ETUDE DETAILLEE D’UN BATIMENT A USAGE D’HABITATION DE TYPE 2R+1 DANS l’ARRONDISSEMENT DE BOGODO MÉMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER EN SCIENCE D’INGENIERIE DE L’EAUET DE L’ENVIRONNEMENT OPTION : BATIMENT Présenté par : Mademoiselle Paule Marcelle EDZIMA MEGNE Encadreur : Mr. Césaire HEMA Doctorant au Laboratoire Eco-Matériaux de Construction. 2IE Maitre de stage : Mr. Dominique BOUNKOUNGOU Ingénieur génie-civil Jury d’évaluation du stage Président : Abdourazakou SANOUSSI Membres et correcteurs : Marie-Thérèse MBENGUE GOMIS Arnaud OUEDRAOGO Promotion : 2013-2014
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ETUDE DETAILLEE D’UN BATIMENT A USAGE
D’HABITATION DE TYPE 2R+1 DANS
l’ARRONDISSEMENT DE BOGODO
MÉMOIRE POUR L’OBTENTION DU
MASTER EN SCIENCE D’INGENIERIE DE L’EAUET DE L’ENVIRONNEMENT
OPTION : BATIMENT
Présenté par : Mademoiselle Paule Marcelle EDZIMA MEGNE
Encadreur :
Mr. Césaire HEMA
Doctorant au Laboratoire Eco-Matériaux de Construction. 2IE
Maitre de stage :
Mr. Dominique BOUNKOUNGOU
Ingénieur génie-civil
Jury d’évaluation du stage
Président : Abdourazakou SANOUSSI
Membres et correcteurs : Marie-Thérèse MBENGUE GOMIS
Arnaud OUEDRAOGO
Promotion : 2013-2014
i
REMERCIEMENT
A ma mère Mengue BIYOGHE Véronique et mon oncle Antoine SIMA YE NDONG pour
leur soutien depuis tant d’années.
A toute ma famille,
A mon ami, petit frère et collègue MEH Kouamé gaël, merci pour ton aide,
A mon maitre de stage Monsieur BOUNKOUNGOU Dominique,
A mon encadreur Monsieur HEMA Césaire,
Au corps enseignant de 2IE,
A ceux qui ne sont plus.
ii
RESUME
Le projet porte sur le contrôle technique et l’étude détaillé d’un logement de type 2R+1 dans
l’arrondissement de Bogodo à Ouagadougou.
Plus précisément, notre projet comprend un bâtiment à un étage ayant une surface au sol de
778 m² constitué de vingt et une pièces à savoir quatorze chambres et sept salon-salle à
manger ; mais également un bassin artificiel en béton armé.
En premier lieu nous avons procédé au dimensionnement des éléments en béton armé à
savoir : les poutres, les poteaux ; les semelles et enfin la piscine. Deuxièmement nous avons
effectué l’étude des réseaux intérieurs (électricité et plomberie) qui nous a permis d’obtenir
les sections des fils de courant, des conduits renfermant les câbles électriques. Ainsi que les
sections des canalisations pour la distribution d’eau dans le bâtiment et pour l’évacuation des
eaux.
Pour finir nous avons traité du confort des habitants grâce à la thermique et l’acoustique. A
l’aide du logiciel Energy plus (e+) nous avons déterminer les températures externes et interne
du bâtiment puis nous avons réalisé différentes simulations avec des méthodes différentes
d’isolation. Cela nous a permis d’observer le comportement thermique du bâtiment en
fonction des données climatiques, de la composition des parois et des matériaux utilisés. Pour
ce qui de l’acoustique le calcul du temps de réverbération montre que les matériaux de
construction utilisés assurent une protection acceptable face aux bruits externes.
Le devis estimatif et quantitatif nous donne un cout total de 138.092.800 FCFA pour la
réalisation de notre bâtiment.
Mots clés : dimensionnement, section, confort.
iii
ABSTRACT
The project relates to control technique and the study detailed of one housing of the
2R+1 type in the district of Bogodo with Ouagadougou.
More precisely, our project includes/understands a building with a stage having a surface
on the ground of 778 m² constituted from twenty and one parts with to know
fourteen rooms and seven living room-room with to eat also;mais an artificial concrete
basin armed.
Initially we proceeded with dimensioning elements out of concrete armed with to
know: beams, posts; soles and finally the swimming pool. Secondly we carried out the
study networks interiors (electricity and plumbing) which enabled us to obtain
sections of wire of current, of conduits containing the cables electric. As well as the
sections of the drains for the distribution of water in the building and for the
evacuation water.
To finish we treated comfort of the inhabitants grace with thermics and acoustics. With
the assistance Energy software more (e+) we have to determine temperatures external
and intern of the building then we realized different simulations with methods
different of insulation. That us allowed to observe the behavior thermics building
according to the data climatic, of the composition of the walls and materials used. For
what acoustics the calculation of time of reverberation show that the materials of
construction used ensure an acceptable protection vis-a-vis the external noises.
The estimate and quantitative gives us a total cost of 138.092.800 FCFA for the realization
Chapitre2 : dimensionnement des éléments de structure
Introduction générale……………………………………….……………...11
I.Le plancher……………………………………………………………….11
II. L’escalier………………………………………………………………..19
III. Les poteaux…………………………………………………………….23
IV. Les fondations…………………………………………………………25
V. Bassin artificiel…………………………………………………………26
Conclusion…………………………………………………………………29
Chapitre3 : réseaux techniques
Introduction………………………………………………………………...30
I. Installation électrique……………………………………………………30
II. Installation de plomberie sanitaire………………………………………37
Conclusion……………………………………………………………….…42
Chapitre 4 : Acoustique et thermique
Introduction…………………………………………………………………43
I. Acoustique…………………………………………………………….…43
v
II. Thermique…………………………………………………….………….53
Conclusion…………………………………………………………………..58
Conclusion générale……………………………………………………….. 59
Bibliographie……………………………………………………………..…60
ANNEXES……………………………………………………………….....61
Listes des tableaux………………………………………………………...161
Listes des figures………………………………………………………….162
1
INTRODUCTION GENERALE
L’acte de construire un bâtiment qui débute avec la réalisation de l’avant-projet sommaire est
un travail en plusieurs étapes et qui afin d’assurer le confort et la stabilité du bâtiment doit
respecter les normes et les règlementations. Cela est d’autant plus vraie lorsqu’il s’agit d’un
bâtiment à usage d’habitation. En effet les habitations étant des lieux de vie ou toute personne
est susceptible de passer une grande partie de son temps ; une attention particulière est à
accorder à leurs constructions afin de répondre aux exigence du maitre d’ouvrage.
