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DatePar EGC
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Dossier Technique : Poinçonnement Dalle BA

Outil

DOSSIER TECHNIQUE N° S-2024-045

Poinçonnement d’une dalle plate en béton armé

Mission de Vérification Structure (EXE)
1. Contexte de la MissionPHASE : PRO / EXE
📝 Situation du Projet

Le projet "Tour Quartz" concerne la construction d'un immeuble de bureaux de haut standing en R+5 (Rez-de-chaussée + 5 étages), situé dans le quartier d'affaires de Lyon Part-Dieu. La structure porteuse horizontale a été conçue en dalles plates pleines en béton armé (système plancher-champignon sans chapiteau), reposant directement sur un réseau de poteaux carrés, sans aucune retombée de poutre intermédiaire. Ce choix architectural et technique répond à une double exigence : maximiser la hauteur libre sous plafond pour le passage des réseaux (CVC, électricité) et offrir une flexibilité totale d'aménagement des plateaux de bureaux (open-space modulaire).

Cependant, cette conception rend la jonction poteau-dalle particulièrement critique vis-à-vis du phénomène de poinçonnement, un mode de rupture fragile et brutal où le poteau traverse littéralement la dalle sous l'effet des charges concentrées.

🎯
Votre Mission d'Ingénieur Structure :

Dans le cadre des études d'exécution (Phase EXE), vous êtes mandaté pour valider le dimensionnement du plancher haut du Rez-de-Chaussée (PH RDC), qui reprend les charges les plus importantes. Votre objectif spécifique est de vérifier la sécurité au poinçonnement de la dalle au droit du poteau central P5, identifié comme le plus sollicité de la structure. Vous devez appliquer rigoureusement les critères de l'Eurocode 2 pour déterminer si l'épaisseur de béton prévue (25 cm) est suffisante ou si des armatures spécifiques d'effort tranchant (épingles, rails à goujons) doivent être commandées et mises en œuvre sur le chantier.

Fiche Signalétique du Projet
  • 📍
    Localisation
    12 Boulevard Vivier Merle, 69003 Lyon (Zone Sismique 2, Vent Zone 2)
  • 🏢
    Maître d'Ouvrage
    SCI Quartz Immobilier
  • 🏗️
    Lot Concerné
    Lot 02 : Gros Œuvre - Structure Béton
  • 👷
    Bureau de Contrôle
    SOCOTEC (Mission L + S)
  • 📅
    Date de Livraison
    Prévisionnel T4 2025
🗺️ PLAN D'INSTALLATION DE CHANTIER (PIC) - LOGISTIQUE
LIMITE DE CHANTIER (CLÔTURE) ACCÈS LIVRAISONS BASE VIE EMPRISE "TOUR QUARTZ" P5 GME Zone de survol STOCKAGE ACIERS PREFA / COFFRAGE
[Note Logistique : Site urbain dense. Approvisionnement en flux tendu. Le ferraillage de poinçonnement, s'il est nécessaire, doit être préfabriqué (rails) pour ne pas ralentir les cycles de coulage.]
📌
Note du Responsable Technique (Ing. Principal) :

"Attention, l'épaisseur de dalle de 25cm est un compromis architectural serré pour une trame de 6x6m. L'élancement (L/h = 24) est correct pour la flexion, mais le poinçonnement est souvent le facteur dimensionnant sur ce type de projet. Soyez extrêmement vigilant sur le calcul du périmètre critique u1 et n'oubliez pas de vérifier la contrainte maximale d'écrasement des bielles au nu du poteau. Une rupture par poinçonnement ne prévient pas !"

2. Données Techniques de Référence

L'ensemble des paramètres ci-dessous définit le cadre normatif, matériel et géométrique du projet. Ces données sont extraites des pièces écrites du marché (CCTP) et des plans de coffrage validés par l'architecte. Elles doivent être utilisées telles quelles pour la note de calculs.

📚 Référentiel Normatif Applicable
Eurocode 2 (NF EN 1992-1-1) : Calcul des structures en bétonAnnexe Nationale France (NF EN 1992-1-1/NA)
EXTRAIT C.C.T.P. - LOT 02 GROS OEUVRE

[Art. 2.3] SPÉCIFICATIONS BÉTONS
Les bétons pour planchers seront de classe de résistance C30/37 conformément à la NF EN 206/CN.
- Ciment : CEM II/A-LL 42.5 N.
- Rapport E/C max : 0.60.
- Granulats : Dmax = 20mm (Calcaire concassé).

