Cours de voile en béton armé PDF - à télécharger

Le béton armé est un matériau de construction largement utilisé dans le génie civil, et les voiles en béton armé jouent un rôle crucial dans la stabilité et la résistance des structures. Ces éléments verticaux sont conçus pour transférer les charges verticales tout en assurant la résistance aux forces horizontales, notamment celles générées par le vent et les tremblements de terre. Cet article explore les caractéristiques, le dimensionnement, le comportement sismique et les applications des voiles en béton armé, en s'appuyant sur des concepts fondamentaux et des exemples pratiques.

1. Généralités sur les voiles

1.1 Définition des voiles

Les voiles en béton armé sont des murs verticaux qui assurent deux fonctions principales : le transfert des charges verticales et la stabilité sous l'action des charges horizontales. Ils sont généralement conçus pour être rigides et résistants, offrant une grande résistance aux forces qui agissent sur la structure. Les voiles peuvent être considérés comme des consoles verticales, soumises à des sollicitations de flexion et de compression.

1.2 Types de voiles

Les voiles en béton armé se classifient en plusieurs catégories :

• Voiles pleins : Ces voiles n'ont pas d'ouvertures et sont conçus pour maximiser la résistance et la rigidité.
• Voiles à une seule file d’ouvertures : Ces voiles comportent une série d'ouvertures, ce qui peut réduire leur résistance mais permet une meilleure circulation de l'air et de la lumière.
• Voiles à plusieurs files d’ouvertures : Ces voiles présentent plusieurs séries d'ouvertures, ce qui peut encore diminuer leur résistance mais offre une flexibilité architecturale.

Chaque type de voile a ses propres caractéristiques et applications, et le choix dépend des exigences spécifiques du projet.

2. Dimensionnement des voiles

2.1 Importance du dimensionnement

Le dimensionnement des voiles en béton armé est essentiel pour garantir la sécurité et la durabilité des structures. Un dimensionnement approprié permet de s'assurer que les voiles peuvent supporter les charges prévues tout en résistant aux forces latérales.

2.2 Méthodes de dimensionnement

Le dimensionnement des voiles repose sur plusieurs facteurs, notamment :

• Épaisseur minimale : Selon les règlements, l'épaisseur minimale d'un voile en béton armé est généralement de 15 cm. Cette épaisseur doit être ajustée en fonction de la hauteur libre d'étage et des conditions de rigidité aux extrémités.
• Conditions de charge : Les voiles doivent être dimensionnés en tenant compte des charges verticales et horizontales, ainsi que des effets sismiques potentiels.
• Analyse des sections critiques : Les sections des voiles doivent être analysées pour déterminer les efforts normaux, tranchants et moments fléchissants, afin d'assurer une résistance adéquate.

2.3 Comportement sous charges

Les voiles en béton armé doivent être capables de résister à des efforts normaux (compression), des efforts tranchants (cisaillement) et des moments fléchissants (flexion). L'analyse de ces efforts est cruciale pour garantir la stabilité et la sécurité de la structure.

3. Comportement sismique des voiles

3.1 Effets des charges sismiques

Les voiles en béton armé doivent être conçus pour résister aux forces sismiques, qui peuvent provoquer des déformations importantes. Sous l'action sismique, certaines parties des voiles peuvent entrer dans le domaine inélastique, ce qui peut entraîner une instabilité latérale.

3.2 Solutions pour la résistance sismique

Pour améliorer la résistance sismique des voiles, plusieurs solutions peuvent être mises en œuvre :

• Renforts aux extrémités : Des renforts, tels que des poteaux ou des voiles en retour, peuvent être ajoutés aux extrémités des voiles pour augmenter leur rigidité et leur résistance.
• Conception appropriée : La conception des voiles doit tenir compte des effets sismiques, en intégrant des éléments qui permettent de dissiper l'énergie sismique.

4. Applications pratiques des voiles en béton armé

4.1 Exemples de structures

Les voiles en béton armé sont utilisés dans une variété de structures, notamment :

• Bâtiments résidentiels : Les voiles assurent la stabilité et la sécurité des immeubles d'habitation, en particulier dans les zones sismiques.
• Infrastructures publiques : Les voiles sont également utilisés dans des infrastructures telles que les ponts, les tunnels et les stations de métro, où la résistance aux forces horizontales est essentielle.

4.2 Études de cas

Des études de cas peuvent illustrer l'efficacité des voiles en béton armé dans des projets spécifiques. Par exemple, l'analyse d'un bâtiment construit dans une zone sismique peut montrer comment les voiles ont été dimensionnés et renforcés pour résister aux tremblements de terre.

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6. Conclusion

Les voiles en béton armé sont des éléments essentiels dans le domaine du génie civil, assurant la stabilité et la sécurité des structures. Leur dimensionnement approprié et leur conception pour résister aux forces sismiques sont cruciaux pour garantir leur efficacité. En comprenant les caractéristiques et les applications des voiles en béton armé, les ingénieurs peuvent concevoir des structures plus sûres et plus durables.

7. Références

• Règlements parasismiques en vigueur
• Normes de construction pour le béton armé
• Études de cas sur des projets de construction