Article

Titre de l'article...

DatePar EGC
Image de couverture
Étude Dalle D104 - Dimensionnement BA
DOSSIER TECHNIQUE N° BET-2024-DA01

Dimensionnement à l’ELU d’une dalle en béton armé

Mission de Dimensionnement Structurel (Béton Armé)
1. Contexte de la MissionPHASE : APD / PRO
📝 Situation du Projet

Le projet "Les Terrasses de Lumière" est un immeuble résidentiel R+4 situé dans le quartier dense de la Part-Dieu à Lyon. Cette localisation urbaine impose des contraintes logistiques fortes et une exigence architecturale élevée. La structure porteuse est conçue en système mixte voiles-dalles, offrant une grande liberté d'aménagement intérieur.

Dans le cadre de la phase d'Avant-Projet Détaillé (APD), nous devons valider le ferraillage des éléments horizontaux les plus sollicités. Votre attention se porte spécifiquement sur la Dalle D104 du niveau R+1. Cette dalle couvre le grand séjour de 35m² de l'appartement témoin. En raison de sa géométrie allongée (L_y/L_x > 2), elle fonctionne mécaniquement comme une poutre large portant dans le sens de sa petite portée (4.50m). Ce dimensionnement est critique car il servira de référence ("dalle type") pour l'ensemble des planchers courants des étages supérieurs.

🎯
Votre Mission :

En qualité d'Ingénieur Structure Béton Armé, votre mission consiste à produire la note de calcul justificative pour le ferraillage inférieur de cette dalle à l'État Limite Ultime (ELU). Vous ne devez pas simplement appliquer des formules : vous devez justifier chaque hypothèse (choix des matériaux, enrobages, charges) et déterminer la section d'acier optimale qui concilie sécurité, économie et facilité de mise en œuvre sur chantier.

Fiche Signalétique
  • 📍
    Localisation
    Lyon (69), Zone de sismicité faible (2)
  • 🏢
    Maître d'Ouvrage
    SCI Horizon Immobilier - Exigence "Standing"
  • 🏗️
    Lot Concerné
    Lot 02 - Gros Œuvre (Béton Armé)
🗺️ PLAN DE REPÉRAGE - NIVEAU R+1
REFEND V1 REFEND V2 Portée L = 4.50 m DALLE D104 Appartement Témoin T4 - Séjour Bande de calcul (b=1m)
[Vue en Plan] La dalle porte entre les deux voiles béton (hachurés). On étudiera une bande représentative de 1m de largeur (zone jaune).
📌
Note de l'Ingénieur Principal :

"Attention aux hypothèses d'enrobage. Bien que nous soyons en classe d'exposition XC1 (intérieur sec), le Maître d'Ouvrage exige une durabilité accrue de 50 ans. Le CCTP impose donc un enrobage nominal minimal de 30mm, supérieur au minimum réglementaire de l'Eurocode. C'est un point de vigilance absolu pour le calcul de la hauteur utile (d) !"

2. Données Techniques de Référence

Pour assurer la pérennité de l'ouvrage et sa conformité légale, l'ensemble des calculs doit s'appuyer strictement sur les normes européennes en vigueur et les spécifications du marché. Toute déviation par rapport à ces données devra être justifiée.

📚 Référentiel Normatif

L'étude s'inscrit dans le cadre légal des Eurocodes structuraux, qui sont les normes de référence pour le calcul des bâtiments en Europe :

NF EN 1990 (Bases de calcul) NF EN 1991-1-1 (Actions sur les structures) NF EN 1992-1-1 (Calcul des structures en béton)
JUSTIFICATION DES HYPOTHÈSES TECHNIQUES

1. Choix du Béton (C25/30) :
Le choix s'est porté sur un béton de classe C25/30 (fck = 25 MPa). Il s'agit du standard économique actuel pour le bâtiment résidentiel en France. Une classe inférieure (C20/25) est aujourd'hui déconseillée pour assurer une durabilité à 50 ans en zone urbaine, tandis qu'une classe supérieure (C30/37) serait surdimensionnée et plus coûteuse pour des portées modestes de 4.5m.

2. Choix de l'Acier (B500B) :
Les armatures seront des barres à haute adhérence (HA) de nuance B500B. La limite élastique de 500 MPa est le standard européen permettant d'optimiser les sections d'acier. La classe de ductilité "B" est requise en zone sismique 2, offrant une capacité de déformation plastique suffisante avant rupture, contrairement à la classe "A" (treillis soudés standards).

