Structure du bâtiment

1. Infrastructure et Superstructure

La structure d’un bâtiment se compose de deux parties principales :

• Infrastructure : éléments situés en dessous du sol, assurant la stabilité de l’ouvrage.
• Superstructure : éléments situés au-dessus du sol, supportant les charges et constituant le volume habitable.

2. Éléments de la structure porteuse

3. Chaînage dans la construction

• Le chaînage est un ensemble d’armatures métalliques en béton armé, liées entre elles pour assurer la cohésion et la résistance de la structure.
• Il existe deux types de chaînages :
  • Chaînage horizontal : dans les fondations, dalles et murs pour répartir les efforts latéraux.
  • Chaînage vertical : dans les angles, poteaux et murs porteurs pour renforcer la stabilité verticale.

À retenir : Le chaînage garantit la continuité et la solidité de la structure en béton armé.

4. Mur en béton banché

• Un mur en béton banché est un mur réalisé par le coulage de béton liquide dans un coffrage (ou "banche") rigide.
• Ce procédé permet d’obtenir des murs solides, étanches et résistants, souvent utilisés pour les murs porteurs.

5. Résumé des notions clés

Cette organisation garantit la stabilité, la résistance et la durabilité du bâtiment.

1. Technologies pour réaliser des murs

• Murs en parpaing ou bloc béton : plusieurs types (creux, pleins), très utilisés.
• Murs en briques : classiques ou monomur (meilleure isolation).
• Murs en béton banché : coulés entre des banches (plaques ou planches), résistants, adaptés aux murs de soutènement et grands bâtiments.
• Murs en béton préfabriqué : panneaux armés assemblés sur site, mise en œuvre rapide.
• Murs à ossature bois : offrent confort thermique et hygrométrique, faible énergie grise.

2. Définitions clés

3. Fonctions d’un plancher

• Supporter les charges verticales (poids propre, charges d’usage).
• Assurer la rigidité horizontale et la stabilité de la structure.
• Participer au contreventement en répartissant les efforts horizontaux.
• Séparer les espaces (étages, pièces).
• Assurer l’isolation thermique et acoustique selon les matériaux utilisés.

À retenir : Le contreventement garantit la stabilité horizontale d’un bâtiment face aux forces latérales.

1. Linteau

• Définition : Poutre placée au-dessus d’une ouverture (porte, fenêtre) pour soutenir les charges au-dessus.
• Matériaux : Bois, béton armé, béton avec volet roulant intégré.
• Béton ferraillé :
  • Le béton résiste très mal à la traction (10 fois moins qu’à la compression).
  • Sous flexion, la partie basse du linteau est en traction.
  • On renforce donc cette zone avec des armatures en acier pour éviter la rupture.

2. Plancher à prédalles

• Prédalle : Plaque préfabriquée en béton armé ou précontraint, épaisseur 5 à 10 cm.
• Fonction : Sert de coffrage pour le béton coulé sur place (dalle).
• Avantage : Réduit le besoin de matériel d’étaiement (supports temporaires).

3. Mur à ossature bois (éléments principaux)

• Parement extérieur :
  • Bardage (exemple courant)
  • Ou enduit (alternative possible)
• Structure : Ossature en bois qui supporte la construction.

Un linteau est une poutre ferraillée en béton armé qui soutient les charges au-dessus d’une ouverture, renforcée en acier pour compenser la faible résistance du béton à la traction.

1. Ossature bois et mur étanche

Un mur à ossature bois est constitué d'éléments porteurs en bois (montants, lisses hautes et basses) et d'une isolation intégrée. La structure est renforcée par des plaques OSB assurant le contreventement.

a) Composition d’un mur étanche à ossature bois classique

2. Toit terrasse : éléments constitutifs

Un toit terrasse est une toiture plate ou peu inclinée, composée de plusieurs couches assurant étanchéité, isolation et finition intérieure.

3. Charpente traditionnelle

La charpente traditionnelle est une structure en bois massif avec des sections importantes, utilisée pour supporter la toiture. Elle se distingue des charpentes à fermettes (plus légères et industrielles).

a) Éléments principaux de la charpente traditionnelle

• Ferme traditionnelle : ensemble des pièces assemblées formant la structure porteuse principale.
• Pannes : pièces horizontales supportant les chevrons.
• Chevrons : pièces inclinées supportant la couverture.
• Volige : planches fixées sur les chevrons, support de la couverture.
• Liteaux : petites lattes fixées sur la volige, supportant les tuiles ou ardoises.
• Planches de rive : planches en bordure de toiture, assurant la finition et la protection des extrémités.

Une charpente traditionnelle repose sur des bois massifs et des assemblages solides pour garantir la stabilité et la durabilité de la toiture.