Ce projet entre dans le cadre de l’auto-construction, en effet il est réalisé par financement
d’un privée d’un individu dont l’objectif est de procurer à sa famille un logement plus décent
et confortable à sa famille.
Il a donc fallu répondre au besoin du maitre d’ouvrage en respectant les règles de l’art et la
règlementation tout en gardant un rapport qualité prix convenable.
Notre projet intitulée « étude détaillée d’un bâtiment de type 2R+1 à usage d’habitation dans
l’arrondissement de Bogodo » traite le cas de la réalisation d’une maison à étage, de façon
plus précise, il s’agit d’établir un dossier d’exécution des travaux. C’est une étude qui
nécessite successivement de faire :
L’étude géotechnique
-choix du type de fondation et contrainte du sol.
Le dimensionnement de l’ossature du bâtiment et de la piscine en béton armé
-plan architecturaux et calcul des sections d’aciers.
L’étude des réseaux intérieurs
-détermination des sections des gaines, conducteurs et canalisations.
-sécurité incendie
L’étude acoustique et thermique du bâtiment
-traitement et isolation acoustique.
-étude thermique dynamique.
L’étude des prix fournie sous forme de tableau en annexe 42 page 161-162
-évaluation quantitative et estimative du projet.
Cette méthodologie de travail nous a permis d’aboutir aux résultats escomptés.
2
CHAPITRE 1 : Présentation générale du projet
Introduction
L’habitat burkinabé est majoritairement caractérisé par les constructions de type
traditionnelle, le plus grand nombre de ménages vive dans le milieu rural. En 2006, on
estimait à le taux d’urbanisation, ce dernier pourrait atteindre à l’horizon 2026. Ces taux font partie des plus faibles de la sous-région. Les mécanismes publics d’aide
au financement de logement mises en place manquent d’efficacité et ne produisent pas de
résultats satisfaisant. Les ressources consacrées au logement par les ménages sont fonction de
leur niveau de vie ; des maisons construites proviennent de l’auto- construction
réalisé par l’intermédiaire d’acteur privé de promotion immobilière et financière. C’est dans
ce cadre qu’intervient notre projet.
[1] source : Politique national de l’habitat et du développement urbain, Mars 2008
I. Présentation de l’étude
1. Le projet
Ce mémoire de fin d’étude porte sur la réalisation d’une villa à usage d’habitation de type
2R+1. Plus précisément : il s’agit de deux rez de chaussée reliés à l’étage par un joint de
dilation.
Caractéristiques
Surface du terrain : 1142 m²
Emprise du bâtiment : 778 m²
Piscine + appâtâmes : 44,34 m²
Chambre : 14 soit 296,19 m² ; Cuisine : 4 soit 72 m²
Salle de bain et toilette : 15 soit 60,99 m² ; Garage :2 soit 91,96 m²
Bureau : 2 soit 47,04 m² ; Mosquée : 1 soit 47,33 m²
Salon +salle à manger : 7 soit 264,2 m² ; Salle de sport : 1 soit 20,14 m²
Le site du projet se trouve au secteur 15 de la ville de Ouagadougou.
Les figures suivantes présente les plans des niveaux RDC et étage.
3
Figure 1 : coupe étage
Figure 2 : coupe RDC (unité :cm)
4
2.Le suivi du chantier
L’étude s’est faite en deux phases.
Il y’a d’abord eu la phase pratique durant laquelle s’est fait le suivi sur chantier pendant 3
mois ; puis la phase de rédaction du mémoire. Le suivi de chantier consiste à veiller au respect
des règles de l’art et de s’assurer de la conformité des travaux dans l’exécution des différents
ouvrages aussi bien du gros que du second œuvre. Il s’agit également d’établir un planning
qui contribuera au bon déroulement des travaux.
Le suivi de chantier comprend :
- La réunion de chantier : elle permet de faire le point sur l’état d’avancement des
travaux et le respect du contrat. Sur notre chantier elle avait lieu en moyenne toutes les
deux semaines en présence de l’ingénieur chargé de l’étude, du chef chantier, des
différents techniciens. Une fois par mois, elle avait lieu avec le maitre d’ouvrage.
- L’approvisionnement en matériau : elle se fait en fonction des besoins du chantier et
de la disponibilité des matériaux.
- La gestion des délais afin de respecter le temps imparti ; cette tâche était réalisé par le
chef chantier qui surveillait l’avancement des travaux chaque jour.
- Le contrôle de la qualité des travaux et des matériaux : c’est la vérification de la
conformité des travaux par rapport à l’étude d’ingénierie et par rapport aux plans et
devis. Sur notre chantier, elle était effectuée par l’ingénieur (pour le compte du maitre
d’ouvrage) accompagné du chef chantier et du technicien chargé de la réalisation de
l’ouvrage en cours.
- La gestion financière sur le chantier elle était la responsabilité du chef chantier qui
devait s’occuper au quotidien du payement des ouvriers journaliers et de la gestion de
la vie sur le chantier (repas, carburant, imprévus divers).
Durant cette phase, le travail consistait à assister l’ingénieur et le chef de chantier dans leurs
différentes taches.
II. Etude géotechnique
Cette étude a été réalisé à la demande et pour le compte du maitre d’ouvrage par le
Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux publics (L.N.B.T.P).
1. Le but de l’étude
Cette étude a pour objectif principal de déterminer :
- la nature des sols de fondation ;
- le système et le type de fondations ;
- le niveau d’assise des fondations ;
- la contrainte admissible du sol ;
5
- les précautions particulière à observer ;
2. Les moyens de la reconnaissance
Afin d’atteindre les objectifs visés, les moyens suivants ont été mis en œuvre :
-réalisation de sept (07) essais pénétrométriques au pénétromètre dynamique lourd de type B
avec une machine de marque GEOTOOL LMSR, équipée de pointes perdues coniques de 20
cm²de section.
-exécution de six (06) puits à ciel ouvert, pour permettre d’établir les coupes géotechniques
détaillées des terrains rencontrés.
Le plan d’implantation des essais in situ se trouve en annexe 26 page 129.
3. Les résultats de la reconnaissance
a) Essais pénétrométriques
Sept essais pénétrométriques référencés de à ont été réalisés.
Les résultats de ces essais sont joints en annexe 27 page 130 sous forme de profils
pénétrométriques exprimant la résistance de pointe ( ),en fonction de la profondeur.
L’analyse de ces profils montre que tous les essais réalisés ont accusé le refus entre 0,80 m et
0,30 m de profondeur.
Les résistances de pointe enregistrées sont bonnes.
b) Les puits à ciels ouvert
Six puits à ciel ouvert référencés de à ont été manuellement creusés à la pioche.
Ils ont été descendus entre 1,80 m et 3,00 m de profondeur. Les coupes géotechniques
détaillant les différentes couches rencontrées sont consignés en annexe 28 page 136.
