Métré d’une Dalle en Béton Armé
Contexte : La base de tout ouvrage.
Le métré, ou avant-métré, est l'une des premières étapes cruciales dans la planification d'un chantier de construction. Il consiste à quantifier précisément tous les matériaux et ressources nécessaires à la réalisation d'un ouvrage. Une erreur de métré peut avoir des conséquences financières importantes. Cet exercice vous propose de réaliser le métré complet d'un élément fondamental en béton armé : une dalle pleine, comme on en trouve dans les planchers de maisons individuelles ou de bâtiments de bureaux.
Remarque Pédagogique : Cet exercice illustre le travail du métreur ou de l'ingénieur en études de prix. À partir d'un plan simple, nous allons décomposer l'ouvrage en postes élémentaires : le béton, le coffrage (le moule) et les aciers (l'armature). Pour chaque poste, nous calculerons les quantités exactes (volume, surface, poids) qui serviront à commander les matériaux et à chiffrer le coût de la dalle.
Objectifs Pédagogiques
- Calculer le volume de béton nécessaire pour un ouvrage simple.
- Déterminer la surface de coffrageStructure provisoire, généralement en bois ou en métal, servant de moule pour donner sa forme au béton frais jusqu'à ce qu'il durcisse. à mettre en œuvre.
- Quantifier les aciers d'armature à partir d'un plan de ferraillage.
- Synthétiser les résultats dans un tableau récapitulatif (DPGF).
Données de l'étude
Schéma de la dalle à quantifier
Vue 3D interactive de la dalle et son ferraillage
Paramètre | Symbole | Valeur | Unité |
---|---|---|---|
Longueur de la dalle | \(L\) | 8.00 | \(\text{m}\) |
Largeur de la dalle | \(l\) | 5.00 | \(\text{m}\) |
Épaisseur de la dalle | \(h\) | 20 | \(\text{cm}\) |
Armatures (2 sens) | \(\emptyset / \text{esp.}\) | HA 10 / 15 cm | - |
Enrobage des aciers | \(c\) | 3 | \(\text{cm}\) |
Questions à traiter
- Calculer le volume de béton à commander.
- Calculer la surface totale de coffrage nécessaire.
- Calculer le poids total d'acier HA 10 à approvisionner.
- Présenter un tableau récapitulatif des quantités.
Les bases du métré d'ouvrages
Avant de commencer, rappelons quelques formules géométriques et principes de base.
1. Calcul des quantités :
Le métré se base sur des formules géométriques simples :
- Volume (pour le béton) : \( V = \text{Longueur} \times \text{Largeur} \times \text{Hauteur} \). L'unité est le mètre cube (m³).
- Surface (pour le coffrage) : \( S = \text{Longueur} \times \text{Largeur} \). L'unité est le mètre carré (m²).
- Poids (pour les aciers) : \( P = \text{Longueur totale} \times \text{Poids par mètre} \). L'unité est le kilogramme (kg).
2. Principe du ferraillage :
Le nombre de barres dans une direction se calcule en divisant la portée perpendiculaire par l'espacement.
\[ N_{\text{barres}} = \left\lfloor \frac{\text{Portée de répartition} - 2 \times \text{enrobage}}{\text{Espacement}} \right\rfloor + 1 \]
On ajoute "+1" car il y a toujours une barre de plus que le nombre d'intervalles.
Correction : Métré d’une Dalle en Béton Armé
Question 1 : Calculer le volume de béton
Principe (le concept physique)
Le volume de béton correspond simplement au volume géométrique de la dalle. C'est la quantité de béton frais qui devra être coulée dans le coffrage pour former la dalle une fois durcie. C'est la donnée de base pour passer commande à la centrale à béton.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
La désignation d'un béton (ex: C25/30) indique sa résistance caractéristique à la compression à 28 jours, mesurée sur un cylindre (25 MPa) et sur un cube (30 MPa). Le choix de la classe de résistance dépend des charges que l'ouvrage devra supporter.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
La plus grande source d'erreur dans ce calcul simple est la gestion des unités. Les plans donnent souvent des épaisseurs en centimètres, mais les volumes pour le béton sont toujours calculés et commandés en mètres cubes. La première chose à faire est donc de tout convertir en mètres.