3. Enrobage et Durabilité (30mm) :
Bien que l'Eurocode autorise 15mm pour une classe d'exposition XC1 (intérieur sec), le CCTP impose 30mm. Cette sur-épaisseur est une mesure conservatoire demandée par le client pour garantir la protection des aciers contre la carbonatation sur une durée de vie de 50 ans, et pour assurer une résistance au feu REI 60 sans calcul complexe.

EXTRAIT C.C.T.P. LOT 02

ART. 3.4 - CHARGES D'EXPLOITATION
Les planchers d'habitation seront calculés pour une charge d'exploitation Q = 1.5 kN/m² (Catégorie A - Eurocode 1).

ART. 3.5 - CHARGES PERMANENTES ADDITIONNELLES
En sus du poids propre de la structure, l'entrepreneur prendra en compte une charge morte forfaitaire de 1.5 kN/m² représentant :
- Chape flottante et carrelage : 1.0 kN/m²
- Cloisons légères de distribution : 0.5 kN/m²

⚙️ Caractéristiques Géométriques & Charges
GÉOMÉTRIE
Portée libre entre nus (\(L\))4.50 m
Épaisseur de la dalle (\(h\))20 cm (0.20 m)
Enrobage nominal (\(c_{\text{nom}}\))30 mm (0.03 m)
MATÉRIAUX
Résistance béton (\(f_{\text{ck}}\))25 MPa
Limite élastique acier (\(f_{\text{yk}}\))500 MPa
CHARGEMENTS
Poids Volumique Béton Armé25 kN/m³
Charges Permanentes Compl. (\(g_{\text{compl}}\))1.5 kN/m² (Sol + Cloisons)
Charge d'Exploitation (\(q\))1.5 kN/m² (Habitation)
📐 SCHÉMA DE LA SECTION TRANSVERSALE (Hypothèse de Calcul)
h = 0.20 m Largeur de bande b = 1.00 m Axe des armatures tendues d (utile) c_nom
[Coupe Transversale] On isole une bande de 1m de largeur pour simplifier le calcul ramener à une poutre rectangulaire (b x h). La hauteur utile 'd' est la distance du haut de la dalle au centre des aciers.
📋 Récapitulatif des Variables Clés
DonnéeSymboleValeurUnité
Largeur de calcul\( b \)1.00m
Hauteur totale\( h \)0.20m
Coeff. sécurité Béton\( \gamma_c \)1.5-
Coeff. sécurité Acier\( \gamma_s \)1.15-

E. Protocole de Résolution

Pour dimensionner correctement cette dalle, nous allons suivre scrupuleusement le cheminement des charges jusqu'à la résistance interne des matériaux. Cette méthodologie garantit la sécurité structurelle.

1

Analyse des Charges & ELU

Inventaire précis des poids propres (G) et d'exploitation (Q), puis calcul de la combinaison fondamentale à l'État Limite Ultime.

2

Calcul du Moment Sollicitant (M_Ed)

Détermination de l'effort maximal de flexion au centre de la travée, en considérant la dalle comme une poutre isostatique sur deux appuis.

3

Calcul des Armatures (A_s)

Utilisation de la méthode du "Pivot" (Rectangulaire simplifié) pour déterminer la section d'acier nécessaire pour équilibrer le moment.

4

Vérifications & Choix

Contrôle de la condition de non-fragilité et choix commercial des barres (diamètre et espacement) pour le plan d'exécution.

CORRECTION

Dimensionnement à l’ELU d’une dalle en béton armé

1
ANALYSE DES CHARGES & COMBINAISON ELU
🎯 Objectif

L'objectif de cette première étape est de quantifier précisément la charge totale qui s'exerce sur la dalle en situation accidentelle la plus défavorable (l'État Limite Ultime). Nous cherchons à obtenir une valeur de charge linéique pondérée \( p_{\text{Ed}} \) (en kN par mètre linéaire) appliquée sur notre bande d'étude de 1,00 mètre de largeur. Cette valeur "par mètre" simplifiera grandement la suite des calculs RDM.