L’analyse de ces coupes montre que sous une couche de terre végétale, on rencontre de
l’argile latéritique suivie de la carapace latéritique plus ou moins altérée.
Au cours de l’exécution des puits, aucune venue d’eau n’a été décelé et les parois des puits
tenaient bien.
4. Conclusions
L’ensemble des résultats obtenus par l’étude géotechnique nous permet de préconiser de
fonder l’immeuble de la manière suivante :
- Fondation superficielles sur semelles isolées ;
- Ancrage des fondations : D = 1,20 m /TN
- Contrainte admissible du sol : = 0,20 MPa.
Il convient de curer à fond et combler au gros béton toutes sortes de puits qui se trouveraient
dans l’emprise du bâtiment.
6
III. Généralité
1.Références
Il s’agit des normes et réglementations ainsi que des outils utilisés pour la réalisation de notre
rapport
a) Règlements
Ils sont indiqués dans les parties les concernant.
b) Logiciels
-Autocad : pour la réalisation des vues en plans
-Robot-Cbs : pour les dimensionnements
-Archicad : pour le rendu 3D
-Energy plus : pour la simulation thermique
-Excel : pour les différents calculs
-Words : pour la saisie
2.Caractéristiques des matériaux
a) Les granulats
Composant essentiel à la réalisation de mortier et de béton,
-le sable utilisé est roulé et provient des rivières
-le gravier est obtenu par concassage de roches naturelles.
b) Le ciment
Le ciment est un liant hydraulique, c’est-à-dire qu’il a la propriété de durcir au contact de
l’eau. Il conserve sa résistance et sa stabilité après durcissement.
Le ciment utilisé pour la réalisation de l’ouvrage est le ciment portland composé CPJ-CEM de
type I et II (classification selon la norme française).
c) Le béton
Mélange de sable, de gravier, de ciment et d’eau, il est caractérisé par sa haute résistance à la
compression et son ouvrabilité.
-la résistance à la compression ( )
7
Elle dépend de l’âge du béton, des granulats, du ciment et du rapport entre l’eau et le ciment.
Un béton est généralement défini par sa résistance caractéristique à la compression à 28 jours.
Dans notre cas,
25 MPa
D’où : les modules de déformation longitudinale sont
= 32164 MPa et
= 10819 MPa
-l’ouvrabilité
C’est la qualité du béton qui permet sa maniabilité en conservant son homogénéité. Elle
dépend de la plasticité du béton.
d) Les armatures
Barres d’aciers se caractérisant par leur bonne résistance à la traction et à la compression.
Pour la réalisation de notre ouvrage, nous utiliserons les aciers haute adhérence HA de type 1
(armature obtenu par laminage à chaud d’un acier naturellement dure Fe E 400
Limite élastique :400 MPa
Module d’élasticité longitudinal : 200000 MPa
3.Détermination des charges
Les charges sont les actions qui sollicitent directement la structure du bâtiment. Elles sont de
deux types : verticale et horizontale. Nous ne traiterons que de celles qui concernent notre
ouvrage.
a) Les charges verticales
Les charges permanentes (G)
Ce sont des charges constantes, elles sont fonction des dimensions géométriques et du poids
volumique.
Il s’agit pour nous du :
- Poids propres des éléments de la structure ;
- Poids des autres éléments ;
Les surcharges (Q) ;
Il s’agit d’actions variables liées à l’usage normal du bâtiment
. Charges d’exploitations
8
b) Les charges horizontales
-Les charges permanentes
- Poussée des terres
-Charge d’exploitation
-La poussée hydrostatique
4.Combinaisons d’action
Au cours de sa vie un bâtiment est soumis à divers actions qui peuvent être appliquer seule ou
se combiner entre elles. Afin de parer à toute éventualité, il est judicieux de prévoir les
conditions d’application les plus défavorables qui pourront intervenir. Ces combinaisons sont
vérifier suivant deux types d’états limites : les états limites de service et les états limites
ultimes.
a) Définition
Les états limites sont les limites admissibles par rapport à la sécurité des personnes, des biens
et par rapport à l’aspect de la structure du bâtiment.
b) Etat limite ultime : ELU
Les états limites ultimes sont relatifs aux situations de calcul. En effet les actions tels que
définies sont des actions théoriques, encore appelés actions caractéristiques. Dans la réalité,
elles peuvent parfois être dépassé au risque de causer le manque de stabilité de l’ouvrage ou la
destruction(ruine) ; d’où la nécessité de se mettre en sécurité et cela en appliquant des
coefficients de majoration. Ces coefficients permettent aussi de couvrir les approximations,
les simplifications et les incertitudes faites lors des calculs.
-actions permanentes : coefficient de majoration 1,35
-actions variables : coefficient de majoration,1.5
Les actions permanentes sont mieux connu (d’où 1.35 1.5) contrairement aux actions
variables.
L’état limite ultime concernent la sécurité des personnes et la sécurité de la structure.
c) Etat limite de service : ELS
Les états limites de service reflètent le comportement de la structure en service c’est à dire de
son utilisation normale, du confort des personnes et de l’aspect de la structure par conséquent
ils ne sont pas majorées. Il s’agit de vérifier la raideur des éléments.
9
5.Présentation de l’ossature
L’ossature est le squelette du bâtiment c’est l’ensemble de tous les éléments porteurs. Il a
pour rôle :
-d’assurer la solidité de l’ouvrage
-de transmettre les charges au sol
On distingue deux types de porteurs :
-les porteurs horizontaux (planchers, poutres)
-les porteurs verticaux (poteaux, voiles)
Nous ne traiterons que les éléments concernant notre ouvrage
a) les poteaux
Éléments verticaux en béton armé chargés de reprendre les charges et surcharges provenant
des porteurs horizontaux pour les transmettre aux fondations. Associé aux poutres, il forme un
système appelé portique ou cadre qui reprend les actions horizontales du au vent ou des
séismes.
Les poteaux sont sollicités principalement par des efforts de compression mais aussi des
moments de flexion et des efforts tranchants.
b) les poutres
Ce sont des éléments porteurs horizontaux chargé de reprendre les charges et surcharges
provenant du plancher pour les transmettre aux poteaux. Les poutres sont sollicitées par des
moments de flexions et des efforts tranchants.
c) les planchers
Porteurs horizontaux constituant une séparation entre deux niveaux. Ils ont pour rôle :
-d’assurer la résistance et la stabilité de l’ouvrage
-d’assurer l’étanchéité et la protection du bâtiment
-d’assurer l’isolation thermique et acoustique
Il existe plusieurs types de planchers parmi lesquels les planchers à corps creux qui nous
concernent.