1. Fondations et sol

a) Éléments principaux d’une ferme traditionnelle

Une ferme traditionnelle est composée de quatre éléments clés :

• L’entrait : pièce horizontale basse qui relie les pieds de la ferme.
• Le poinçon : pièce verticale centrale qui soutient la ferme.
• La contrefiche : pièce oblique qui assure la stabilité en reprenant les efforts.
• L’arbalétrier : pièce oblique qui forme la pente du toit.

b) Fermette et combles

• Fermette : charpente réalisée à partir de planches assemblées par des connecteurs aux nœuds.
• Fermettes classiques : espacées de 50 à 90 cm selon le type de tuile, surcharge neige et bois, elles ne laissent pas de place pour aménager les combles (combles perdus).
• Fermette à combles aménageables : entrait surélevé (ou retroussé) qui permet de créer un volume habitable sous la toiture.

À retenir : L’entrait surélevé dans une fermette permet d’aménager les combles en créant un espace habitable sous la toiture.

1. Types de sols

Le sol est la couche superficielle de la terre sur laquelle repose un bâtiment. Sa nature influence la conception des fondations.

2. Capacité portante du sol

La capacité portante est la pression maximale que le sol peut supporter sans risque de rupture ou de tassement excessif.

• Elle dépend de la nature du sol, de sa compacité, de la profondeur et de la charge appliquée.
• Elle s'exprime en kPa (kilopascal) ou en tonnes par mètre carré.

3. Fondations adaptées selon la capacité portante

4. Fondations superficielles

• Semelle isolée : supporte un poteau ou un pilier.
• Semelle filante : supporte un mur ou une rangée de poteaux.

Elles sont utilisées lorsque le sol en surface est suffisamment porteur.

5. Fondations profondes

• Pieux : éléments verticaux enfoncés dans le sol pour atteindre une couche résistante.
• Utilisés lorsque le sol superficiel est trop faible pour supporter la charge.

À retenir : La nature du sol détermine le type de fondation à utiliser, en fonction de sa capacité portante. Si le sol est stable en surface, on utilise des fondations superficielles ; sinon, on recourt à des fondations profondes comme les pieux.

1. Profondeur des fouilles superficielles

• La profondeur des fouilles dépend de l’altitude, de la zone géographique et surtout du fait que le fond de fouille soit hors gel.
• Exemple de calcul à Tarare :
  $0{,}7 + \left(\frac{400 - 150}{200}\right) \times 0{,}05 = 0{,}75 \text{ m}$

2. Capacité portante des sols

La capacité portante est la pression maximale que peut supporter un sol, exprimée en MPa. Elle influence la dimension des fondations.

• Attention : Les argiles peuvent se rétracter ou gonfler selon la température et l’humidité, ce qui peut provoquer des fissures dans la construction.

3. Semelle filante

• Une semelle est une couche de béton armé déposée au fond de la fouille pour répartir les charges du bâtiment.
• Elle est dite filante si elle est continue sur toute la longueur du mur.
• La semelle filante sert à recevoir les soubassements et assurer la stabilité de la structure.

À retenir : La semelle filante est une fondation continue en béton armé qui répartit uniformément les charges sur le sol.

1. Semelle isolée

• Définition : Fondation constituée d’une surface limitée, non reliée aux autres fondations.
• Usage : Reçoit un poteau isolé.

2. Armature d’attente

• Définition : Armature servant de liaison entre différents réseaux d’armatures dans une structure.
• Rôle : Assure la continuité et la rigidité de l’ensemble des armatures du bâtiment.

3. Intérêt du ferraillage

• Le ferraillage améliore la résistance du béton en traction.
• En reliant toutes les armatures, il rend la structure rigide et cohérente.

4. Drain

• Fonction : Évacuer l’eau présente au niveau des fondations pour éviter l’humidité.
• Composition : Tuyau en PVC percé sur le haut.
• Position : Situé au-dessus de la semelle, sous les éléments qui conduisent l’eau vers lui.

5. Types de dallage

6. Réalisation d’un dallage sur vide sanitaire

1. Construction des murs de soubassement.
2. Mise en place des armatures.
3. Coulage du béton pour former le dallage.
4. Installation des éléments permettant la ventilation et l’évacuation de l’eau.

À retenir : Le ferraillage assure la résistance en traction du béton et la continuité des armatures garantit la rigidité de la structure.

1. Réseaux et terminologie

• EP (Eau de Pluie) : collecte et évacuation des eaux pluviales.
• EU (Eau Usée) : collecte et évacuation des eaux usées domestiques ou industrielles.
• VRD (Voirie et Réseaux Divers) : ensemble des infrastructures liées à la voirie et aux réseaux (eau, électricité, gaz, télécommunications).

2. Réseaux humides vs réseaux secs

3. Sol armé (terre armée)

• Définition : sol renforcé par l’implantation de bandes métalliques pour éviter l’affaissement sous charges.
• Principe : la stabilité est assurée par le frottement entre les bandes métalliques et le matériau du sol.
• Utilisation : construction de routes, voies ferrées sur sols peu portants (ex. sols remblayés).
• Différence avec mur de soutènement :
  • Sol armé stabilise le sol en profondeur.
  • Mur de soutènement est posé contre la terre, limite surtout l’érosion, participe peu à la stabilité globale.

Un sol armé utilise des renforts métalliques pour empêcher l’affaissement du sol en augmentant la cohésion interne par frottement.