📚 Référentiel
  • NF EN 1990 (Eurocode 0) : Article 6.4.3.2 (Combinaisons d'actions pour les états limites ultimes).
  • NF EN 1991-1-1 (Eurocode 1) : Tableau A.1 (Poids volumiques des matériaux) et Tableau 6.2 (Charges d'exploitation des bâtiments).
🧠 Réflexion de l'Ingénieur

Avant de lancer le moindre calcul, visualisons ce qui pèse sur la dalle. Il y a d'abord le "poids mort" incompressible : la masse du béton lui-même (c'est souvent la charge prépondérante dans le béton armé !). À cela s'ajoutent les éléments fixes de l'aménagement : la chape de ravoirage, le carrelage, les cloisons de distribution. Tout ceci constitue les charges permanentes notées \( G \). Ensuite, il y a la vie du bâtiment : les habitants, les meubles, les fêtes... C'est la charge d'exploitation variable, notée \( Q \).

Pourquoi l'ELU (État Limite Ultime) ? Parce que nous voulons garantir que le bâtiment ne s'effondrera pas même si les charges dépassent légèrement la normale. Nous allons donc "majorer" artificiellement ces charges par des coefficients de sécurité partiels : on multiplie les charges permanentes (que l'on connaît bien) par 1,35 et les charges variables (plus aléatoires) par 1,50. C'est ce qu'on appelle la "pondération".

Rappel Théorique : La Combinaison Fondamentale

À l'État Limite Ultime (ELU) pour des situations de projet durables et transitoires, la combinaison d'actions fondamentale s'écrit sous la forme symbolique suivante :

\[ \sum_{j \ge 1} \gamma_{G,j} G_{k,j} + \gamma_{Q,1} Q_{k,1} \]

Dans notre cas simplifié, avec une seule action variable dominante, cela se traduit par la formule pratique ci-dessous.

📐 Formules Clés (Séparées)
1. Poids surfacique d'une dalle
\[ g_{\text{dalle}} = h \times \gamma_{\text{ba}} \]

Poids volumique multiplié par l'épaisseur.

2. Charge Permanente Totale
\[ G_{\text{tot}} = g_{\text{dalle}} + g_{\text{compl}} \]

Somme du poids propre et des charges additionnelles.

3. Combinaison ELU (Cas Standard)
\[ p_{\text{Ed}} = (1,35 \cdot G_{\text{tot}} + 1,5 \cdot Q) \times b \]

Combinaison pondérée ramenée sur la bande de calcul.


Étape 1 : Données Spécifiques
ParamètreSymboleValeur
Épaisseur de la dalle\( h \)0.20 m
Poids volumique du béton armé\( \gamma_{\text{ba}} \)25 kN/m³
Charges permanentes complémentaires\( g_{\text{compl}} \)1.50 kN/m²
Charge d'exploitation (Habitation)\( q \)1.50 kN/m²
Largeur de bande\( b \)1.00 m
Astuce : Conversion Surfacique -> Linéique

Une erreur fréquente est de confondre kN/m² (pression sur une surface) et kN/m (poids réparti sur une ligne). Pour passer de l'un à l'autre dans un calcul de poutre ou de dalle unidirectionnelle, on multiplie toujours la valeur surfacique par la largeur de la bande considérée \( b \). Ici \( b=1m \), donc les valeurs numériques ne changent pas, mais le sens physique si !

Étape 2 : Calculs Détaillés
1. Calcul du Poids Propre de la dalle (\(g_{\text{dalle}}\))

Nous commençons par calculer le poids surfacique du gros œuvre seul. On multiplie l'épaisseur de la dalle par la densité du béton armé.

\[ \begin{aligned} g_{\text{dalle}} &= h \times \gamma_{\text{ba}} \\ &= 0,20 \, \text{m} \times 25 \, \text{kN/m}^3 \\ &= \mathbf{5,00} \, \text{kN/m}^2 \end{aligned} \]

Interprétation : Chaque mètre carré de dalle pèse 500 kg avant même d'ajouter quoi que ce soit dessus. C'est une charge considérable.

2. Calcul de la Charge Permanente Totale (\(G_{\text{tot}}\))

Nous additionnons maintenant le poids propre calculé précédemment avec les charges mortes définies au CCTP (chape, carrelage, cloisons).

\[ \begin{aligned} G_{\text{tot}} &= g_{\text{dalle}} + g_{\text{compl}} \\ &= 5,00 + 1,50 \\ &= \mathbf{6,50} \, \text{kN/m}^2 \end{aligned} \]

Interprétation : La charge permanente totale est donc de 650 kg/m².