Ce sont des planchers les plus souvent utilisés pour les maisons individuelles. Ils sont
constitués de :
- poutrelles en béton armé coulée sur place ou préfabriqué qui constituent la structure porteuse
du plancher.
10
-d’entrevous en béton de gravillon (16*20*50cm) qui servent de coffrage perdu à la dalle de
compression (et joue également le rôle d’isolant thermique).
-d’une dalle de compression en béton armé coulé sur place et qui reprend les efforts de
compression.
d)les fondations
Éléments de la construction chargés d’assurer la stabilité de l’ouvrage sur le sol d’assise et de
lui transmettre les charges. Il existe différents types de fondation ; selon la profondeur nous
avons :
-les fondations profondes employées quand le bon sol est situé en profondeur : les pieux, les
puits
-les fondations superficielles aussi appelées fondations ordinaires ; elles sont utilisées quand
le bon sol est proche de la surface. Il s’agit : des semelles, des longrines, des plots.
Conclusion
La construction est un domaine régit par de nombreuses règles et pratiques. Un projet de
construction nécessite une organisation rigoureuse ainsi que de nombreuses études afin de
mener à bien les travaux. Au rang d’étude nous pouvons citer l’étude des sols qui s’intéresse à
la composition d’un terrain afin de ressortir ses caractéristiques et la profondeur d’ancrage des
fondations.
11
CHAPITRE 2 : Dimensionnement des éléments de structure
Introduction
Principe du dimensionnement :
Les actions appliquées à un ouvrage produisent des effets sur la structure (efforts et
déformations). Cette dernière doit résister aux différents effets selon un principe général
d’après lequel les effets des actions doivent être inférieurs aux résistances des matériaux.
D’où la nécessité de procéder au dimensionnement des éléments de la structure.
Les étapes du dimensionnement sont :
1- Modélisation de la structure et détermination des actions
2- Détermination des sollicitations
3- Détermination des sections d’armature
4- Plan de ferraillage
Afin de réaliser le calcul des différents éléments il est important de procéder au préalable à
leur pré-dimensionnement.
Le pré-dimensionnement consiste à définir de façon rigoureuse les dimensions des éléments
structuraux proches des dimensions finales.
I. Les planchers
Le calcul des planchers est réalisé avec le BAEL (béton armé aux états limites) pour le pré-
dimensionnement et la norme NF P06-001 pour le calcul des charges.
a) Pré-dimensionnement
Pour les plancher à corps creux, la hauteur h du plancher doit satisfaire la condition suivante :
et étant deux dimensions du plancher selon x et selon y, avec ˂ ;
h
On retiens, h
ou est la portée maximale dans le sens des nervures.
h
=
= 19,82cm
Nous retiendrons une hauteur h = 20cm. Ce qui revient à un plancher (16+4).
12
b) Dimensionnement de la dalle de répartition
Ferraillage de la dalle de répartition
Notre plancher (16+4) est de type système de plancher avec dalle de compression complète
rapportée coulé en place.
La dalle de répartition est en béton armé monolithique, d’épaisseur 4 cm elle a pour rôle de
répartir les charges sur les poutrelles et d’assurer la résistance à la flexion de la dalle entre les
poutrelles.
En ce qui concerne le ferraillage de la dalle pour les planchers d’habitation, lorsqu’il est
réalisé avec des barres d’acier HA il est pris de façon forfaitaires en respectant pour les
diamètres dans les deux sens Φ ≥ 6 mm Nous retiendrons des HA8.
Une coupe du plancher est présentée sur la figure 3
Figure 3 : coupe transversale du plancher
Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau ci-dessous.
Pour plus de détails sur la descente de charge voir annexe 1 page 61 pour le RDC cet
annexe 2 page 61 pour le plancher terrasse.
Tableau 1 : résumé du calcul de la dalle de répartition
épaisseur G (kN/m²) Q (kN/m²) armatures
Plancher
haut RDC
20 cm 4,01 1,5 HA 8
Plancher toiture
terrasse
20 cm 6,45 1,5 HA 8
1.Les nervures
Le dimensionnement des planchers à entrevous consiste en principe au dimensionnement des
nervures qui le composent. Le plancher étant composé de panneaux de différentes
dimensions, le calcul se fera avec le panneau ayant les nervures de longueur maximale. Ces
nervures étant solidaires de la dalle des efforts normaux naissent dans cette dernière d’où le
calcul en poutre en T.
13
a) Détermination de la section des poutrelles
-hauteur h’
La hauteur h’ des poutrelles est la même que celle du plancher, h’ = h. soit h’= 20 cm. Dans la
suite nous l’appellerons h tout simplement.
-largeur
La largeur de la nervure est variable entre 6 et 12 cm ;généralement on prend = 10 cm pour
les planchers d’habitation.
Donc prenons = 10cm
-largeur collaborant b
La largeur de la dalle de répartition à considérer est tel que :
= {
Dimension des hourdis : 20*40*50
Portée L de la poutrelle : L = 446 cm
D’où :
= {
= 25 cm
Par conséquent : b = 2*25+10 =60cm
La figure 4 nous montre la section de la nervure.
Figure 4 : coupe transversale de la nervure
14
b) Calcul du ferraillage
Le tableau suivant contient les résultats obtenus pour les poutrelles :
Pour les détails du dimensionnement voir en annexe 3 page 62.
Tableau 2 : calcul du ferraillage des nervures
2.Les poutres
Le calcul des poutres est réalisé avec le BAEL91 modifié99.
a) Pré-dimensionnement
Il s’agit d’estimer de façon sommaire la section (b* h) de coffrage des poutres.
Le pré-dimensionnement peut s’effectuer :
Par rapport à la condition de rigidité en supposant que la section de béton est sans acier
comprimé.
-poutre hyperstatique :
˂ h ˂
et b = ( 0,3………….0,5)h
-poutre isostatique :
˂ h ˂
et b = ( 0,3………….0,5)h
Par rapport aux sollicitations agissante en utilisant le moment fléchissant.
-à l’ELU
bd²≤
-à l’ELS
bd²≤
Ce calcul n’a pas été nécessaire ici car nous avons dimensionner directement à l’aide des
logiciels.
b) Dimensionnement
Pour les poutres, nous avons quatre types d’armatures :
plancher kN/m
kN/m
cm²
cm²
Barre HA cm² Φt
cm cm
cm
terrasse 16,3 54,4 2,69 0 2HA14 3,08 6 0,56 10
Haut RDC 11,4 54,4 1,862 0 2HA12 2,36 6 0,56 10
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-longitudinales (pour le moment de flexion)
-transversales (pour l’effort tranchant)
-de montage (pour positionner les autres armature)
-de construction (pour limiter l’ouverture des fissures)
Notre traiterons de deux cas : le cas d’une poutre secondaire isostatique (sur deux appuis) et le
cas d’une poutre hyperstatique (sur plusieurs appuis), le schéma de calcul étant quasi similaire
pour toutes les poutres.