Normes (la référence réglementaire)
La spécification, la production et la conformité des bétons sont régies en Europe par la norme NF EN 206. Elle définit les classes de résistance, les classes d'exposition (environnement de l'ouvrage) et les exigences relatives aux constituants.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Volume d'un parallélépipède rectangle :
Hypothèses (le cadre du calcul)
On considère la dalle comme un volume rectangulaire parfait. On ne tient pas compte des éventuelles trémies (ouvertures) ou des imperfections de coffrage. Le volume calculé est un volume théorique.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Longueur, \(L = 8.00 \, \text{m}\)
- Largeur, \(l = 5.00 \, \text{m}\)
- Épaisseur, \(h = 20 \, \text{cm} = 0.20 \, \text{m}\)
Astuces(Pour aller plus vite)
Pour les dalles, on parle souvent de "mètres cubes au mètre carré". Ici, avec une épaisseur de 20 cm, on a 0.20 m³/m². Il suffit de multiplier cette valeur par la surface de la dalle (8m x 5m = 40 m²) pour obtenir le volume total : \(40 \times 0.20 = 8 \, \text{m}^3\).
Schéma (Avant les calculs)
Visualisation du volume à calculer
Calcul(s) (l'application numérique)
On applique la formule en utilisant des unités cohérentes (mètres) :
Schéma (Après les calculs)
Volume de béton calculé
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Le volume calculé est de 8 m³. En pratique, on commande toujours un peu plus pour compenser les pertes (béton restant dans la pompe, petites imprécisions de coffrage...). Une majoration de 5% à 7% est courante. On commanderait donc probablement 8.5 m³.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
L'erreur classique est de multiplier 8 x 5 x 20, en oubliant de convertir les centimètres. Le résultat serait 800, une valeur absurde. Toujours faire une auto-vérification critique du résultat : un volume de 8 m³ pour une dalle de 40 m² semble cohérent.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Le volume de béton se calcule en mètres cubes (m³).
- Toutes les dimensions doivent être converties en mètres avant le calcul.
- La formule est : \( V = L \times l \times h \).
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Il existe des bétons spéciaux comme les bétons autoplaçants (BAP) qui n'ont pas besoin d'être vibrés pour remplir parfaitement les coffrages, ou les bétons fibrés qui contiennent des fibres métalliques ou synthétiques pour améliorer leur résistance à la traction.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Si l'épaisseur de la dalle était de 25 cm, quel serait le nouveau volume de béton en m³ ?
Question 2 : Calculer la surface totale de coffrage
Principe (le concept physique)
Le coffrage est le "moule" qui contient le béton le temps qu'il durcisse. Il faut donc prévoir une "peau" de coffrage sur toutes les surfaces en contact avec le béton qui ne sont pas déjà formées par le sol ou d'autres structures. Pour notre dalle sur appuis, il s'agit du dessous (le fond de moule) et des quatre côtés (les joues de rive).
Mini-Cours (approfondissement théorique)
Le poste "coffrage" est l'un des plus coûteux dans les ouvrages en béton armé, car il inclut non seulement la "peau" (panneaux de bois, banches métalliques) mais aussi toute la structure de soutien (l'étaiement). Le métré de la surface de coffrage est donc essentiel pour estimer le coût de la main-d'œuvre et du matériel.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Il faut toujours raisonner en "surface de contact béton/coffrage". Imaginez que vous peignez toutes les faces du moule qui toucheront le béton. La surface à peindre est la surface de coffrage à métrer. Pour une dalle simple, c'est le fond plus le périmètre.
Normes (la référence réglementaire)
Il n'y a pas de norme de calcul pour le métré de coffrage, mais des conventions de métré (ex: ne pas déduire les petites ouvertures). Les normes de sécurité (échafaudage, étaiement) sont par contre très strictes pour la mise en œuvre du coffrage.