3. Calcul de la charge ELU linéique (\(p_{\text{Ed}}\))

C'est l'étape finale de cette partie : nous appliquons les coefficients de sécurité (1.35 pour G et 1.5 pour Q) et nous ramenons le tout sur la bande de 1m.

\[ \begin{aligned} p_{\text{Ed}} &= (1,35 \cdot G_{\text{tot}} + 1,5 \cdot Q) \times b \\ &= (1,35 \cdot 6,50 + 1,5 \cdot 1,50) \times 1,00 \\ &= (8,775 + 2,25) \times 1,00 \\ &= \mathbf{11,03} \, \text{kN/m} \end{aligned} \]

Interprétation Finale : Le résultat de 11,03 kN/m signifie que sur chaque mètre de longueur de notre bande fictive, une force répartie de plus d'une tonne (1103 kg force) est appliquée en situation ultime de calcul.

✅ Interprétation Globale de l'Étape 1

Nous avons établi que la dalle est soumise à une charge linéique de conception de 11.03 kN/m. Cette valeur intègre toutes les sécurités réglementaires. Elle servira de base unique pour le calcul des sollicitations (moments) à l'étape suivante. La part des charges permanentes est prépondérante (environ 80% de la charge totale), ce qui est typique des ouvrages en béton.

\[ \textbf{Charge ELU à retenir : } p_{\text{Ed}} = 11,03 \, \text{kN/m} \]
⚖️ Analyse de Cohérence

Pour un bâtiment d'habitation courant, les charges ELU tournent généralement autour de 10 à 13 kN/m pour des dalles de 20cm. Notre résultat de 11.03 est parfaitement cohérent. Une valeur de 5 kN/m aurait indiqué l'oubli des coefficients, et une valeur de 25 kN/m aurait suggéré une charge d'exploitation industrielle.

⚠️ Points de Vigilance

Attention ! Une erreur classique est d'oublier les charges permanentes complémentaires (\(g_{\text{compl}}\)). Si vous ne comptez que le poids du béton, vous sous-dimensionnez la dalle de près de 20%, ce qui peut être dangereux à long terme (fissuration, flèche excessive).

2
CALCUL DU MOMENT FLÉCHISSANT (\(M_{\text{Ed}}\))
🎯 Objectif

Calculer la valeur maximale du moment fléchissant qui sollicite la dalle. C'est cette grandeur mécanique (exprimée en kN.m) qui traduit l'effort de "pliage" imposé par les charges. C'est cette valeur qui servira directement à dimensionner les aciers.

📚 Référentiel
  • RDM Classique : Théorie des poutres droites isostatiques.
  • NF EN 1992-1-1 : Article 5.3.2.2 (Modélisation structurelle pour les dalles).
🧠 Réflexion de l'Ingénieur

Notre dalle repose simplement sur deux murs parallèles. Bien qu'il s'agisse d'un volume, nous avons découpé une tranche de 1m de large. Mécaniquement, cette tranche se comporte exactement comme une "poutre" posée sur deux appuis simples.

Sous l'effet de la charge répartie que nous venons de calculer, la dalle va "faire le ventre" (fléchir). La Résistance des Matériaux (RDM) nous enseigne que pour une poutre sur appuis simples, le moment est nul aux extrémités (appuis) et qu'il est maximal pile au milieu de la portée (à L/2). C'est ce maximum que nous devons trouver pour dimensionner le ferraillage au point le plus critique.

Rappel Théorique : Moment Isostatique

Pour une poutre isostatique de portée \( L \) soumise à une charge uniforme \( p \), le diagramme des moments est une parabole. La valeur maximale à mi-travée est donnée par la formule universelle :

📐 Formules Clés (Séparées)
1. Moment Fléchissant Max
\[ M_{\text{Ed}} = \frac{p_{\text{Ed}} \cdot L^2}{8} \]

Formule parabolique classique (pL²/8).


Étape 1 : Données du Modèle
ParamètreSymboleValeur
Charge ELU calculée en Q1\( p_{\text{Ed}} \)11.03 kN/m
Portée libre de la dalle\( L \)4.50 m
Astuce

Vérifiez toujours que la charge et la longueur sont dans des unités compatibles (ici kN/m et m). Le résultat sera alors directement en kN.m.

Étape 2 : Calculs Détaillés
1. Application Numérique du Moment

Nous appliquons la formule en élevant d'abord la portée au carré, puis en multipliant par la charge et en divisant par 8.

\[ \begin{aligned} M_{\text{Ed}} &= \frac{11,03 \times 4,50^2}{8} \\ &= \frac{11,03 \times 20,25}{8} \\ &= \frac{223,35}{8} \\ &= \mathbf{27,91} \, \text{kN.m} \end{aligned} \]

Interprétation : Ce moment de 27.91 kN.m agit sur chaque mètre de largeur de la dalle. C'est un moment positif, ce qui signifie qu'il tend les fibres inférieures du béton (le bas de la dalle s'allonge) et comprime les fibres supérieures. Les aciers devront donc être placés en bas.

