Annexe B (informative) Dispositions constructives de certains ouvrages courants du bâtiment

B.1 Objet de l'Annexe

B.1.1 Généralités

La présente Annexe Informative reprend les principales dispositions constructives minimales (couvrant les bétons de classe de résistance inférieure ou égale à C40/50) figurant dans les Eurocodes et leurs Annexes Nationales pour les ouvrages, tels que les poteaux, murs, poutres, poutrelles, dalles, radiers et fondations, dans le but de permettre d'attirer l'attention des utilisateurs du présent document sur :

des impératifs à respecter ;
des armatures minimales devant être mises en place.

B.1.2 Exclusions

Les ouvrages suivants ne sont pas envisagés dans la présente Annexe :

dallages ;
éléments préfabriqués ;
éléments précontraints ;
d'autres ouvrages, moins fréquents, ne sont également pas envisagés.

B.1.3 Précautions

Le respect des points cités dans la présente Annexe ne dispense pas, pour autant, de la partie conception et calculs du bâtiment effectués par le bureau d'études et par la suite, du respect des plans de coffrage et d'armatures.

B.1.4 Références normatives

Les textes auxquels il est fait référence dans la présente annexe sont les suivants :

EC2-1-1 référence NF EN 1992-1-1 (P18-711-1) d'octobre 2005

AN de l'EC2-1-1 référence NF EN 1992-1-1/NA (P18-711-1/NA) de mars 2007

Guide d'application des NF EN 1992

référence FD P 18-717 (P18-717) de décembre 2013

EC8-1 référence NF EN 1998-1 (P06-030-1) de septembre 2005

AN de l'EC8-1 référence NF EN 1998-1/NA (P06-030-1/NA) de décembre 2007

EC2-1-2 référence NF EN 1992-1-2 (P18-712-1) d'octobre 2005

AN de l'EC2-1-2 référence NF EN 1992-1-2/NA (P18-712-1/NA) d'octobre 2007

B.2 Dispositions constructives issues de l'EC2-1-1, de son AN et du Guide d'application

B.2.1 Ouvrages pour lesquels le positionnement précis des armatures est déterminant

Positionnement des armatures supérieures dans les dalles en console

La stabilité des dalles en console est directement proportionnelle à la hauteur utile des chapeaux. Le respect de la hauteur utile d prévue est habituellement réalisé par le strict respect de l'enrobage de ces armatures (valeur donnée sur les plans mais sans excès).

Figure B.1 Coupe sur une console

Positionnement des armatures supérieures des dalles peu épaisses (moins de 15 cm)

La contribution des chapeaux des dalles à la stabilité de ces dalles est directement proportionnelle à la hauteur utile de ces chapeaux. Le respect de la hauteur utile d prévue est habituellement réalisé par le strict respect de l'enrobage de ces armatures (valeur donnée sur les plans mais sans excès). La solution consistant à positionner ces chapeaux en les ligaturant sur les cadres des poutres est à utiliser avec réserve, car leur positionnement dépend alors de la dimension effective de ces cadres.

Figure B.2 Coupe sur une dalle

B.2.2 Enrobage minimal des armatures HA de diamètre Ø

Enrobage pour le fonctionnement de béton armé (EC2-1-1 et son AN, Tableau 4.2 du 4.4.1.2 (3) et 8.2)

L'enrobage e des barres doit être au moins égal au diamètre Ø.

L'attention est attirée sur les difficultés de bétonnage auxquelles risque de conduire un enrobage c_nom inférieur à la dimension nominale du plus gros granulat.

La distance libre dl entre barres doit être au moins égale à :

Max [d_g + 5 mm ; 20 mm ; Ø].
d_g étant la dimension nominale du plus gros granulat et Ø le diamètre nominal des barres ne tenant pas compte de l'encombrement de ses reliefs d'adhérences.

Figure B.3 Coupe sur la partie basse d'une poutre

Il s'agit de valeurs minimales c_min qui doivent être respectées dans l'ouvrage construit. Les valeurs correspondantes prévues à la mise en oeuvre sont à majorer de la tolérance de pose Δc_dev (voir ci-après).