Poutre secondaire isostatique : PTRE 0-G (voir plan de ferraillage page 156)
Schéma statique : q = 4,05kN/m
-détermination de la largeur d’influence l
l= (
)*2 = 2,7 m
-calcul des armatures
Présentation des calculs
Les détails des calculs sont fournis en annexe 7 page 72.
Tableau 3 : calcul de la poutre PTRE-OG
Charges (kN/m²) Permanente g 12,577
Exploitation q 4,05
moment ELS 32,43
ELU 45,05
Moment ultime 0,16
Moment critique 0,2966
Section théorique (cm²) 4,45
Choix Barres HA 4HA14
Diamètre des cadres (cm) 0,6
Espacement cadres (cm) 15
(Plan de ferraillage annexe 33 page 146)
16
Poutre 14 du RDC (P014)
Il s’agit d’une poutre hyperstatique à 2 travées supportant deux poutres secondaires
isostatiques.
Une poutre continue est une poutre reposant sur des appuis simples et dont les moments sur
appuis de rives ne sont pas nuls. Elles peuvent être calculés soit comme des poutres
isostatiques, soit comme des éléments hyperstatiques car le béton armé s’adapte au modèle
calcul auquel il est soumis. C’est le phénomène « d’adaptation du béton armé »
Les limites de la RDM vis-à-vis du béton armé entraine l’utilisation des méthodes autre que la
méthode des trois moments pour la détermination d’acier dans les poutres. Ces méthodes sont
nombreuses, toute fois les plus utilisées sont :
-la méthode forfaitaire ;
-la méthode de Caquot ;
Condition d’utilisation des deux méthodes
L’emploie de l’une ou l’autre des deux méthodes est fonction de quatre condition suivantes :
a) La charge d’exploitation doit être modéré
q ≤ 2g ou q ≤ 5 kN / m²
b) Les différentes travées ont la même section (les moments d’inertie des sections
transversales sont identiques le long de la poutre).
c) Le rapport des portées successives est compris entre 0,8 et 0,125.
d) La fissuration ne compromet pas la tenue du béton armé et de ses revêtements
(fissuration peu préjudiciable).
Si a, b, c et d sont vérifiées, on appliquera la méthode forfaitaire. On peut aussi dans
ce cas appliquer la méthode de Caquot minorée ce qui conduira à un ferraillage mieux
dimensionner que celui obtenu avec la méthode forfaitaire.
Si a n’est pas vérifiée, on appliquera la méthode de Caquot.
Si a est vérifiée mais une ou plus des trois autres conditions b, c et d ne le sont pas, on
appliquera la méthode de Caquot minorée.
NB : pour appliquer la méthode forfaitaire la charge ponctuelle doit être nul. La présence
d’une charge ponctuelle implique directement l’utilisation de la méthode de Caquot.
Revenons à notre poutre ;
17
Les charges appliquées
Le poids propre du plancher supportée par la poutre
Le poids propre de la poutre
La charges d’exploitation supportée par la poutre
Présentation des calculs :
Pour les détails du dimensionnement par la méthode de Caquot voir annexe 8 page 75.
La présentation des calculs se fait dans un tableau qui comporte autant de colonnes numérique
qu’il y’a des travées sur la poutre.
Tableau 4 : méthode de Caquot
Portée l (m) 7,15 6,29
Portée fictive l’(m) 7,15 6,29
Charge permanente g (kN/m) 8,7249 12,775
Charge d’exploitation q ((kN/m) 2,235 3,75
Coefficient 0,1485 -
Coefficient 0,1572
Travée chargée ( 1) 1,35g+1,5q 15,131 22,87125
Travée déchargée (2) 1,35g 11,779 17,24625
Charge ponctuelle kN (1)(1) 45,534 -
Charge ponctuelle kN(1)(1) 36,8415 -
Charge ponctuelle kN (1)(2) 45,534 -
Charge ponctuelle kN (1)(2) 36,8415 -
Charge ponctuelle kN (2)(1) 33,534 -
Charge ponctuelle kN (2)(1) 27,392 -
chargée (kN.m) 189,622 113,11
déchargé (kN.m) 143,59 85,292
cas 1 : (1)(1) (kN.m) 21,149 145,986 7,754
cas 2 : (1)(2) (kN.m) 21,149 133,7325 2,7639
cas 3 : (2)(1) (kN.m) 14,84 122,83 7,754
(m) 2,6 3,145
(kN.m) 140,993 51,695
kN - -118,378 -52,402
kN 73,898 95,139 -
A l’ELS :
(Plan de ferraillage : annexe 35 page 148)
cas 1 : (1)(1) (kN.m) 14,8023 105,515 -1,05225
cas 2 : (1)(2) (kN.m) 15,248 97,345 2,1759
cas 3 : (2)(1) (kN.m) 11,0402 90,0077 5,5029
(m) 2,6 3,145
(kN.m) 98,682 -7,015
18
Les sections théoriques d’armatures :
Les sections d’armature sont calculées à l’aide de l’organigramme récapitulatif pour le
dimensionnement des armatures : poutre rectangulaire dimensionnement à l’ELU (pratique du
BAEL).
On obtient les résultats suivant :
-travée AB : 9 HA12 soit 10,18 cm²
-travée BC : 3HA12 soit 3,39cm²
-appui A : 4HA12 soit 4,52 cm²
-appui B : 9HA12 soit 10,18 cm²
-appui C : 4HA12 soit 4,52 cm²
3.Poutre avec gousset
a) Dimensionnement
Le calcul de la poutre en console avec gousset est réalisé comme celui d’une poutre en
console normale.
Présentation des calculs :
Le calcul se présente sous forme de tableau.
Pour les détails du dimensionnement voir annexe 9 page 96.
Tableau 5 : calcul de la poutre avec gousset
Charges répartie (kN/m²) Permanente g 8,51
Charges ponctuelles (kN/m²) Exploitation Q 98,83
Permanente G 23,52
Moment charges ponctuelles ELS 226,329
ELU 312,1
Moment charges repartie ELS 3,641
ELU 16,67
Moment total ELS 229,970
ELU 331,76
Moment ultime 0,257
Moment critique 0,2933
Section théorique (cm²) 16,71
Choix Barres HA 6HA20
Diamètre des cadres (cm) 0 ,8
Espacement cadres (cm) 15 cm
(Plan de ferraillage : annexe 31 page 144)
19
b) Calcul des dimensions du gousset
Le gousset est la partie d’une poutre dont la hauteur augmente à proximité de l’appui ; c’est
un voile triangulaire rigidifiant un angle intérieur. Le gousset a pour rôle d’augmenter le
moment résistant d’où la hauteur importante de la section d’encastrement. Les armatures
déterminées sont placés au niveau de la nappe supérieure si le moment est négatif et
inversement si le moment est positif.