✅ Interprétation Globale de l'Étape 2

La dalle subit un effort de flexion maximal de 27.91 kN.m. C'est la valeur de référence pour le ferraillage. Comme le moment est positif (traction en bas), nous dimensionnerons des armatures "en nappe inférieure".

\[ \textbf{Moment Sollicitant Max : } M_{\text{Ed}} = 27,91 \, \text{kN.m} \]
⚖️ Analyse de Cohérence

Pour une dalle d'habitation courante avec une portée de 4 à 5m, un moment compris entre 20 et 40 kN.m est un ordre de grandeur tout à fait standard. Si vous aviez trouvé 200 kN.m, il y aurait une erreur (probablement une confusion d'unité sur la longueur, en utilisant des cm au lieu de m, ce qui multiplierait le résultat par 100 ou 10000 !).

⚠️ Points de Vigilance

Assurez-vous toujours d'utiliser la "portée libre" (entre les murs) et non la "portée entraxe". Bien que la différence soit faible, elle peut influencer le calcul.

3
DIMENSIONNEMENT DES ACIERS (\(A_s\))
🎯 Objectif

C'est l'étape centrale : calculer la section d'acier (en cm²) qu'il faut placer en zone tendue (bas de la dalle) pour équilibrer le moment de 27.91 kN.m. Le béton ayant une résistance nulle en traction dans les calculs ELU, c'est l'acier seul qui reprendra cet effort.

📚 Référentiel
  • NF EN 1992-1-1 (Eurocode 2) : Section 6.1 (Flexion simple).
  • Méthode du Rectangle Simplifié : Diagramme rectangulaire des contraintes (bloc de béton comprimé).
🧠 Réflexion de l'Ingénieur

Pour dimensionner les aciers, nous utilisons la méthode des "moments réduits". Le principe est de comparer notre moment sollicitant à la capacité résistante du béton comprimé.

La démarche se fait en 3 temps :

  1. Définir la hauteur utile \( d \) : c'est le "bras de levier potentiel" maximal, la distance entre la fibre la plus comprimée (le haut) et le centre de gravité des aciers tendus. C'est une valeur géométrique.
  2. Calculer le moment réduit \( \mu_{\text{bu}} \) : c'est une valeur sans unité qui nous dit "à quel point le béton est fatigué". Si ce chiffre est faible, le béton est à l'aise, et on n'a besoin que d'aciers tendus (Pivot A). S'il est trop fort, il faudrait aussi des aciers comprimés (ce qu'on évite en dalle).
  3. Calculer la section d'acier \( A_s \) en déduisant le bras de levier interne réel \( z \).
Rappel Théorique : Diagramme Rectangulaire

L'Eurocode 2 permet de simplifier le comportement du béton comprimé par un bloc rectangulaire de contrainte constante \( f_{\text{cd}} \) sur 80% de la hauteur comprimée. Cela permet des calculs directs sans itérations.

📐 Formules Clés (Séparées)
1. Hauteur Utile
\[ d = h - c_{\text{nom}} - \frac{\phi}{2} \]

Distance fibre sup. -> axe des aciers.

2. Moment Réduit
\[ \mu_{\text{bu}} = \frac{M_{\text{Ed}}}{b \cdot d^2 \cdot f_{\text{cd}}} \]

Indicateur de sollicitation du béton.

3. Bras de Levier Interne
\[ z = d \cdot (1 - 0,4 \cdot \alpha) \quad \text{avec} \quad \alpha = 1,25 (1 - \sqrt{1 - 2\mu_{\text{bu}}}) \]

Approximation pour pivot A.

4. Section d'Acier
\[ A_s = \frac{M_{\text{Ed}}}{z \cdot f_{\text{yd}}} \]

Formule finale d'équilibre.


Étape 1 : Données Spécifiques
ParamètreSymboleValeur
Moment ELU (Q2)\( M_{\text{Ed}} \)27.91 kN.m
Résistance béton\( f_{\text{ck}} \)25 MPa
Limite élastique acier\( f_{\text{yk}} \)500 MPa
Largeur de bande\( b \)1.00 m
Astuce : Conversion d'unités

Pour passer de m² à cm², on multiplie par 10 000 (\(100 \times 100\)). C'est pour cela que \(0.000401 m^2\) devient \(4.01 cm^2\).