Enrobage pour la durabilité vis-à-vis des conditions d'environnement (EC2-1-1 et son AN - Section 4)

On donne ci-après à titre d'exemple, pour la classe structurale S4 (durée d'utilisation de 50 ans), le cas du béton C25/30 pour les classes d'exposition XC1 et XC4, C30/37 pour la classe XS1, C35/45 pour les classes XD3 et XS3 :

XC1 - Intérieur des bâtiments clos ou non - dalles : 10 mm - autres ouvrages : 15 mm.
XD3 - Parties des parkings soumises aux chlorures - dalles : 40 mm - autres ouvrages : 45 mm.
XC4 - Extérieur des bâtiments et soumis à la pluie - dalles : 25 mm - autres ouvrages : 30 mm.
XS3 - Front de mer aux embruns jusqu'à 100 à 500 m - dalles : 40 mm - autres ouvrages : 45 mm.
XS1 - Bord de mer à l'air de sels marins jusqu'à 1 à 5 km - dalles : 30 mm - autres ouvrages : 35 mm.

Les enrobages mentionnés ci-dessus sont les valeurs minimales qui doivent être respectées dans l'ouvrage construit. Il faut donc prévoir de majorer ces valeurs d'une tolérance de pose Δc_dev comprise entre 0 à 10 mm au stade du calcul et de l'exécution. La tolérance de pose est fonction des précautions spécifiques retenues au stade de l'exécution et du Plan d'Assurance Qualité (PAQ) associé (AN de l'EC2-1-1, clause 4.4.1.3 (3) NOTE).

NOTE

l'enrobage nominal (incluant le Δc_dev) est de 30 mm pour les bétons coulés sur un béton de propreté et de 65 mm pour les bétons coulés directement au contact du sol.

Il existe de nombreux autres cas (bétons différents, conditions d'environnement différentes, etc.) et il faut donc, en cas de doute ou pour des cas différents, se reporter à l'AN de l'EC2-1-1 - Section 4.

B.2.3 Barres principales de diamètre Ø

Diamètre minimaux des mandrins de cintrage des barres pour éviter leur endommagement (EC2-1-1, Tableau 8.1N du 8.3 (2))

Cas des barres : il est de 4 Ø (si Ø ≤16 mm) et de 7 Ø (si Ø > 16 mm) pour des coudes, crochets ou boucles ;
cas des treillis soudés pliés : il est de 5 Ø lorsque le fil transversal soudé est situé du côté intérieur (voir Figure B.4 a)).

Eviter de positionner la soudure dans la courbure à l'extérieur. Lorsque ceci ne peut être évité, se reporter aux dispositions du tableau 8.1N b), colonne de droite.

Diamètre des mandrins de cintrage des barres pour éviter la rupture du béton (EC2-1-1, clause 8.3 (3))

Il est plus important que celui donné ci-dessus et doit alors figurer sur les plans, sauf s'il existe une barre transversale de diamètre ≥ Ø à l'intérieur de la partie courbe et la barre cintrée n'est pas disposée près de la surface (plan de surface proche du parement), voir Figure B.4 b).

Figure B.4

Longueur des recouvrements des barres

Cette longueur est d'environ 40 Ø si au plus 25 % des armatures se recouvrent simultanément, sinon 60 Ø.

Il existe en outre de nombreuses conditions données aux 8.7.2, 8.7.3 et 8.7.4 de l'EC2-1-1 et relatives aux décalages des recouvrements pour éviter qu'ils ne se situent tous dans les mêmes sections et à la nécessité de barres transversales pour coudre ces recouvrements.

B.2.4 Poteaux

Dans la grande majorité des bâtiments courants, le contreventement est assuré par des murs et le rôle principal des poteaux est la portance des charges gravitaires.

Il existe toutefois deux autres cas fréquents de bâtiments :

le cas de bâtiments où les poteaux constituant des montants de portiques assurent le contreventement ;
le cas de bâtiments industriels tels que les entrepôts, les usines, les ateliers ou les espaces commerciaux dans lesquels les poteaux assurent le contreventement, en étant par exemple encastrés à leur base dans les fondations.

Les dispositions constructives minimales concernent tous les poteaux, mais elles ne sont pas habituellement déterminantes dans les deux cas ci-dessus, pour lesquels le calcul conduit à des conditions de coffrage et d'armatures plus sévères.

Dimensions minimales de la section des poteaux et condition d'élancement

On appelle élancement géométrique le rapport entre la longueur de flambement du poteau et sa plus petite dimension transversale. La longueur de flambement est comprise entre 0,7 fois et une fois la hauteur libre d'étage (donc entre planchers) dans les bâtiments courants.