[Art. 2.4] ARMATURES PASSIVES
Aciers à Haute Adhérence (HA) de classe de ductilité B.
- Nuance : B500B (Limite élastique fyk = 500 MPa).
- Enrobage nominal des aciers : c_nom = 30 mm (Classe d'exposition XC1 - Intérieur sec).

[Art. 3.1] PLANCHERS DALLES
Dalle pleine en béton armé coulé en place, épaisseur finie h = 25 cm.
Poteaux carrés en béton armé, section 40 x 40 cm, finition brut de décoffrage soigné.

⚙️ Caractéristiques Matériaux pour le Calcul (ELU)
BÉTON (C30/37)
Résistance caract. cylindrique (fck)30 MPa
Coefficient de sécurité partiel (\(\gamma_c\))1.50 (Situation durable)
Résistance de calcul en compression (fcd)20 MPa (\(f_{ck} / \gamma_c\))
Résistance moyenne en traction (fctm)2.9 MPa
ACIER (B500B)
Limite d'élasticité caractéristique (fyk)500 MPa
Coefficient de sécurité partiel (\(\gamma_s\))1.15
Module de Young (Es)200 000 MPa
📐 COUPE VERTICALE SUR POTEAU P5
Aciers Supérieurs (Tendus) h = 25 cm d = 21 cm 40 cm POTEAU P5
Coupe A-A : Jonction Poteau-Dalle. La hauteur utile d est la distance fondamentale entre la fibre la plus comprimée (haut) et le centre de gravité des aciers tendus.
📐 VUE EN PLAN DU FERRAILLAGE (NAPPE SUP.)
POTEAU P5 NAPPE SUPÉRIEURE HA 12 tous les 15 cm Maille Orthogonale 15
Détail Ferraillage : La nappe supérieure (aciers tendus représentés en rouge) est constituée d'un quadrillage de barres à Haute Adhérence. Le ratio moyen d'acier (\(\rho_l = 0.8\%\)) est crucial pour la résistance au poinçonnement (effet de goujon).
📐 Géométrie Détaillée & Ratio d'Armatures
  • Épaisseur de la dalle (h) : 250 mm. C'est l'épaisseur brute du béton coulé.
  • Hauteur utile moyenne (d) : 210 mm. Calculée comme \(h - c_{nom} - \phi_{moyenne}/2\). C'est le bras de levier effectif pour la résistance mécanique.
  • Section du poteau : 400 x 400 mm. Poteau carré en béton armé.
  • Taux d'armatures (\(\rho_l\)) : 0.008. Soit 0.80%. Ce taux correspond à la moyenne géométrique des ratios d'acier dans les directions X et Y (\(\sqrt{\rho_{lx} \cdot \rho_{ly}}\)) sur une largeur de dalle égale à la largeur du poteau plus \(3d\) de chaque côté. C'est ce ferraillage qui assure l'effet de "couture" des fissures.
⚖️ Descente de Charges Surfaciques (G+Q)

Les charges sont données par mètre carré de plancher. La combinaison d'actions pour l'État Limite Ultime (ELU) sera : \(1.35 G + 1.5 Q\).

Charges Permanentes (G)
- Poids propre dalle (0.25m x 25 kN/m³) : 6.25 kN/m²
- Revêtement sol + Faux-plafond + Cloisons lourdes : 1.25 kN/m²
7.5 kN/m²
Charges d'Exploitation (Q)
- Bureaux paysagers (Cat. B) : 2.5 kN/m²
- Majoration cloisons mobiles : 0.5 kN/m²
3.0 kN/m²
📐 SCHÉMA DU MÉCANISME DE RUINE PAR POINÇONNEMENT
Fissure Fissure Charges (G+Q) VEd ~ 2d Zone Critique (Cône) POTEAU DALLE
Comprendre le phénomène : Sous l'effet des charges descendantes (flèches bleues) et de la réaction du poteau (flèche rouge), des fissures diagonales apparaissent (lignes rouges). Le "cône" de béton délimité par ces fissures risque de se détacher brutalement. L'Eurocode définit le périmètre de contrôle à une distance 2d du poteau pour intercepter ces fissures potentielles.
📋 Récapitulatif des Données Clés pour le Calcul
DonnéeSymboleValeurUnité
Hauteur utiled0.21m
Surface Chargée (Tributaire)A_load36.0
Coeff. Excentricité (Poteau central)\(\beta\)1.15-

E. Protocole de Résolution

Voici la méthodologie séquentielle recommandée pour mener à bien cette vérification selon l'EC2.

1

Géométrie de Contrôle

Calculer le périmètre de contrôle de référence \(u_1\) situé à une distance \(2d\) du nu du poteau.