Étape 2 : Calculs Détaillés
1. Résistance de calcul du béton (\(f_{\text{cd}}\))

On divise la résistance caractéristique à 28 jours (\(f_{\text{ck}}\)) par le coefficient de sécurité du béton (\(\gamma_c = 1.5\)).

\[ \begin{aligned} f_{\text{cd}} &= \frac{f_{\text{ck}}}{\gamma_c} \\ &= \frac{25 \, \text{MPa}}{1,5} \\ &= \mathbf{16,67} \, \text{MPa} \end{aligned} \]

Interprétation : Le béton est considéré comme résistant à 16.67 MPa en compression pour le calcul.

2. Résistance de calcul de l'acier (\(f_{\text{yd}}\))

On divise la limite élastique (\(f_{\text{yk}}\)) par le coefficient de sécurité de l'acier (\(\gamma_s = 1.15\)).

\[ \begin{aligned} f_{\text{yd}} &= \frac{f_{\text{yk}}}{\gamma_s} \\ &= \frac{500 \, \text{MPa}}{1,15} \\ &= \mathbf{435} \, \text{MPa} \end{aligned} \]

Interprétation : On ne fera pas travailler l'acier au-delà de 435 MPa.

3. Estimation de la hauteur utile (\(d\))

Pour calculer \(d\), on doit estimer le diamètre des barres que l'on va utiliser. Supposons des barres de 10mm (\(\phi=0.01m\)). \(d\) est la hauteur totale moins l'enrobage moins un demi-diamètre.

\[ \begin{aligned} d &= h - c_{\text{nom}} - \frac{\phi}{2} \\ &= 0,20 - 0,03 - \frac{0,01}{2} \\ &= 0,17 - 0,005 \\ &= \mathbf{0,165} \, \text{m} \end{aligned} \]

Interprétation : Le bras de levier "géométrique" disponible est de 16.5 cm.

4. Calcul du moment réduit (\(\mu_{\text{bu}}\))

Attention aux unités ! Le moment est en MN.m (0.02791) si \(f_{\text{cd}}\) est en MPa (MN/m²). La largeur \(b\) est 1m.

\[ \begin{aligned} \mu_{\text{bu}} &= \frac{M_{\text{Ed}}}{b \cdot d^2 \cdot f_{\text{cd}}} \\ &= \frac{0,02791}{1,00 \times 0,165^2 \times 16,67} \\ &= \frac{0,02791}{0,4538} \\ &= \mathbf{0,0615} \end{aligned} \]

Interprétation : \(\mu_{\text{bu}} = 0.0615\). Comme \(\mu_{\text{bu}} < 0.186\) (limite du Pivot A), le béton n'est pas saturé en compression. Il n'y a pas besoin d'aciers comprimés. Le dimensionnement est simple.

5. Calcul du paramètre de hauteur (\(\alpha\))

Ce paramètre intermédiaire sert à déterminer la hauteur de la zone comprimée du béton.

\[ \begin{aligned} \alpha &= 1,25 \cdot (1 - \sqrt{1 - 2\mu_{\text{bu}}}) \\ &= 1,25 \cdot (1 - \sqrt{1 - 2 \times 0,0615}) \\ &= 1,25 \cdot (1 - 0,9365) \\ &= \mathbf{0,079} \end{aligned} \]

Interprétation : La zone comprimée représente environ 8% de la hauteur utile.

6. Calcul du bras de levier interne (\(z\))

C'est la distance réelle entre la force de compression du béton et la force de traction de l'acier.

\[ \begin{aligned} z &= d \cdot (1 - 0,4 \cdot \alpha) \\ &= 0,165 \cdot (1 - 0,4 \times 0,079) \\ &= 0,165 \cdot (1 - 0,0316) \\ &= \mathbf{0,160} \, \text{m} \end{aligned} \]

Interprétation : Le bras de levier est de 16.0 cm, très proche de \(d\) (16.5 cm), ce qui est logique car le béton est peu sollicité.

7. Calcul final de la section d'acier (\(A_s\))

Nous divisons le moment par le couple (bras de levier × résistance acier).

\[ \begin{aligned} A_s &= \frac{M_{\text{Ed}}}{z \cdot f_{\text{yd}}} \\ &= \frac{0,02791}{0,160 \times 435} \\ &= 0,000401 \, \text{m}^2/\text{ml} \\ &= \mathbf{4,01} \, \text{cm}^2/\text{ml} \end{aligned} \]

Conclusion : Il nous faut donc au moins 4.01 cm² d'acier par mètre de largeur de dalle pour assurer la stabilité.