Formule(s) (l'outil mathématique)
La surface totale est la somme de la surface du dessous et de la surface des côtés :
Hypothèses (le cadre du calcul)
On suppose que la dalle est isolée et que ses quatre côtés sont "dans le vide" et doivent donc être coffrés. Si la dalle était coulée contre un mur existant, on ne coffrerait pas ce côté.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Longueur, \(L = 8.00 \, \text{m}\)
- Largeur, \(l = 5.00 \, \text{m}\)
- Épaisseur, \(h = 0.20 \, \text{m}\)
Astuces(Pour aller plus vite)
Calculez d'abord le périmètre de la dalle (26 m), puis multipliez-le par l'épaisseur (0.20 m) pour obtenir rapidement la surface des rives (5.20 m²). Ajoutez ensuite la surface au sol (40 m²). C'est une méthode rapide et fiable.
Schéma (Avant les calculs)
Surfaces à coffrer
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Calcul de la surface du fond de coffrage :
2. Calcul de la surface des joues de rive (côtés) :
3. Calcul de la surface totale :
Schéma (Après les calculs)
Surfaces de coffrage calculées
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Il faut prévoir 45.20 m² de panneaux de coffrage. On remarque que la surface de coffrage est bien supérieure à la surface au sol de la dalle (40 m²). Oublier les joues de rive aurait conduit à une sous-estimation de plus de 10% du matériel nécessaire.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
L'erreur typique est d'oublier de coffrer les côtés. Il faut toujours se poser la question : "quelles sont les surfaces du béton qui seront à l'air libre ?". Chacune de ces surfaces doit être coffrée. Une autre erreur est d'utiliser une mauvaise épaisseur pour le calcul des rives.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Le coffrage se mesure en mètres carrés (m²).
- Il faut quantifier toutes les surfaces en contact avec le béton.
- Pour une dalle simple : \( S = \text{Surface au sol} + \text{Surface des côtés} \).
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Pour les gratte-ciels, on utilise des systèmes de "coffrages grimpants" ou "glissants" qui montent d'étage en étage sans avoir besoin d'être entièrement démontés, ce qui permet un gain de temps considérable.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Si la dalle était appuyée contre deux murs formant un angle (uniquement 1 longueur et 1 largeur à coffrer sur les côtés), quelle serait la surface de coffrage ?
Question 3 : Calculer le poids total d'acier
Principe (le concept physique)
Le béton est résistant en compression mais faible en traction. On y incorpore donc des barres d'acier (armatures) pour reprendre ces efforts de traction. Le métré des aciers consiste à calculer la longueur totale de chaque type de barre, puis à convertir cette longueur en poids à l'aide d'un ratio poids/longueur, car l'acier est commandé et facturé au kilogramme.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
L'enrobageDistance entre la surface extérieure de l'acier et la surface du béton. Il est crucial pour protéger les armatures de la corrosion et garantir une bonne adhérence avec le béton. est une donnée normative. Il dépend de la classe d'exposition de l'ouvrage (intérieur, extérieur, bord de mer...). Un enrobage correct est la clé de la durabilité du béton armé.
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Le métré des aciers est souvent la partie la plus fastidieuse et la plus sujette à erreurs. Il est crucial d'être méthodique : traiter chaque lit d'armatures séparément, calculer d'abord le nombre de barres, puis leur longueur, et enfin le poids total. Un tableau est fortement recommandé pour ne rien oublier.
Normes (la référence réglementaire)
Les règles de calcul et de disposition des armatures dans les ouvrages en béton sont définies par l'Eurocode 2 (NF EN 1992-1-1). Cette norme spécifie les enrobages minimaux, les espacements, les longueurs de recouvrement, etc.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Pour chaque direction (lit) d'armatures :
Hypothèses (le cadre du calcul)
On suppose que les barres sont droites, sans crochets aux extrémités. On néglige les longueurs de recouvrement car les dimensions de la dalle (8m et 5m) sont inférieures à la longueur standard d'une barre d'acier (12m).