2

Sollicitation (ELU)

Déterminer l'effort tranchant de calcul \(V_{\text{Ed}}\) et la contrainte de cisaillement agissante \(v_{\text{Ed}}\) sur le périmètre critique.

3

Résistance Béton

Calculer la capacité résistante du béton sans armatures d'effort tranchant \(v_{\text{Rd},c}\) et comparer avec \(v_{\text{Ed}}\).

4

Vérification Max

Vérifier la résistance des bielles de compression au nu du poteau (\(v_{\text{Rd},\text{max}}\)).

CORRECTION

Poinçonnement d’une dalle plate en béton armé

1
Calcul du Périmètre de Contrôle (\(u_1\))
🎯 Objectif

L'objectif de cette étape est de définir géométriquement la surface de béton qui va résister au cisaillement. Dans une dalle plate, la rupture ne se produit pas verticalement le long des parois du poteau, mais selon un cône (ou une pyramide) incliné. L'Eurocode 2 simplifie ce phénomène en demandant de vérifier la contrainte de cisaillement sur un périmètre de référence, noté \(u_1\), situé à une distance précise du nu du poteau. Calculer correctement ce périmètre est crucial car il est directement proportionnel à la résistance de la connexion dalle-poteau.

📚 Référentiel
EC2 Art. 6.4.2 "Périmètre de contrôle de référence"
🧠 Réflexion de l'Ingénieur

Pourquoi s'éloigner du poteau ? Lorsque le poteau poinçonne la dalle, des fissures diagonales se forment, partant du bas de la dalle (près du poteau) et remontant vers le haut de la dalle en s'éloignant. L'Eurocode considère que la fissure critique se développe avec un angle tel que sa projection horizontale correspond à \(2d\) (soit environ 26.5° par rapport à l'horizontale si on considère la hauteur utile). Plus la hauteur utile \(d\) (distance de la fibre comprimée aux aciers tendus) est grande, plus le cône de rupture est large, et plus le périmètre résistant \(u_1\) est grand. C'est pour cela que l'épaisseur de la dalle est le paramètre le plus influent sur la résistance au poinçonnement.

Rappel Théorique : Périmètre de Contrôle

Le périmètre de contrôle de référence \(u_1\) est défini comme un périmètre situé à une distance \(2d\) de la périphérie de l'aire chargée (le poteau). Il doit être construit de manière à minimiser sa longueur (principe du chemin de moindre résistance). Pour un poteau rectangulaire, ce périmètre est composé de segments droits parallèles aux faces du poteau et de quarts de cercle dans les angles, assurant une transition douce et continue des contraintes.

📐 Formule Fondamentale

Pour un poteau rectangulaire de dimensions \(c_1 \times c_2\) situé à l'intérieur de la dalle (loin des bords), la formule du périmètre est :

\[ u_1 = 2(c_1 + c_2) + 2\pi(2d) \]

Où :
- \(c_1\) et \(c_2\) sont les dimensions de la section du poteau (ici 0.40m).
- \(d\) est la hauteur utile moyenne de la dalle (moyenne de \(d_x\) et \(d_y\)).
- Le terme \(2\pi(2d)\) représente la somme des 4 quarts de cercle de rayon \(2d\) aux angles, formant un cercle complet.


Étape 1 : Données d'Entrée
ParamètreValeurJustification
Côté Poteau (c1=c2)0.40 mDonnée architecturale et structurelle (40x40 cm).
Hauteur utile (d)0.21 mÉpaisseur totale (25cm) - Enrobage (3cm) - Demi-diamètre armature (~1cm).
Astuce de Calcul Mental

Pour vérifier rapidement votre résultat : le périmètre \(u_1\) est égal au périmètre du poteau (\(2 \times (c_1 + c_2)\)) PLUS environ \(12.5\) fois la hauteur utile \(d\) (car \(4\pi \approx 12.57\)). Si \(d = 20\text{ cm}\), on ajoute environ 2.5m au périmètre du poteau.

Étape 2 : Application Numérique Détaillée

Nous procédons au calcul en remplaçant les valeurs littérales par les données du projet. On décompose le périmètre rectiligne (faces du poteau) et le périmètre circulaire (angles).