Une dimension minimale de 15 cm × 15 cm pour la section transversale et un élancement géométrique maximal de 100 sont le plus souvent respectés dans les bâtiments courants.

Armatures minimales des poteaux (EC2-1-1 et son AN, clauses du 9.5)

Le rapport de la section des armatures longitudinales rapportée à celle du béton de la section droite, soit le produit a x b dans le cas d'un poteau de section rectangulaire, doit être compris entre 2 ‰ et 4 % et ce, en dehors de la zone de recouvrement des armatures.

Le diamètre ØL des armatures longitudinales doit être d'au moins 8 mm.

Il doit y avoir au moins une barre longitudinale dans chaque angle (6 barres longitudinales réparties sur le pourtour en cas de section circulaire).

Le diamètre des armatures transversales Øt (cadres, étriers et épingles) doit être d'au moins 6 mm et d'au moins le quart du diamètre des barres longitudinales (cas représenté dans la Figure B.5 a)), avec une dérogation à 5 mm dans le cas de réalisation des armatures à l'aide de treillis soudé plié ou pour les armatures assemblées par soudage sur machine automatique (cas non représenté dans la Figure B.5 a)).

Les armatures transversales doivent encercler les 4 barres d'angle et une partie des autres barres longitudinales de telle sorte qu'aucune barre longitudinale non tenue ne soit à plus de 150 mm d'une barre longitudinale tenue.

L'espacement des cours successifs d'armatures transversales doit être la plus petite des 3 valeurs suivantes :

20 fois le diamètre minimal des armatures longitudinales, soit 20 ØL ;
la plus petite dimension du poteau, soit a (si a ≤ b) ;
400 mm.

En dehors des parties courantes, cet espacement est à réduire par un coefficient égal à 0,6 :

en haut et en bas du poteau sur une hauteur h égale à la plus grande dimension de la section transversale ;
dans la zone de recouvrement des armatures longitudinales, lorsque le plus grand diamètre de ces armatures est supérieur à 14 mm. En outre, il doit y avoir au moins 3 cours d'armatures transversales sur la hauteur hr de ce recouvrement.

Figure B.5

B.2.5 Poutres et Poutrelles

Rapport hauteur sur portée des poutres et poutrelles

Les poutres et poutrelles doivent présenter une déformation sous charges suffisamment faible pour :

ne pas altérer l'aspect et la fonctionnalité de la structure ;
ne pas endommager les éléments secondaires portés, par exemple les cloisons et revêtements.

Le Tableau 7.4 NF du 7.4.2 (2) de l'AN de l'EC2-1-1 donne les élancements minimaux (rapport de la portée entre nus d'une travée sur la hauteur utile d de la poutre ou poutrelle dans cette travée) permettant habituellement de réaliser ces objectifs, en fonction (voir Tableau B.1) :

du système structural ;
du pourcentage géométrique ρ d'armatures principales dans la section droite à mi travée.

Tableau B.1

Armatures minimales des poutres et poutrelles

Les poutres et poutrelles comportent habituellement :

des armatures inférieures dont une partie est prolongée dans les appuis ;
des armatures supérieures ou chapeaux sur les appuis intermédiaires dont la longueur dans chaque travée couvre environ 20 % de la portée ;
des cadres, étriers ou épingles sauf dans les éléments secondaires (poutres et poutrelles de faible portée, nervures croisées, etc.) soumis à des charges modérées. Lorsqu'elles existent, ces armatures d'effort tranchant sont espacées d'au plus (AN de l'EC2-1-1, clauses 9.2.2 (6) NOTE et 9.2.2 (8) NOTE) :
- 0,7 fois la hauteur de la poutre ou poutrelle si celle-ci est supérieure à 25 cm ;
- 0,8 fois la hauteur de la poutre ou poutrelle dans le cas contraire.

B.2.6 Dalles

Rapport hauteur sur portée des dalles

Les dalles doivent présenter une déformation sous charges suffisamment faible pour :

ne pas altérer l'aspect et la fonctionnalité de la structure ;
ne pas endommager les éléments secondaires portés, par exemple les cloisons et revêtements.

Le Tableau 7.4NF du 7.4.2 (2) de l'AN de l'EC2-1-1 donne les élancements minimum (rapport de la portée entre nus d'une travée sur la hauteur utile d de la dalle dans cette travée) permettant habituellement de réaliser ces objectifs, en fonction (voir Tableau B.2) :

du système structural ;
du pourcentage géométrique ρ d'armatures principales dans la section droite à mi travée.

