La Descente de Charges dans les Projets de Construction : Principes et Applications
La descente de charges est une étape fondamentale dans la conception des structures de bâtiments. Elle permet d’évaluer les charges (permanentes, variables, climatiques) qui s’appliquent sur chaque élément constructif (dalles, poutres, poteaux, fondations) et de les transmettre de manière cohérente des niveaux supérieurs aux fondations. Ce processus garantit la sécurité, la stabilité et l’optimisation des coûts de la structure.
1. Principes de la Descente de Charges
La descent de charges suit un cheminement logique :
L’objectif est de modéliser ce cheminement pour dimensionner chaque élément en fonction des sollicitations subies.
2. Prédimensionnement des Éléments
Avant un calcul détaillé, on procède à un prédimensionnement pour estimer les dimensions des éléments.
2.1 Dalles pleines en béton
Les dalles sont dimensionnées en fonction de leur sens de portée (un ou deux sens) et de la flèche admissible (critère le plus souvent dimensionnant pour les charges courantes).
- Dalles à un sens de portée (lx ≤ 0,4 ly) :
Épaisseur h≥lx20h≥20lx (panneau isolé) ou lx2525lx (panneau continu). - Dalles à deux sens de portée (lx ≥ 0,4 ly) :
Épaisseur h≥lx30h≥30lx (panneau isolé) ou lx4040lx (panneau continu). - Critères supplémentaires : Résistance au cisaillement, protection au feu (CF 1h : 7 cm, CF 2h : 11 cm), isolation acoustique.
2.2 Poutres
Les poutres sont dimensionnées pour la flèche ou la résistance (ELU ou ELS).
- Prédimensionnement rapide :
Hauteur h=L10h=10L à L1616L (poutres simples) ou L1414L à L1818L (poutres continues).
Largeur b=0,3hb=0,3h à 0,6h0,6h. - Dimensionnement en fonction des sollicitations :
Utilisation de formules empiriques (ex: b.h2≥0,5.Mb.h2≥0,5.M) ou d’abaques (Thonier).
2.3 Poteaux
Les poteaux sont sollicités en compression simple.
- Prédimensionnement rapide :
Section B≥10Nfc28B≥fc2810N ( NN : charge en MN). - Dimensionnement précis :
Utilisation de tableaux ou de formules itératives tenant compte de l’élancement (rapport hauteur/section) et de la longueur de flambement (dépend des conditions d’appui).
2.4 Fondations
Les semelles superficielles (isolées ou filantes) sont dimensionnées par la méthode des bielles.
- Semelles filantes :
Largeur B≥PuquB≥quPu ( PuPu : charge ultime, ququ : contrainte admissible du sol). - Semelles isolées :
Dimensions A×BA×B déterminées par homothétie avec le poteau, en respectant A.B≥PuquA.B≥quPu.
3. Types de Planchers
Plusieurs types de planchers existent, chacun avec des caractéristiques spécifiques :
- Dalles pleines en béton : Calculées en flexion simple, adaptées aux charges élevées.
- Planchers avec prédalles : Préfabriquées, réduisent le temps de coffrage.
- Dalles à bacs collaborants : Utilisent des tôles métalliques comme coffrage, économiques mais limitées en protection feu.
- Planchers à entrevous : Constitués de poutrelles, entrevous (béton, terre cuite) et dalle de compression, adaptés aux charges légères.
4. Définition des Actions
Les actions à prendre en compte incluent :
4.1 Charges permanentes
- Poids propre de la structure (béton : 25 kN/m325kN/m3, acier : 78,5 kN/m378,5kN/m3).
- Charges fixes (revêtements, cloisons, équipements).
4.2 Charges d’exploitation
- Définies par la norme NF P06-001 ou l’Eurocode 1 (ex: bureaux : 2,5 kN/m22,5kN/m2, garages : 2,5 kN/m22,5kN/m2).
4.3 Charges climatiques
- Neige : Calculée selon les règles N84 (modifiées 2000) ou l’Eurocode 1, en fonction de la région, l’altitude et la forme de la toiture.
- Vent : Calculé selon les règles NV65 ou l’Eurocode 1, en tenant compte de la région, l’exposition, la hauteur et la rigidité du bâtiment.
5. Exemple d’Application
Considérons un immeuble de 13 niveaux (2 sous-sols, 1 RDC, 10 étages).
5.1 Charges sur les planchers
- Terrasse : Charges permanentes (graviers, étanchéité) : 3,15 kN/m23,15kN/m2; surcharge d’exploitation : 0,84 kN/m20,84kN/m2.
- Étages courants : Charges permanentes (moquette, chape) : 0,96 kN/m20,96kN/m2; surcharge : 2,5 kN/m22,5kN/m2.
5.2 Dimensionnement des éléments
- Dalles : Épaisseur 16 cm16cm (prédimensionnée via abaques, vérifiée en cisaillement).
- Poutre (File 3) : Portée 5 m5m, charge 65,74 kN/m65,74kN/m. Hauteur 50 cm50cm, largeur 30 cm30cm.
- Poteau (B3) : Charge 3,95 MN3,95MN, section 50×50 cm50×50cm, armature 8×ϕ208×ϕ20.
- Fondation : Semelle 3,3×3,3 m3,3×3,3m, hauteur 0,75 m0,75m, vérifiée en contrainte.
Conclusion
La descent de charges est un outil indispensable pour concevoir des structures seguras et économiques. Elle combine des règles empiriques (prédimensionnement) et des calculs précis (ELU/ELS), en tenant compte de toutes les actions (permanentes, variables, climatiques). Maîtriser cette méthode est essentiel pour les ingénieurs en bâtiment. Votre copie du livre