1. Partie Rectiligne (Poteau)

On commence par la longueur des faces droites du poteau. Comme le périmètre critique est parallèle aux faces, cette longueur est identique au périmètre du poteau lui-même.

\[ \begin{aligned} u_{\text{rect}} &= 2 \times (0.40 + 0.40) \\ &= 2 \times 0.80 \\ &= 1.60 \, \text{m} \end{aligned} \]
2. Partie Circulaire (Angles)

Ensuite, on détermine le rayon des angles arrondis du périmètre de contrôle. Selon l'Eurocode 2, ce rayon est toujours égal à deux fois la hauteur utile.

\[ \begin{aligned} R &= 2d \\ &= 2 \times 0.21 \\ &= 0.42 \, \text{m} \end{aligned} \]

Les 4 quarts de cercle aux angles forment un cercle complet. On calcule donc la circonférence d'un cercle de rayon \(R\).

\[ \begin{aligned} u_{\text{circ}} &= 2 \times \pi \times 0.42 \\ &\approx 6.283 \times 0.42 \\ &= 2.639 \, \text{m} \end{aligned} \]
3. Somme Totale (u1)

Le périmètre de contrôle total est la somme de la partie rectiligne et de la partie circulaire.

\[ \begin{aligned} u_1 &= 1.60 + 2.639 \\ &= 4.239 \, \text{m} \end{aligned} \]
4. Résultat Final Arrondi
\[ u_1 = \mathbf{4.24} \, \text{m} \]

Interprétation : Le périmètre de contrôle de 4.24 m est nettement plus grand que le périmètre du poteau seul (1.60 m). Cela montre comment la charge se diffuse dans la dalle : plus on s'éloigne du poteau, plus la surface de béton disponible pour résister est grande.

\[ \mathbf{u}_1 = \mathbf{4.24} \, \text{m} \]
Analyse de Cohérence

Le résultat obtenu (4.24 m) est cohérent. Il est mathématiquement impossible que \(u_1\) soit inférieur au périmètre du poteau (1.60 m). De plus, avec \(d=0.21\) m, l'augmentation due aux angles est significative (+165% par rapport au périmètre du poteau), ce qui est typique pour les dalles assez épaisses par rapport aux dimensions du poteau.

Points de Vigilance

Attention à la position du poteau ! Si le poteau était en bord de dalle (rive) ou dans un angle, le périmètre ne serait pas complet (on ne peut pas compter la partie "dans le vide"). De même, si une trémie (ouverture pour gaine technique) se trouve à moins de \(6d\) du poteau, la partie du périmètre de contrôle comprise dans "l'ombre" de cette ouverture doit être déduite du calcul (zone inefficace).

❓ Question Fréquente

Pourquoi utilise-t-on la hauteur utile \(d\) et non l'épaisseur totale \(h\) ? En béton armé, la résistance est assurée par la partie comprimée du béton et les aciers tendus. La zone de béton tendu sous la fibre neutre est considérée fissurée et ne participe pas (ou peu) à la résistance. La hauteur utile \(d\) représente le bras de levier interne réel de la section, c'est donc la dimension mécanique pertinente.

2
Calcul de la Sollicitation (\(v_{\text{Ed}}\))
🎯 Objectif

Cette étape vise à quantifier l'effort "agressant" la connexion dalle-poteau. Nous devons d'abord calculer la charge totale verticale (\(V_{\text{Ed}}\)) à l'État Limite Ultime (ELU) qui transite par le poteau. Ensuite, il faut transformer cette force (en Newton ou MégaNewton) en une contrainte de cisaillement (en MPa ou N/mm²) répartie sur le périmètre de contrôle calculé précédemment. C'est cette contrainte, notée \(v_{\text{Ed}}\), qui sera comparée à la résistance du matériau.

📚 Référentiel
EC2 Art. 6.4.3 "Sollicitation de poinçonnement"
🧠 Réflexion de l'Ingénieur

Dans un calcul idéal, la charge est parfaitement centrée. Dans la réalité, le chargement est asymétrique (charges d'exploitation variables, portées inégales), ce qui crée un moment de flexion en tête de poteau. Ce moment déséquilibre la répartition des contraintes de cisaillement autour du poteau : un côté sera beaucoup plus sollicité que l'autre. Pour simplifier, l'Eurocode permet d'utiliser un coefficient majorateur \(\beta\) qui "transforme" cet effet de moment en une augmentation fictive de l'effort tranchant vertical. Pour un poteau intérieur standard, on majore généralement la charge de 15% (\(\beta=1.15\)).

Rappel RDM : Contrainte de Cisaillement

La contrainte de cisaillement \(\tau\) (ou \(v\)) est définie physiquement comme une Force divisée par une Surface (\(F/S\)).
Ici, la Force est la réaction d'appui du poteau (\(V_{\text{Ed}}\)).
La Surface est la surface latérale du cylindre de contrôle : Périmètre (\(u_1\)) \(\times\) Hauteur utile (\(d\)).
Donc \(v = V_{\text{Ed}} / (u_1 \cdot d)\).