Figure 5 : poutre à gousset
L’angle θ doit être limité à (1/3)
On a : tan θ ≤
; or tan θ =
D’où ≤ L * tan θ
AN : ≤ 61,7 cm
De plus : soit h la hauteur du gousset
h =
h =
*75 = 50 cm
D’où : =
= 25 cm
Par conséquent tan θ =
= 0,135 et θ = 7,7
II. L’escalier
1.Définition
Ouvrage constitué d’une suite régulière de plan horizontaux permettant dans une construction
de passer à pied d’un niveau à un autre.
20
Il existe plusieurs types d’escalier, dans notre cas il s’agit d’escalier droits en béton armé
coulé sur place avec paillasse et palier de repos. Plus précisément nous avons :
-un escalier droit simple (escalier constitué d’une seule volée et dont toute les marches sont
rectangulaires)
- deux escaliers à deux volées parallèle et un palier intermédiaire.
2.Dimensionnement
Il consiste à définir le nombre de marche ainsi que les dimensions des différents éléments
constituant l’escalier.
Figure 6 : volée de l’escalier Figure 7 : volées vue de dessus
Emmarchement E
Longueur utile de chaque marche ; Pour les maisons individuelles, on a E ≥ 0,8m.
E =
= 1,25 m
Dimension des marches
Parties horizontale sur laquelle on marche ; dans tout calcul d’escalier on doit vérifier la
relation de Blondel G + 2H = 60 à 64 cm.
Avec G la largeur du giron et H la hauteur de la marche.
-détermination du nombre de marche et de la hauteur H
L’abaque fourni en annexe nous permet de choisir pour une hauteur
h = 3.85
21
N = 22 marches de hauteur H = 17.5cm
-calcul du giron
On a : G + 2H = 60 à 64 cm
Retenons G + 2H = 64 cm → G = 64-2H
AN : G = 64 – 2*17.5
G = 29 cm
Dimension du palier de repos intermédiaire
Sa largeur (L)doit être égal à 1.2 fois l’emmarchement (E)
L = 1.2 * E
AN : L = 1.2*1.25 = 1.5 m
L = 1.5 m
Calcul de l’angle d’inclinaison α
tan α=
=
= 31°
Longueur de la ligne de foulé (l)
La ligne de foulé est la trajectoire d’une personne descendant l’escalier en tenant la
rampe. Elle est prise au milieu de la rampe pour E ≥ 1m.
Pour une volée : l= G*(N-1) ; avec N le nombre de marche de la volée. (N – 1) car nous ne
considèrerons pas la dernière marche qui est au niveau du palier de repos.
AN : l = 0.29 * 10 = 2.9 m
l= 2.9m
Longueur de la paillasse (l’)
La paillasse est la dalle inclinée en béton armé constituant l’élément porteur de l’escalier.
l’=
=
= 3.38 m
l’= 3.38m
Epaisseur de la paillasse (e)
≤ e ≤
→ 0,113 m ≤ e ≤ 0.169 m
Retenons e = 0,15 m
Epaisseur du palier
=
=
= 0.175 m
0,175 m
22
a) Schémas mécaniques
-charges permanentes
-charge d’exploitation
b) Calcul du ferraillage
Dans le tableau 3, nous avons consignés les différents calculs réalisés.
Les détails du calcul sont fournis en annexe 4 page 66.
Tableau 6 : présentation des calculs
Charges
permanentes (kN/m²) 8,32 Aciers tendus
10,69
(kN/m²) 6,135 choix 7HA12
Moment max en
travé (kN.m) 24,39 espacement (cm) 14
(kN.m) 8,13 Aciers de
répartition
3,14
moment ELU 45,39 choix 4HA12
ELS 32,72 espacement (cm) 25
Moment ultime 0,176 Aciers chapeau 1,6035
Pivot A choix 4HA8
(Plan de ferraillage : annexe 32 page 145)
23
III. Les poteaux
Le calcul des poteaux s’effectue par la méthode forfaitaire du BAEL.
Poteau du RDC
Effort normal arrivant sur le poteau : = 0,57705 MN
1.Pré-dimensionnement
Il s’agit de déterminer la section du béton B = a*b
L’une des dimensions est imposé et four ni par la largeur des poutres supportée par les
poteaux, soit a = 20 cm.
-calcul de la longueur de flambement
Le flambement est un phénomène d’instabilité élastique se traduisant par le fléchissement
d’un poteau (apparition d’un moment de flexion parasite) même si ce poteau est soumis
exclusivement à un effort normal. Les effets du flambement sont pris forfaitairement lors du
pré dimensionnement par le biais de coefficient judicieusement choisi.
La longueur de flambement est fonction de la longueur libre Elle représente la distance
mesurée entre deux points d’inflexion successifs. En raison de la présence des longrines et
des poutres qui les traversent de part en part ;
= 0,7
AN : = 0,7*3,85
= 2.695 m
-détermination de l’élancement
L’élancement caractérise le risque de flambement, c’est le rapport de la longueur de
flambement (qui prend en compte les liaisons aux extrémités) sur le rayon de giration minimal
(qui caractérise la forme de la section). Pour les poteaux soumis à la compression dite centrée
≤ 70.
=
Soit pour une section rectangulaire :
=
AN : =
= 46,68
˂ 50 le poteau est fortement sollicité
24
-calcul du coefficient de sécurité α
La valeur de α est calculée à partir d’une formule forfaitaire faisant intervenir l’élancement .
˂ 50 → α =
AN : α =
α = 0,627
On fixe un ratio d’acier A = 0,01 la section d’acier doit être égale à 1% de la section
réduite du poteau.
-calcul de la section réduite
=
= 0,0418 m²
-calcul du deuxième coté
b = 0,02 +
b = 0,25 cm
D’où les dimensions du poteau sont : S = 20*25 cm
2.Calcul de la section d’acier
Le poteau en béton armé comporte 2 type d’armatures :
-les barres verticales disposée le long de l’axe (ferraillage longitudinal). Elles reprennent les
efforts de flexion causé par le flambement.
- les armatures transversales (cadres, étriers, épingles) qui empêchent la déformation par
gonflement des aciers longitudinaux. Ils ont surtout pour rôle de reprendre les efforts de
cisaillement.
Le calcul des aciers longitudinaux est mené à partir d’une formule empirique permettant de
dimensionner uniquement le poteau à l’ELU car il n’y a pas de risque de fissuration sur les
faces du poteau. Les charges sont majorées de 1,1 car notre bâtiment possède plus de 3
travées.