Tableau B.2

Armatures minimales des dalles

Les dalles comportent habituellement :

des armatures inférieures dans deux directions dont une partie est prolongée dans les appuis (cette partie doit être au moins de 50 %) ;
des armatures supérieures ou chapeaux sur les appuis intermédiaires dont la longueur dans chaque travée couvre environ 20 % de la portée.

Les dalles ne comportent pas habituellement des armatures d'effort tranchant telles que des cadres, étriers ou épingles.

Les dispositions constructives minimales sont indiquées au 9.3.1 de l'EC2-1-1.

La section des armatures du lit secondaire en travée doit être d'au moins 20 % de celle des armatures du lit principal.

Il n'est pas, le plus souvent, nécessaire de prévoir des barres de répartition pour les armatures en chapeau. L'espacement maximal des barres en travée est donné, en fonction de h épaisseur de la dalle, dans le Tableau B.3.

Tableau B.3 Espacement maximal des barres en travée

Il n'est pas traité des armatures minimales des planchers-dalle.

NOTE

le choix de la classe d'acier (A ou B) influence la stabilité au feu du plancher ; elle doit figurer sur les plans d'armatures.

B.2.7 Chaînages minimaux

Les valeurs minimales des sections d'armatures des chaînages relevant du 9.10 de l'EC2-1-1 et de son AN sont données ci-après pour des aciers de limite d'élasticité égale à 500 MPa.

Chaînages au niveau des planchers

Chaînage périphérique A : si on appelle l en mètres la portée entre axes de la travée de rive adjacente au contour, la section d'armatures du chaînage A doit être le maximum de 1,40 cm² et de 0,30 × l en cm².

Chaînages intérieurs B : si on appelle lm en mètres la largeur de plancher affectée à une file porteuse, dans la Figure B.6 lm = (l1 + l2) / 2, la section d'armatures B doit être d'au moins 0,30 × lm en cm².

Chaînages intérieurs B dans les murs au niveau de chaque plancher : 1,20 cm².

Chaînages des poteaux et voiles de rive C : la section d'armatures C doit être d'au moins 0,30 cm² par ml de rive chaînée sans excéder 3,0 cm² dans le cas des poteaux.

Figure B.6 Vue en plan d'un plancher

Chaînages au niveau des fondations

1,5 cm², figurant dans le Guide d'application.

B.2.8 Murs (AN de l'EC2-1-1, clauses 9.6.2 (1) et 9.6.3 (1))

Figure B.7 Murs de façades et/ou pignons d'au plus 25 cm d'épaisseur

Pour des aciers HA B500

AH armatures horizontales de surface continues et réparties : 0,96 cm²/m - espacement max 33 cm

AV armatures verticales de surfaces continues et réparties : 0,48 cm²/m - espacement max 50 cm

AT attentes : 0,32 cm²/m - espacement max 50 cm

CH chaînage horizontal au croisement avec chaque plancher : 1,20 cm²

CV chaînage vertical d'about de mur sous terrasse : 1,20 cm²

RH renfort horizontal des baies ou de linteau : 0,80 cm²

RV renfort vertical des baies et ouvertures : 0,68 cm²

RH1 renfort horizontal complémentaire sous terrasse : 1,88 cm² - dans 50 cm en haut

Figure B.8 Murs intérieurs d'au plus 25 cm d'épaisseur

B.3 Dispositions constructives issues de l'EC8-1 et de son AN

B.3.1 Rappel des définitions

Les ossatures de bâtiments concernées par l'application des dispositions réglementaires parasismiques sont à classer en 3 catégories :

les ossatures primaires qui ont un rôle de portance des charges gravitaires (charges permanentes telles que les poids et charges variables telles que les surcharges) et un rôle de contreventement sous les actions sismiques ;
les ossatures secondaires qui n'interviennent que dans le rôle de portance des charges gravitaires (charges permanentes telles que les poids et charges variables telles que les surcharges) ;
les remplissages qui n'ont donc pas de rôle de portance et pas de rôle de contreventement.

Il existe deux types fréquents d'ossatures primaires (ou de contreventement) :

les ossatures DCL (Ductilité Limitée) pour lesquelles on se contente pour l'essentiel d'appliquer l'EC2-1-1 et son AN, y compris sous l'effet des actions sismiques ;
les ossatures DCM (Ductilité Moyenne) pour lesquelles les effets des actions sismiques sont à envisager par application de l'EC8-1 et de son AN, y compris pour des dispositions constructives minimales spécifiques.