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Dimensions dalle : \(8.00 \, \text{m} \times 5.00 \, \text{m}\)
- Espacement : \(15 \, \text{cm} = 0.15 \, \text{m}\)
- Enrobage, \(c = 3 \, \text{cm} = 0.03 \, \text{m}\)
- Poids linéaire de l'acier HA 10 : \(0.617 \, \text{kg/m}\)
Astuces(Pour aller plus vite)
Pour éviter les erreurs, dessinez un petit schéma de la dalle vue de dessus. Hachurez dans un sens pour le premier lit, et dans l'autre pour le second. Cela aide à visualiser quelle dimension sert à calculer le nombre de barres et quelle dimension sert à calculer leur longueur.
Schéma (Avant les calculs)
Plan de ferraillage de la nappe inférieure
Calcul(s) (l'application numérique)
1. Lit 1 (barres parallèles à la grande portée L) :
2. Lit 2 (barres parallèles à la petite portée l) :
3. Poids total :
Schéma (Après les calculs)
Quantités d'acier par lit
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Il faudra commander environ 324 kg d'acier HA 10. Comme pour le béton, on prévoit une majoration pour les chutes et les découpes (environ 10% pour les aciers), ce qui amènerait à commander environ 360 kg.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Ne pas se tromper de portée pour le calcul du nombre de barres et pour le calcul de leur longueur. Les barres de longueur L sont réparties sur la largeur l, et vice-versa. Un schéma est souvent utile pour ne pas s'embrouiller. L'arrondi à l'entier inférieur (\(\lfloor \rfloor\)) avant d'ajouter 1 est aussi un point clé.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Le métré d'acier se fait par diamètre et par lit.
- Calculer d'abord le nombre de barres, puis leur longueur unitaire.
- Convertir la longueur totale en poids (kg) pour la commande.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Une alternative aux barres coupées sur chantier est le "façonnage" en usine. Les plans de ferraillage sont envoyés à une usine qui découpe et plie les barres sur mesure. Celles-ci arrivent sur le chantier étiquetées et prêtes à être posées, comme un meuble en kit, ce qui représente un gain de temps et de précision.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Si l'espacement était de 20 cm au lieu de 15 cm, quel serait le nouveau poids d'acier (en kg) ?
Question 4 : Présenter un tableau récapitulatif
Principe (le concept physique)
Cette dernière étape n'est pas un calcul mais une synthèse. Elle consiste à regrouper tous les résultats précédents dans un format clair et standardisé. Ce document, souvent appelé "Détail Quantitatif Estimatif" (DQE) ou intégré dans un "Devis", est la base de toute la gestion économique du chantier.
Mini-Cours (approfondissement théorique)
Dans un vrai projet, ce tableau (souvent appelé DPGF - Décomposition du Prix Global et Forfaitaire) contient aussi des colonnes pour le "Prix Unitaire" (€/m³, €/m², €/kg) et le "Montant Total" pour chaque ligne. C'est ce qui permet de passer d'un métré (quantités) à un chiffrage (coût).
Remarque Pédagogique (le conseil du professeur)
Un bon métré doit être clair, traçable et facile à vérifier. La présentation est donc aussi importante que l'exactitude des calculs. Chaque ligne doit comporter une désignation claire de l'ouvrage, l'unité de mesure, la quantité calculée, un prix unitaire (pour le chiffrage) et un montant total.
Normes (la référence réglementaire)
La norme NF P 03-001 définit le cadre des marchés privés de travaux et les cahiers des clauses administratives générales (CCAG) pour les marchés publics. Ces documents précisent comment les métrés doivent être présentés et comment les travaux sont mesurés et payés.
Formule(s) (l'outil mathématique)
Il n'y a pas de formule ici, il s'agit de la mise en forme des résultats précédents.
Hypothèses (le cadre du calcul)
On présente les quantités théoriques "nettes", sans inclure les majorations pour pertes ou chutes, qui sont généralement ajoutées à la fin ou incluses dans les prix unitaires.
Donnée(s) (les chiffres d'entrée)
- Volume de béton : 8.00 m³
- Surface de coffrage : 45.20 m²
- Poids d'acier : 323.21 kg
Astuces(Pour aller plus vite)
Utilisez un tableur (comme Excel) pour présenter vos métrés. Cela permet de lier les calculs, de mettre à jour les quantités automatiquement si une dimension change, et de calculer facilement les totaux et les coûts.