Le tableau suivant résume les calculs réalisés.
Pour les détails du calcul se référé à l’annexe 5 page 69.
25
Tableau 7 : calcul du poteau
Section du béton B (cm²) 20*20 = 500
Section réduite du béton (cm²) 18*23 = 414
Élancement 46,68
Coefficient de sécurité 0,627
Section d’aciers longitudinaux(cm²) 4,42
Choix aciers longitudinaux 4HA12
Armatures transversales (mm) 6
Espacement ( cm) 15
(Plan de ferraillage : annexe 36 page 149)
IV. Fondations
Pour les fondations, la justification des sections (acier et béton) sont fait suivant les
prescriptions du DTU 13-12 et le dimensionnement géométrique, le calcul de ferraillage ainsi
que les dispositions constructives avec le BAEL.
Les fondations désignent l’ensemble des ouvrages enterrés sur lesquelles repose une
construction. Dans le cas de notre bâtiment nous traiterons uniquement des longrines et les
semelles isolées.
1.Semelles isolées
La semelle est un élément de fondation en béton armé ou non. On parle de semelles isolées
lorsqu’elle est placée sous un poteau.
Le calcul (pré-dimensionnement et dimensionnement) des semelles est donnée en annexe
10 page 99.
En fonction des charges appliquées nous avons obtenues 3 semelles isolées de dimensions
différentes pour notre structure répartie comme suit :
Tableau 8 : regroupement des semelles en fonction de la charge
Charge appliquée kN Dimension de la semelle
h (m) A (m) B (m)
0 - 183 0,3 1 1
183 - 320 0,3 1 1,2
320 - 457 0,4 1,7 1,8
(plan de ferraillage : annexe 37 page 150)
26
Lorsque les semelles isolées se chevauchent nous prendrons à la place une semelle jumelée
pouvant supporter les deux poteaux. Nous avons trois semelles isolées de ce genre avec les
dimensions 0,8*0,8*0,3 m.
2.Longrines
Poutre en béton armé placée sous mur. Au Burkina, elles ont généralement une section de
20*40cm. Leur utilisation est très répandue au détriment des semelles filantes. Cela peut se
justifier par le fait que contrairement au semelle filantes, les longrines sont plus faciles à
mettre en œuvre. Elles ne nécessitent par exemple pas ou presque pas de fouille. De plus, elles
permettent une exécution rapide des travaux indépendamment de l’état du terrain, de la
topographie ou de la météo.
V. Bassin artificiel
Une piscine est un bassin artificiel, étanche rempli d’eau. Il existe différents types de piscine
dont les caractéristiques varient en fonction de leur destination (privée ou publique) et de leur
usage (familiale, publique, sportif).
Forme de fond : le fond d’une piscine représente la partie non visible de la structure qui
délimite le bassin en profondeur. Les fonds sont indépendants de la forme.
Forme de la structure verticale : elle peut être rectangulaire, ronde ou ovale.
Notre bassin est une piscine rectangulaire familiale à fond à pente composé (avec fosse de
plonger) ; de taille 4*8m correspondant à un bassin de type baignade et jeu.la profondeur est
de 2,5m.
Les parois sont conçues pour rester indemne vis-à-vis des pressions des terrains encaissant qui
s’exercent de l’extérieur vers l’intérieur (poussées des terres) et de l’intérieur vers l’extérieur
(pression hydrostatique)
1.Calcul de la piscine
Le calcul des piscines est similaire à celui des réservoirs parallélépipédiques.
E = épaisseur des parois = 20cm
a) Actions prises en compte
- poids et pressions hydrostatiques
-poids et poussées des terres
- poids propre de la piscine
27
b) Combinaisons d’actions à considérer
-liquide intérieur sans poussée des terres
-poussée des terres d’ouvrages étant vide
-poussée des terres de l’ouvrage étant plein.
c) Calcul des parois
Les parois sont conçues pour rester indemne vis-à-vis des pressions des terrains encaissant qui
s’exercent de l’extérieur vers l’intérieur (poussées des terres) et de l’intérieur vers l’extérieur
(pression hydrostatique).
- Poussée des terres
La poussée des terres se calcul avec la formule
Avec h= hauteur du mur de la piscine
=angle de talus naturelle des terres
=poids spécifique
En ce qui concerne le poids spécifique des terres et l’angle du talus naturel, on admet
généralement lorsqu’on ne possède pas de données expérimentales précises les valeurs
suivantes.
Tableau 9 : poids spécifique et angle du talus du sol
Nature des terrains γ(kN/m3) ( C)
Terre végétale ordinaire 14,5 45
Terre forte 19 55
Terre argileuse 18 45
Sable fin 14,2 30
Terre sableuse 17 35
Argile et boue 18,5 20
Cailloux et graviers 15,5 45
+18.5*
*tg
4.79 kN
-Poussée de l’eau
γ= 10kN/m3
h=hauteur de l’eau = 2,2m
28
=
=
= 24,2 kN
NB : < BAEL
> fascicule 74.
Nous utiliserons donc le fascicule 74 pour le dimensionnement.
La méthode consiste à considérer la piscine comme un réservoir rectangulaire dans lequel on
découpe des tranches de 1m.
Les calculs sont consignés dans les tableaux suivants :
Pour les détails voire l’annexe 11 page 101.
-Paroi de plus grande dimension
Tableau 10 : calcul des parois latérales
Réservoir plein Réservoir vide
Pression kN 19,41 4,79
Moment max kN.m 14,234 4
retenu (mm) 12 12
Contrainte MPa 127 127
choix 7HA12 7HA12
Section (cm²) 7,92 7,92
Espacement (cm) 12,5 12,5
-Paroi de plus petite dimension :
Le moment maximal vaut 20,17 kN.m ; on retient 9HA12 espacé de 11cm.
d) Calcul du radier
Se référé à l’annexe 11 pour les détails de calcul page 101.
Tableau 11 : dimensionnement du radier
Travée
Moment maximal (kN.m) 33,753
Effort tranchant N (kN) 24,2
Excentricité (m) 1,39
d-h/2 (m) 0,47
Moment fictif ( kN.m) 22,264
Contrainte limite MPa 201,63
0,53
Moment réduit limite 0,0161
29
Moment réduit 0,00068
(cm²) 1,49
(cm²) 2,17
(cm²) 2,17
3,7
Choix 5HA10
Espacement (cm) 20
Appui (encastrement)
Moment appui -34,446
Excentricité 0,83
Moment fictif 20,25
choix 5HA10
(Plan de ferraillage : annexe 30 page 143)
Vérification de la contrainte tangentielle
=
= 0,125 < 1,17 ;condition vérifié. Les armatures transversales ne sont pas
nécessaires.