📐 Formules Sollicitation

1. Calcul de l'effort tranchant total (Charge ELU \(\times\) Surface) :

\[ V_{\text{Ed}} = (1.35 g + 1.5 q) \times A_{\text{load}} \]

2. Calcul de la contrainte de poinçonnement avec majoration :

\[ v_{\text{Ed}} = \frac{\beta V_{\text{Ed}}}{u_1 d} \]

Avec \(\beta = 1.15\) (valeur forfaitaire recommandée pour poteaux intérieurs avec stabilité latérale assurée).


Étape 1 : Données d'Entrée
ParamètreValeurDescription
G (Charge Perm.)7.5 kN/m²Poids propre dalle + revêtement + cloisons.
Q (Charge Expl.)3.0 kN/m²Bureaux (Catégorie B).
Surface Chargée36.0 m²Aire tributaire du poteau (6m \(\times\) 6m).
Astuce Unités

Le piège classique est l'erreur de puissance de 10.
- Les charges sont en kN.
- Les dimensions en m.
- La contrainte finale est en MPa (soit MN/m²).
Conseil : Convertissez la force totale \(V_{\text{Ed}}\) en MégaNewtons (MN) avant de diviser par des mètres carrés (m²). 1 MN = 1000 kN. Ainsi : MN / m² = MPa directement.

Étape 2 : Calculs Détaillés

La démarche se fait en cascade : Charge au m² -> Charge Totale -> Contrainte.

1. Calcul de la charge surfacique ELU

On calcule d'abord la charge surfacique totale pondérée à l'État Limite Ultime (ELU). On applique les coefficients de sécurité partiels : 1.35 pour les charges permanentes et 1.5 pour les charges d'exploitation.

\[ \begin{aligned} p_{\text{Ed}} &= 1.35 \times 7.5 + 1.5 \times 3.0 \\ &= 10.125 + 4.5 \\ &= \mathbf{14.625} \, \text{kN/m}^2 \end{aligned} \]
2. Calcul de l'Effort Tranchant Total \(V_{\text{Ed}}\)

On détermine l'effort tranchant total en multipliant la charge surfacique par l'aire d'influence du poteau (\(36.0 \text{ m}^2\)).

\[ \begin{aligned} V_{\text{Ed}} &= 14.625 \times 36.0 \\ &= 526.5 \, \text{kN} \end{aligned} \]

L'effort total est de \(526.5 \text{ kN}\). Pour le calcul de contrainte en MPa (N/mm²), il est plus pratique de convertir cette force en MégaNewtons (MN) : \(V_{\text{Ed}} = 0.5265 \, \text{MN}\).

3. Calcul de la Contrainte \(v_{\text{Ed}}\)

Enfin, on calcule la contrainte de cisaillement de calcul. On divise l'effort majoré par le coefficient \(\beta\) par la surface latérale de cisaillement (\(u_1 \times d\)).

\[ \begin{aligned} v_{\text{Ed}} &= \frac{1.15 \times 0.5265}{4.24 \times 0.21} \\ &= \frac{0.6055}{0.8904} \\ &= \mathbf{0.681} \, \text{MPa} \end{aligned} \]

C'est la valeur de la "demande" structurelle. Le béton doit être capable de résister à une contrainte de cisaillement de 0.681 MPa.

\[ v_{\text{Ed}} = \mathbf{0.681} \, \text{MPa} \]
Analyse de Cohérence

Pour une dalle de bâtiment courant, les contraintes de cisaillement tournent souvent autour de 0.5 à 1.0 MPa.
- Si vous trouviez 0.05 MPa : c'est trop faible (erreur probable sur la force).
- Si vous trouviez 15 MPa : c'est énorme (erreur probable d'unité, peut-être kN au lieu de MN).
Ici, 0.681 MPa est une valeur tout à fait standard et réaliste.

Points de Vigilance

Le choix du coefficient \(\beta\) est capital. Ici nous avons pris 1.15 car c'est un poteau central.
Attention : Pour un poteau de rive (bord), le déséquilibre est plus fort, on prend souvent \(\beta = 1.4\). Pour un poteau d'angle, c'est pire, \(\beta = 1.5\). Sous-estimer \(\beta\) revient à sous-estimer dangereusement la contrainte réelle.

❓ Question Fréquente

Pourquoi retrancher le poids de la dalle dans certaines méthodes ? L'Eurocode permet parfois de réduire \(V_{\text{Ed}}\) de la charge présente à l'intérieur du périmètre critique (car elle "tombe" directement dans le poteau sans cisailler la dalle). Ici, par sécurité et simplicité (méthode standard), nous avons considéré la charge totale sur toute la surface de 36m².