Schéma (Avant les calculs)
Structure du Tableau Récapitulatif
Calcul(s) (l'application numérique)
On rassemble simplement les résultats des questions précédentes dans un tableau.
Poste | Désignation | Unité | Quantité |
---|---|---|---|
1 | Béton pour dalle ép. 20 cm | m³ | 8.00 |
2 | Coffrage pour dalle (fond + rives) | m² | 45.20 |
3 | Aciers HA 10 pour nappe inférieure | kg | 323.21 |
Schéma (Après les calculs)
Le tableau ci-dessus constitue le schéma final de cette question.
Réflexions (l'interprétation du résultat)
Ce tableau final est le livrable concret du travail de métré. Il permet au service achat de commander les bonnes quantités, au conducteur de travaux de planifier les tâches et au service comptable de suivre les coûts. C'est le lien entre la conception technique (le plan) et la réalité économique du chantier.
Points de vigilance (les erreurs à éviter)
Vérifiez la cohérence des unités entre la désignation et la colonne "Unité". Une erreur fréquente est d'écrire "Béton" et de mettre une quantité en m² ou kg. Chaque ligne doit être logiquement cohérente.
Points à retenir (permettre a l'apprenant de maitriser la question)
- Le métré se conclut par un récapitulatif quantitatif.
- Chaque matériau ou tâche est un poste distinct.
- Chaque poste a une unité et une quantité.
- Ce tableau est la base du chiffrage et de la commande des matériaux.
Le saviez-vous ? (la culture de l'ingénieur)
Avec le BIM (Building Information Modeling), les quantités sont extraites automatiquement du modèle 3D de l'ouvrage. Le travail du métreur évolue alors vers la vérification, la structuration des données et l'analyse des résultats plutôt que le calcul manuel.
FAQ (pour lever les doutes)
Résultat Final (la conclusion chiffrée)
A vous de jouer(pour verifier la comprehension de l'etudiant parrapport a la question)
Cette question étant une synthèse, il n'y a pas de calcul supplémentaire. Bravo d'être arrivé jusqu'au bout !
Outil Interactif : Simulation du Métré
Modifiez les dimensions de la dalle pour voir leur influence sur les quantités de matériaux.
Paramètres d'Entrée
Quantités Calculées
Le Saviez-Vous ?
Le Panthéon de Rome, construit il y a près de 2000 ans, possède la plus grande coupole en béton non armé du monde. Les ingénieurs romains ont allégé la structure en utilisant un béton de plus en plus léger vers le sommet (à base de pouzzolane et de pierre ponce) et en créant des caissons dans la voûte.
Foire Aux Questions (FAQ)
Doit-on déduire le volume des aciers du volume de béton ?
Théoriquement, oui. Mais en pratique, le volume occupé par les aciers est très faible par rapport au volume total de béton (généralement moins de 1%). Cette déduction est donc toujours négligée dans les calculs de métré courants. La précision qu'elle apporterait est bien inférieure aux incertitudes du chantier.
Comment sont comptés les recouvrements des barres d'acier ?
Les barres d'acier standard font 12 mètres de long. Pour des dalles plus grandes, il faut les juxtaposer en les faisant se chevaucher sur une certaine "longueur de recouvrement" (typiquement 40 à 50 fois leur diamètre). Un métré précis doit inclure ces longueurs supplémentaires dans le calcul du poids total d'acier.
Quiz Final : Testez vos connaissances
1. Si on double l'épaisseur d'une dalle, son volume de béton est...
2. Pour calculer le nombre de barres d'acier dans la direction de la longueur L, on utilise...
- Métré
- Opération qui consiste à calculer les quantités de matériaux et d'ouvrages à partir des plans d'un projet de construction. Il est à la base de l'estimation des coûts.
- Coffrage
- Structure provisoire, généralement en bois ou en métal, servant de moule pour donner sa forme au béton frais jusqu'à ce qu'il durcisse et atteigne une résistance suffisante.
- Enrobage
- Distance entre l'armature la plus proche de la surface et le parement (la surface visible) du béton. Il protège l'acier de la corrosion.
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