✅ Interprétation Globale de l'Étape 3

Le calcul RDM nous impose une section d'acier de 4.01 cm²/m. C'est une valeur modérée pour une dalle de 20cm. Cela signifie que le dimensionnement est gouverné par le moment en travée. Nous devrons cependant vérifier si cette quantité est suffisante vis-à-vis des règles de non-fragilité.

\[ \textbf{Section Théorique : } A_{s,\text{calc}} = 4,01 \, \text{cm}^2/\text{ml} \]
⚖️ Analyse de Cohérence

Le ratio d'acier géométrique est de \( 4.01 / (100 \times 20) \approx 0.2\% \). C'est un taux de ferraillage très classique et économique pour une dalle pleine.

⚠️ Points de Vigilance

Ne jamais arrondir la section d'acier calculée vers le bas. C'est un minimum strict.

4
VÉRIFICATIONS & CHOIX DES BARRES
🎯 Objectif

Transformer notre résultat théorique (4.01 cm²) en une réalité constructive (nombre de barres réelles). Nous devons aussi vérifier que cette quantité respecte le "minimum de non-fragilité" imposé par la norme pour éviter une rupture brutale sans fissuration préalable.

📚 Référentiel
  • NF EN 1992-1-1 (Eurocode 2) : Clause 9.2.1.1 (Ferraillage minimal).
🧠 Réflexion de l'Ingénieur

Le calcul théorique donne ce qu'il faut pour tenir la charge calculée. Mais si la charge réelle est très faible, le calcul donnerait une section d'acier minuscule. Or, le béton a besoin d'un minimum d'armatures pour ne pas casser comme du verre à la moindre contrainte thermique ou de retrait. C'est la condition de non-fragilité.

Une fois le minimum vérifié, nous devrons choisir des barres commerciales (HA8, HA10, HA12...) avec un espacement régulier (tous les 15 ou 20cm) pour que les maçons puissent les poser facilement.

Rappel Théorique : Condition de Non-Fragilité

La section minimale \( A_{s,\text{min}} \) est calculée pour être capable de reprendre l'effort de traction au moment précis où le béton fissure. Si on mettait moins d'acier, la barre casserait immédiatement après la fissuration du béton.

📐 Formules Clés (Séparées)
1. Résistance Traction Béton
\[ f_{\text{ctm}} = 0,30 \times f_{\text{ck}}^{(2/3)} \]

Résistance moyenne en traction directe.

2. Section Minimale
\[ A_{s,\text{min}} = 0,26 \cdot \frac{f_{\text{ctm}}}{f_{\text{yk}}} \cdot b \cdot d \]

Condition Eurocode 2 (9.2.1.1).


Étape 1 : Données Spécifiques
ParamètreSymboleValeur
Section calculée (Q3)\( A_{s,\text{calc}} \)4.01 cm²
Résistance béton\( f_{\text{ck}} \)25 MPa
Limite élastique acier\( f_{\text{yk}} \)500 MPa
Astuce

Pour le choix des barres : cherchez dans les tableaux la valeur immédiatement supérieure à la section nécessaire. Privilégiez les espacements qui sont des diviseurs de 100cm (20, 25, 33) ou 15cm pour simplifier le travail des ferrailleurs.

Étape 2 : Vérification du Minimum & Choix
1. Résistance moyenne du béton en traction (\(f_{\text{ctm}}\))

La résistance en traction est estimée empiriquement à partir de la résistance en compression.

\[ \begin{aligned} f_{\text{ctm}} &= 0,30 \times f_{\text{ck}}^{(2/3)} \\ &= 0,30 \times 25^{(0,667)} \\ &= \mathbf{2,56} \, \text{MPa} \end{aligned} \]

Interprétation : Le béton C25/30 a une résistance à la traction d'environ 2.56 MPa.

2. Calcul de la section minimale (\(A_{s,\text{min}}\))

La norme impose une section minimale proportionnelle à la section de béton et à la résistance en traction.

\[ \begin{aligned} A_{s,\text{min}} &= 0,26 \cdot \frac{f_{\text{ctm}}}{f_{\text{yk}}} \cdot b \cdot d \\ &= 0,26 \cdot \frac{2,56}{500} \cdot 1,00 \cdot 0,165 \\ &= 0,000219 \, \text{m}^2/\text{ml} \\ &= \mathbf{2,19} \, \text{cm}^2/\text{ml} \end{aligned} \]

Comparaison : \( A_{s,\text{calc}} (4,01) > A_{s,\text{min}} (2,19) \). La section calculée est supérieure au minimum requis. Nous gardons donc 4,01 cm².