3
Vérification Résistance Béton (\(v_{\text{Rd},c}\))
🎯 Objectif

Cette étape est le cœur du problème : déterminer la capacité maximale du béton armé à résister au cisaillement sans ajouter d'armatures spécifiques (comme des étriers ou des rails). Si la résistance calculée ici (\(v_{\text{Rd},c}\)) est supérieure à la contrainte agissante (\(v_{\text{Ed}}\)), alors la dalle est validée telle quelle. Sinon, le béton "craque" et il faudra le renforcer.

📚 Référentiel
EC2 Art. 6.4.4(1) "Résistance au poinçonnement sans armatures"
🧠 Réflexion de l'Ingénieur

La résistance dépend de la qualité du béton (\(f_{\text{ck}}\)), de l'effet d'échelle (\(k\)) et du ratio d'armatures longitudinales (\(\rho_l\)) qui agissent comme des "coutures" et augmentent la résistance au cisaillement par effet goujon.

Rappel Dimensionnement

La résistance au cisaillement sans armature d'effort tranchant est empirique. Elle augmente avec la racine cubique du taux de ferraillage et de la résistance du béton.

📐 Formule Résistance Béton

Capacité résistante de calcul :

\[ v_{\text{Rd},c} = C_{\text{Rd},c} k (100 \rho_l f_{\text{ck}})^{1/3} \]

Avec les paramètres suivants :
- \(C_{\text{Rd},c} = 0.18 / \gamma_c = 0.12\) (coefficient calibré).
- \(k = 1 + \sqrt{200/d} \le 2.0\) (effet d'échelle, d en mm).
- \(\rho_l = \sqrt{\rho_{lx} \cdot \rho_{ly}} \le 0.02\) (taux moyen d'armatures).


Étape 1 : Hypothèses & Données
ParamètreValeurDescription
d (Hauteur utile)210 mmAttention, utiliser des millimètres pour le calcul de k.
fck (Béton)30 MPaClasse C30/37.
rho_l (Acier)0.008Soit 0.8% d'acier (ex: HA12 tous les 15cm environ).
Astuce Ratio d'Acier

Le ratio \(\rho_l\) doit être calculé sur une largeur de dalle égale à la dimension du poteau plus \(3d\) de chaque côté. Ne prenez pas le ferraillage global de la nappe si celui-ci est renforcé localement sur le poteau : c'est le ferraillage local qui compte !

Étape 2 : Calculs Détaillés

Le calcul se fait en trois sous-étapes pour éviter les erreurs.

1. Calcul du coefficient d'échelle k

Ce facteur booste la résistance des dalles minces. d doit être en mm.

\[ \begin{aligned} k &= 1 + \sqrt{\frac{200}{210}} \\ &= 1 + \sqrt{0.952} \\ &= 1 + 0.976 \\ &= 1.976 \end{aligned} \]

Vérification : \(1.976 \le 2.0\). OK, on garde cette valeur.

2. Calcul du terme de résistance

C'est le terme sous la racine cubique. On multiplie d'abord les trois facteurs.

\[ \begin{aligned} 100 \rho_l f_{\text{ck}} &= 100 \times 0.008 \times 30 \\ &= 24 \end{aligned} \]

Puis on prend la racine cubique.

\[ (24)^{1/3} \approx 2.884 \]
3. Calcul Final de v_Rd,c

On assemble tous les termes pour obtenir la résistance finale. On multiplie le coefficient \(C_{Rd,c}\) (0.12), le facteur d'échelle \(k\), et la racine cubique calculée précédemment.

\[ \begin{aligned} v_{\text{Rd},c} &= 0.12 \times 1.976 \times 2.884 \\ &= 0.2371 \times 2.884 \\ &= \mathbf{0.684} \, \text{MPa} \end{aligned} \]
4. Vérification du Minimum

Par sécurité, on doit toujours vérifier que cette résistance calculée n'est pas inférieure à une valeur seuil minimale \(v_{\text{min}}\), qui dépend uniquement de la résistance du béton et de l'épaisseur.

\[ \begin{aligned} v_{\text{min}} &= 0.035 k^{3/2} f_{\text{ck}}^{1/2} \\ &= 0.035 \times (1.976)^{1.5} \times \sqrt{30} \\ &\approx 0.53 \, \text{MPa} \end{aligned} \]

Notre valeur (0.684) est supérieure au minimum (0.53), donc c'est bon.

\[ \textbf{Décision : Béton OK (0.684 > 0.681)} \]
Analyse de Cohérence

Le résultat est extrêmement serré : 0.684 MPa de capacité pour 0.681 MPa de demande. La marge de sécurité est quasi nulle (< 1%).
Dans un contexte réel de bureau d'études, une telle proximité conduirait quasi-systématiquement à une mesure de précaution : soit augmenter légèrement le ratio d'acier \(\rho_l\) pour gagner en résistance, soit prescrire quelques rails de poinçonnement pour dormir tranquille, car la moindre erreur de mise en œuvre (ex: épaisseur de dalle réelle de 24cm au lieu de 25cm) rendrait la structure non conforme.