Il est donc difficile, à la seule vue des plans, de savoir classer un élément d'ossatures (poteau, poutre, mur) entre les 3 catégories évoquées ci-dessus et/ou de savoir classer l'ossature primaire d'un bâtiment entre les deux types évoqués ci-dessus. Seules quelques dispositions constructives spécifiques permettent de se faire une première idée.

B.3.2 Dimension en plan des blocs de bâtiments et largeur des joints de dilatation

Les bâtiments sont composés de blocs à contour compact (absence de retraits et/ou de saillies trop prononcés) dont l'ossature est régulière en plan et en élévation et approximativement symétrique suivant deux axes orthogonaux.

Ces blocs sont séparés par des joints larges (JD) et dégagés évitant qu'ils puissent s'entrechoquer.

Figure B.9

B.3.3 Existence d'une zone particulière à l'extrémité des poutres et poteaux de l'ossature primaire

Les extrémités des portiques de contreventement constituant tout ou partie des ossatures primaires en ductilité DCM, donc des poutres constituant traverse et des poteaux constituant montant, sont des zones critiques dans lesquelles il existe des armatures particulières et renforcées.

La longueur de ces zones à armatures renforcées est approximativement la suivante (Figure B.10) :

traverse : à chaque extrémité, la hauteur de la section droite ;
montant : à chaque extrémité, le maximum de la hauteur de la section droite et de 1/6 de la hauteur libre du montant.

Figure B.10 Elévation d'un portique de contreventement

B.3.4 Chaînages des murs primaires (de grande dimension et peu armés) (AN de l'EC8-1, clause 5.4.3.5.3 (4))

Les dispositions suivantes (Figure B.11) sont à retenir si elles sont plus sévères que celles de l'AN de l'EC2-1-1 :

Figure B.11 Elévation d'un mur primaire

Pour des aciers HA B500 de classe B ou C (ou pour les aciers notés Ø ci-après, HA B500 de classe A, B ou C)

aciers horizontaux bordant les ouvertures : CH = 2 HA 10

aciers verticaux d'extrémité bordant les ouvertures et aux intersections de murs : CV = 4 HA 10 et cadres Ø 6, e = 10 cm

en zone critique, soit sur le niveau le plus bas et pour tout niveau au-dessus d'un retrait de plus de 1 m - Non représentés sur la figure B.11 : CV-CR = 4 HA 12 et cadres Ø 6, e = 10 cm

chaînages horizontaux au croisement avant chaque plancher : CH-P = max (1,50 cm² ; 0,28 L), avec L distance entre deux murs adjacents (en m)

chaînages horizontaux périphériques de chaque plancher : CH-PER = 3 cm² (aciers HA)

B.3.5 Chaînage au niveau des fondations (EC8-5, clause 5.4.1.2 (3))

Il n'est pas nécessaire de renforcer le chaînage au niveau des fondations indiqué au B.2.7 :

pour des sols de classe A (rocher) ;
pour des sols de classe B (grande épaisseur de sol dense), en cas de faible sismicité ;
dès lors que la sous face des fondations est à moins de 1 m d'un plancher ou dallage formant diaphragme et donc comportant ses chaînages.

Figure B.12

Les chaînages au niveau des fondations sont définis au 5.8.2 de l'AN de l'EC8-1 :

soit par des longrines de dimension minimale suivante (largeur × hauteur) :
- 0,15 m × 0,20 m ou de 0,20 m × 0,15 m pour des bâtiments de 3 niveaux au plus ;
- 0,30 m × 0,30 m pour des bâtiments de plus de 3 niveaux.

Ces longrines sont à armer par des aciers HA B500 (de classe B ou C) longitudinaux à 0,4 % de la section béton (0,2 % par face) avec un minimum de 3 cm² :

soit par un chaînage de 3 cm² en acier HA B500 (de classe B ou C) à la base des murs de contreventement ;
soit par un dallage armé par des aciers longitudinaux à la trame par des aciers HA B500 (de classe B ou C) à 0,4 % de la section béton, sur une largeur de 0,30 m pour des bâtiments de 3 niveaux au plus et de 0,40 m pour des bâtiments de plus de 3 niveaux, avec un minimum de 3 cm².