3. Choix du ferraillage réel

Nous cherchons dans les abaques une combinaison (Diamètre / Espacement) qui offre une section supérieure à 4.01 cm².

\[ \text{Choix : } \mathbf{HA 10 \text{ tous les } 15 \text{ cm}} \]

Interprétation : On opte pour des barres de diamètre 10mm espacées de 15cm.

4. Vérification de la section réelle (\(A_{s,\text{reel}}\))

1 barre tous les 15cm correspond à \( 100/15 = 6,66 \) barres par mètre. La section d'un HA10 est de 0.785 cm².

\[ \begin{aligned} A_{s,\text{reel}} &= \frac{100}{15} \times 0,785 \\ &= 6,66 \times 0,785 \\ &= \mathbf{5,23} \, \text{cm}^2/\text{m} \end{aligned} \]

Conclusion : 5.23 cm² > 4.01 cm². Le dimensionnement est validé et sécuritaire.

✅ Interprétation Globale de l'Étape 4

Le choix final se porte sur des barres HA10 espacées de 15cm. Cette disposition offre une sur-sécurité de 30% par rapport au besoin théorique, ce qui est excellent pour la durabilité et la sécurité. L'espacement de 15cm permet un bon coulage du béton.

\[ \textbf{Solution Retenue : HA10 e=15cm} \]
⚖️ Analyse de Cohérence

Un espacement de 15cm est très standard (trame de chantier). Des barres de 10mm sont faciles à manipuler et à façonner. La solution est économique, robuste et évite un encombrement excessif des armatures.

⚠️ Points de Vigilance

Vérifiez que l'espacement maximal (généralement 2h ou 25cm) est respecté. Ici 15cm < 25cm, c'est bon.

Schéma Bilan de Ferraillage

Coupe transversale sur 1m de dalle ferraillée.

Aciers de Répartition (sur filants) e = 15 cm BÉTON C25/30 Épaisseur h = 20 cm HA 10 tous les 15 cm
[Note explicative : Disposition finale des armatures principales (HA10) en partie inférieure tendue, avec un espacement régulier de 15cm.]

📄 Livrable Final (Note de Calculs EXE)

POUR EXÉCUTION
BUREAU D'ÉTUDES
BON POUR EXE
Date : 24/10/2023
Visa : T.M.
BET STRUCTURE.
Ingénierie & Conseils
10, Avenue des Sciences, 69000 LYON
PROJET : Résidence "Lumière" (Bât. B)
PHASE : EXÉCUTION (EXE)
REF : BET-2024-DA01-IndA

NOTE DE CALCULS : DALLE D104

Objet : Dimensionnement des armatures principales (Flexion ELU)
DÉSIGNATION SYMBOLE VALEUR COMMENTAIRES
1. HYPOTHÈSES GÉNÉRALES
Matériaux - C25/30 - B500B Standard Habitation
Géométrie \( L \times h \) 4.50m \(\times\) 0.20m Portée libre / Épaisseur
Enrobage nominal \( c_{\text{nom}} \) 30 mm Exigence CCTP (Durabilité)
2. SOLLICITATIONS (ELU)
Charge ELU (Bande 1m) \( p_{\text{Ed}} \) 11.03 kN/m Combinaison \( 1.35G + 1.5Q \)
Moment Max Travée \( M_{\text{Ed}} \) 27.91 kN.m Isostatique (PL²/8)
3. RÉSULTATS FERRAILLAGE
Section Nécessaire \( A_{s,\text{calc}} \) 4.01 cm²/m Calcul RDM
Minimum Non-Fragilité \( A_{s,\text{min}} \) 2.19 cm²/m Vérifié (\( A_s > A_{\text{min}} \))
CHOIX FINAL HA 10 e=15 5.23 cm²/m CONFORME EUROCODE 2
Calculé par :
Thomas Martin
Ingénieur Structure
Vérifié par :
Sarah L.
Chef de Projet
Approuvé par :
DIRECTION TECHNIQUE
Date : 24/10/2023
© 2024 BET Structure - Tous droits réservés
Section Publicitaire Élégante

Recommandé pour vous

Sponsorisé

Soutenir nos partenaires aide à maintenir ce contenu gratuit.