Points de Vigilance

- Ne jamais dépasser \(\rho_l = 0.02\) (2%) dans la formule, même si vous mettez plus d'acier. L'Eurocode sature l'effet bénéfique de l'acier à 2% pour rester sécuritaire.
- Assurez-vous que les aciers pris en compte dans \(\rho_l\) sont bien ancrés au-delà du cône de rupture.

❓ Question Fréquente

Et si vEd > vRdc ? C'est le cas le plus fréquent. Alors, le béton seul ne suffit pas. Il faut disposer des armatures transversales (étriers verticaux ou goujons) dans la zone critique pour "coudre" la fissure. On calcule alors \(v_{\text{Rd},cs}\).

4
Vérification au Nu du Poteau (\(v_{\text{Rd},\text{max}}\))
🎯 Objectif

Même si la dalle résiste au cisaillement à distance (\(2d\)), il existe un autre mode de ruine plus brutal : l'écrasement local du béton par compression oblique pure, juste à la jonction entre le poteau et la dalle. C'est comme essayer d'enfoncer un stylo dans une gomme : avant de déchirer la gomme (cisaillement), on l'écrase localement sous la pointe. Cette vérification est une "limite indépassable" : si elle n'est pas satisfaite, aucune armature ne pourra sauver la situation, car c'est le béton comprimé lui-même qui explose.

📚 Référentiel
EC2 Art. 6.4.5(3) "Résistance maximale au poinçonnement"
🧠 Réflexion de l'Ingénieur

On raisonne ici sur le périmètre \(u_0\), qui est le périmètre collé au poteau (nu du poteau). L'effort tranchant génère des bielles de compression inclinées qui viennent buter contre le poteau. Si la contrainte dans ces bielles dépasse la résistance en compression du béton (atténuée par la fissuration transversale), la bielle s'écrase. C'est souvent le critère dimensionnant pour les poteaux de petites dimensions fortement chargés.

Dispositions Constructives

La contrainte maximale de poinçonnement est limitée pour éviter l'écrasement des bielles de béton comprimé le long du périmètre \(u_0\).

📐 Formules Dimensionnement

Résistance maximale des bielles comprimées :

\[ v_{\text{Rd},\text{max}} = 0.5 \nu f_{\text{cd}} \]

Avec :
- \(f_{\text{cd}} = f_{\text{ck}} / 1.5\) (Résistance de calcul du béton).
- \(\nu = 0.6(1 - f_{\text{ck}}/250)\) (Facteur d'efficacité réduisant la résistance en présence de fissures transversales).


Étape 1 : Données Techniques
TypeValeurNote
fcd20 MPa30 / 1.5
Périmètre u01.60 mPérimètre direct du poteau (4x0.40m).
Astuce

Le périmètre \(u_0\) est simplement le périmètre géométrique du poteau. Ne rajoutez pas de \(2d\) ou de partie circulaire ici !

Étape 2 : Calcul de Vérification

On compare la contrainte agissante recalculée sur \(u_0\) avec la capacité maximale des bielles.

1. Calcul de la contrainte au nu du poteau \(v_{\text{Ed},0}\)

On recalcule la contrainte de cisaillement agissante, mais cette fois-ci sur le périmètre \(u_0\) (au contact du poteau). La force \(V_{\text{Ed}}\) reste la même, mais la surface de cisaillement est beaucoup plus petite (\(u_0 \times d\)), donc la contrainte augmente.

\[ \begin{aligned} v_{\text{Ed},0} &= \frac{\beta V_{\text{Ed}}}{u_0 d} \\ &= \frac{1.15 \times 0.5265}{1.60 \times 0.21} \\ &= \frac{0.6055}{0.336} \\ &= \mathbf{1.80} \, \text{MPa} \end{aligned} \]
2. Calcul du facteur d'efficacité \(\nu\)

On détermine le coefficient de réduction de résistance \(\nu\) (nu) pour le béton fissuré par l'effort tranchant.

