulaire, carrée, circulaire, trapézoïdale.
- Épaisseur: Dalle mince (e < 20cm), dalle épaisse (e ≥ 20cm).
- Support: Dalle sur poutres, dalle sur poteaux, dalle pleine, dalle nervurée.
- Appuis: Simplement appuyée, encastrée, continue.
- Type de béton: Béton précontraint, béton armé ordinaire.
2. détermination des charges et actions
L'étape cruciale du dimensionnement commence par l'identification précise des charges qui s'appliquent à la dalle. On distingue les charges permanentes (poids propre de la dalle, finitions, cloisons, équipements fixes), les charges variables (mobilier, personnes, neige, vent) et les charges exceptionnelles (sismiques, impacts).
Exemple : Pour une dalle de plancher d'habitation de 15m², on pourrait estimer une charge permanente de 4kN/m² (béton + chape + revêtement) et une charge variable de 2kN/m² (mobilier et personnes). La charge totale sera donc de 90kN (15m² x 6kN/m²).
L'EN 1992 précise les valeurs à prendre en compte pour les différentes charges suivant la destination de l'ouvrage. Une étude précise est nécessaire pour garantir la fiabilité des calculs.
3. calculs des efforts intérieurs
Une fois les charges déterminées, on calcule les efforts intérieurs dans la dalle (moments fléchissants, efforts tranchants). Plusieurs méthodes sont disponibles : méthodes analytiques (formules simplifiées pour les cas simples), méthode des éléments finis (logiciels de calculs performants pour les configurations complexes).
Exemple simplifié: Pour une dalle simplement appuyée rectangulaire, la formule du moment fléchissant maximal est M = (q*L²)/8, où 'q' est la charge surfacique et 'L' la portée de la dalle. Pour une dalle de 4 mètres de portée soumise à une charge de 6 kN/m², le moment fléchissant maximal sera de 48 kNm.
L'utilisation de logiciels de calcul par éléments finis (ex: Robot Structural Analysis, ETABS, SAP2000) est recommandée pour les cas complexes, offrant une précision accrue. Ces logiciels permettent de prendre en compte les différentes conditions aux limites et les effets de second ordre.
4. choix des matériaux : béton et acier
Le choix du béton et de l'acier est essentiel. La classe de résistance du béton (ex: C25/30, C35/45) détermine sa résistance à la compression. La classe de l'acier (ex: B500B, B500C) définit sa résistance à la traction. Le diamètre des barres d'acier (8mm, 10mm, 12mm, 16mm…) est sélectionné en fonction des efforts calculés et des espacements requis. Un choix judicieux des matériaux optimise la performance de la dalle et son coût global.
L'utilisation de béton haute performance (ex: C45/55) peut permettre une réduction de l'épaisseur de la dalle et donc une économie sur les quantités de béton et d'acier.
Conception du ferraillage : armatures et détails
La conception du ferraillage consiste à définir l’agencement des armatures (barres d'acier) pour résister aux efforts calculés tout en respectant les dispositions de la norme EN 1992.
5. armatures principales
Les armatures principales, placées parallèlement aux directions principales de flexion, supportent les moments fléchissants. Leur diamètre, leur espacement et leur quantité sont déterminés selon les moments calculés. On distingue les armatures de flexion positive (en travée) et négative (aux appuis).
Exemple: Pour une dalle de 5 mètres de portée, on pourrait utiliser des barres de 12mm espacées de 150mm dans chaque direction principale. Le calcul précis du nombre de barres est indispensable et dépend de la résistance du béton et de l'acier choisis.
6. armatures transversales (armatures de cisaillement)
Les armatures transversales contribuent à la résistance au cisaillement et au contrôle du retrait du béton. Leur disposition et leur diamètre sont définis selon les efforts tranchants calculés et les dispositions normatives.
7. armatures de distribution
Des armatures de distribution sont prévues aux bords de la dalle pour répartir les efforts et limiter les concentrations de contraintes. Généralement de diamètre inférieur aux armatures principales.
8. raccordement et épissures
Le raccordement et les épissures des barres d'acier doivent être réalisés en respectant les règles de l'EN 1992. Un recouvrement suffisant est nécessaire pour assurer la continuité de l'armature et sa capacité de résistance. La longueur de recouvrement dépend du diamètre des barres, de la classe du béton et de la classe de l'acier.
- Méthodes de raccordement: Recouvrement simple, recouvrement avec épissure à recouvrement décalé.
- Contraintes: Respect des distances minimales entre les barres et le bord de la dalle.
9. cas particuliers
Des dispositions spécifiques sont nécessaires pour les cas particuliers : présence d'ouvertures, variations d'épaisseur, dalles sur appuis spéciaux, effets de température, etc. Une analyse approfondie est requise pour garantir la sécurité de la structure.
Réalisation du plan de ferraillage : représentation graphique
La réalisation du plan de ferraillage fait appel à des logiciels de DAO (Dessin Assisté par Ordinateur) pour garantir la précision et la lisibilité. Les conventions graphiques doivent suivre les normes en vigueur.
10. logiciels DAO
AutoCAD, Revit, Tekla Structures sont des logiciels couramment utilisés pour la réalisation de plans de ferraillage. Ces outils facilitent la création de plans détaillés et précis, incluant les vues en plan, les coupes et les détails de ferraillage. La modélisation 3D permet une meilleure visualisation du ferraillage et facilite la détection des conflits.
11. conventions graphiques
Le plan doit respecter les conventions graphiques (symboles, cotations, légendes) pour une interprétation aisée par les équipes de construction. Une nomenclature précise de tous les éléments de ferraillage est indispensable.
12. contrôle et vérification
Avant la construction, une vérification minutieuse du plan de ferraillage par un ingénieur expérimenté est essentielle pour garantir la sécurité et la conformité aux normes. Des logiciels de calculs peuvent être utilisés pour vérifier les efforts et la résistance des armatures.
Ce guide fournit une vue d'ensemble de la réalisation d'un plan de ferraillage de dalle béton armé. L'application pratique nécessite une maîtrise approfondie de la norme EN 1992 et des logiciels de calcul. Pour des projets complexes, une consultation d'un ingénieur spécialisé est recommandée.