\[ \begin{aligned} \nu &= 0.6 \left(1 - \frac{30}{250}\right) \\ &= 0.6 \times (1 - 0.12) \\ &= 0.6 \times 0.88 \\ &= 0.528 \end{aligned} \]
3. Calcul de la Résistance Max \(v_{\text{Rd},\text{max}}\)

On calcule la résistance maximale de la bielle de compression. C'est la limite physique d'écrasement du béton.

\[ \begin{aligned} v_{\text{Rd},\text{max}} &= 0.5 \times 0.528 \times 20 \\ &= 0.264 \times 20 \\ &= \mathbf{5.28} \, \text{MPa} \end{aligned} \]
4. Comparaison Finale

On compare la contrainte au nu du poteau avec la résistance maximale calculée.

\[ 1.80 \, \text{MPa} < 5.28 \, \text{MPa} \Rightarrow \textbf{OK} \]

Le ratio de saturation est de \(1.80 / 5.28 \approx 34\%\). La condition est très largement vérifiée.

\[ \textbf{Validation Finale : OK} \]
Analyse de Cohérence

Le risque d'écrasement du béton est très faible ici car le poteau a une section confortable (40x40 cm) pour la charge appliquée. Si nous avions un poteau de 20x20 cm avec la même charge, la contrainte \(v_{\text{Ed},0}\) doublerait et se rapprocherait dangereusement de la limite.

Points de Vigilance

Si cette vérification échoue (\(v_{\text{Ed},0} > v_{\text{Rd},\text{max}}\)), il est interdit de mettre des armatures de poinçonnement pour compenser. Les armatures ne peuvent pas empêcher l'écrasement du béton comprimé. La seule solution est de changer la géométrie : augmenter la taille du poteau, augmenter l'épaisseur de la dalle, ou augmenter la classe de résistance du béton (passer en C40/50 par exemple).

❓ Question Fréquente

Pourquoi le coefficient 0.5 dans la formule ? C'est un coefficient empirique de sécurité supplémentaire propre au cisaillement par poinçonnement, reflétant la complexité de l'état de contrainte triaxial au voisinage du poteau.

Bilan de l'Exercice

Synthèse Graphique : Comparaison Sollicitation / Résistance

SYNTHÈSE GRAPHIQUE : VÉRIFICATION POINÇONNEMENT (ELU) COUPE VERTICALE (EFFORTS) Charge q_Ed = 14.6 kN/m² Cône de rupture V_Ed = 0.53 MN VUE EN PLAN (PÉRIMÈTRE CRITIQUE) P5 2d u1 = 4.24 m Taux de travail : 99% Limite v_Rd,c v_Ed = 0.681 MPa ≤ v_Rd,c = 0.684 MPa CONFORME Conclusion : La capacité du béton est saturée à 99% mais suffisante. Aucun ferraillage spécifique n'est requis.

📄 Livrable Final (Note de Calculs EXE)

EXE
BON POUR EXE
12 Av. de l'Ingénierie, 69003 Lyon
Tel : 04.78.00.00.00 | Ref : S-2024-045
Projet : TOUR QUARTZ
Élément : Plancher Haut RDC (Poteau P5)
Phase : EXÉCUTION
Date : 25/10/2025
Indice : A

NOTE DE CALCULS - VÉRIFICATION POINÇONNEMENT (EC2)

Rubrique Paramètre Valeur / Résultat
1. HYPOTHÈSES & MATÉRIAUX
Béton Armé Béton C30/37 \(f_{ck} = 30\) MPa / \(f_{cd} = 20\) MPa
Acier B500B \(f_{yk} = 500\) MPa
Géométrie Dalle pleine \(h = 25\) cm / \(d = 21\) cm
Poteau P5 40 x 40 cm (Carré)
2. ANALYSE DE CHARGES (ELU)
Charges \(1.35G + 1.5Q\) \(14.63\) kN/m²
Sollicitation Effort Tranchant \(V_{Ed}\) \(0.527\) MN
3. VÉRIFICATION POINÇONNEMENT (EC2 6.4)
Contrainte de cisaillement Périmètre critique \(u_1\) \(4.24\) m
Contrainte agissante \(v_{Ed}\) \(\mathbf{0.681}\) MPa
Résistance Béton Capacité sans armatures \(v_{Rd,c}\) \(\mathbf{0.684}\) MPa
Ratio de saturation 99.6 %
CONCLUSION ✅ CONFORME (Sans armatures d'effort tranchant)
Rédigé par :
Sophie MARTIN
Ingénieur Études
Vérifié par :
Thomas DUBOIS
Chef de Projet
Approuvé par :
Directeur Technique
Exercice de Dimensionnement - Génie Civil
Section Publicitaire Élégante

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