Conclusion
En béton armé, le dimensionnement est un procédé permettant de déterminer les armatures
nécessaires à la réalisation d’un ouvrage et cela afin d’assurer la stabilité de ce dernier.
L’utilisation des logiciels tel que ROBOT permet de réduire considérablement le temps de
travail des ingénieurs mais demande une certaine connaissance des paramètres afin de
produire des résultats corrects et les plus économiques possibles.
30
CHAPITRE 3 : Réseaux techniques
Introduction
Un réseau est un ensemble de circuit, de canalisation et des appareils qui les relient permettant
la circulation et la distribution de l’électricité ; de l’eau ; du téléphone pour ne citer que ceux-
là.
Il existe 2 types de réseaux :
-l’installation électrique ;
-l’installation de plomberie.
I. Installation électrique
L’électricité doit répondre à la norme NF C15-100 « installations électrique à basse tension »
de l’Union Technique de l’Electricité (UTE)
L’électricité représente en moyenne (source jeune afrique,15 mai 2015) des revenues
à l’énergie pour une famille vivant dans une ville en Afrique.il s’agit donc d’un poste de
dépense non négligeable.
Le courant électrique correspond à un déplacement d’électron dans un matériau conducteur.
Au Burkina Faso, il est fourni par la société national d’électricité (SONABEL). Cette
fourniture peut se faire de plusieurs façons :
-par branchement aérien,
-par branchement souterrain
-par branchement aérien et souterrain ;
Source jeune afrique,15 mai 2015
1.présentation du matériel
Une installation électrique comprend obligatoirement plusieurs éléments : le compteur, le
tableau électrique, les disjoncteurs ou les fusibles, ainsi que les différents composants des
circuits.
a) Le compteur
Le compteur électrique sert à mesurer la quantité d’énergie consommée par l’utilisateur afin
de pouvoir lui facturer. Au Burkina Faso, les anciens compteurs (dit ordinaire) tendent à
disparaitre au profit des compteurs prépayés Cash Power qui permettent de gérer un peu plus
ses dépenses en électricité.
31
b) Le tableau électrique
Organe centrale d’une installation situé dans la gaine technique du logement, il a pour
fonction :
-regrouper les circuits électriques en un point afin d’en faciliter la gestion et le repérage.
-accueillir les organes de sécurité, de protection et de sectionnement des circuits électriques.
-éventuellement, il peut aussi héberger différents automatismes liés à la domotique (sécurité et
confort)
c) Le disjoncteur
C’est un dispositif de protection qui permet entre autre de couper le courant en cas d’accident
électrique sur un circuit. Il existe 3 type de disjoncteur :
-le disjoncteur général (ou de branchement) : qui protège l’installation électrique et les
personnes.
-disjoncteur divisionnaire : assure la protection des différents circuits électrique de
l’installations.
-disjoncteur différentiel : protège les circuits des surcharges et des court-circuits
d) Les fusibles
Dispositif de sécurité qui protège contre les court-circuit et les surcharges. De nos jours les
fusibles tendent à disparaitre au profit des disjoncteurs.
Un circuit électrique est un ensemble de conducteurs et de composants électriques ou
électroniques.
e) Les composants électriques :
Les interrupteurs
Ils assurent la commande manuelle de l’ouverture et la fermeture d’un circuit électrique.
Leurs nombres est fonction du model d’allumages.la norme exige une hauteur ≤ 1,30m du sol
comme hauteur de pose.
Les prises électriques (2P+T) :
Elles permettent d’alimenter tous les appareils de la vie courante. La norme N FC 15-100
impose un minimum de prise par pièce :
-la chambre doit comporter au moins trois prises plus une prise de communication.
-la cuisine doit disposer d’au moins six prises dont la moitié est dédiée au circuit spécialisé.
-pour les séjours de moins de 20m² 5 prises sont obligatoires.
-pour les surfaces de plus de 20m², il, faut diviser par quatre la surface de la pièce (en m²) afin
d’obtenir le nombre obligatoire.
32
-pour les couloirs et toutes les surfaces de plus de 4m² il faut au moins une prise.
Les prises sont placées à une distance d’au moins 5cm du sol fini pour des prises de 16A ou
20A ; 12cm pour les prises de32A.
L’éclairage
L’éclairage d’une pièce et réalisé de façon à éviter les zones d’ombre. Chaque local est équipé
d’au moins un point d’éclairage situé au plafond.
Les câbles électriques
Ils assurent la distribution du courant en partant du tableau de répartition vers les prises et les
points d’éclairage, le chauffe-eau pour ne citer que ceux-là. Leurs sections sont fonction de la
puissance du circuit. Afin d’être protéger ils peuvent être monté dans des gaines électrique ou
lorsque la pose est réalisée en surface sans saigné par des goulottes et des plinthes.
Les prises de communication
On retrouve généralement une prise de communication (télévision ou téléphone) si ce n’est les
deux dans les séjours et les chambres.
2.Protection de l’installation
Afin de sécurisé l’habitation et l’installation ainsi que pour la protection des personnes divers
procédé sont mis en place.
Il s’agit de :
- la mise à la terre ;
-le parafoudre ;
a) La mise à la terre
Elle sert à diminuer la tension de contact due par exemple à un défaut d’isolement. Deux
méthodes existent :
- le puit de terre : exclusivement réservé aux anciens bâtiments à réhabiliter ou à mettre aux
normes.
-le ceinturage en fond de fouille : applicable pour toutes les nouvelles constructions.
Dans le cas de notre construction c’est la méthode 2 qui est utilisé.
b) Protection contre la foudre :
La foudre peut endommager une habitation en créant des surtensions pouvant gravement
endommager les appareils. Afin de lutter contre ces surtension d’origine atmosphérique on
procède à l’installation d’un parafoudre.la mise en place d’un parafoudre est indispensable dès
que le niveau kéraunique (NK) est supérieur à 25, c’est-à-dire que l’on entend le tonnerre plus
de 25jours par an. En effet, le niveau kéraunique est le nombre de coup de tonnerre entendus
33
dans une zone donnée. Au Burkina Faso, il est de l’ordre de 100. D’où la nécessité de
protéger les circuits électriques.
Figure 8 : carte kéraunique du monde (http//www.carte kéraunique.monde.fr
c) La protection dans les circuits électriques
La mise à la terre étant nécessaire mais pas suffisante, il est important d’y ajouter d’autre un
dispositif capable de couper automatiquement le courant de l’installation lorsqu’un défaut
survient. C’est le rôle du dispositif différentiel à courant résiduel (DDR). (Voir partie1)
Tous ces éléments étant bien définie, nous pouvons passer au dimensionnement de
l’installation.
3.Mode d’abonnement
Il s’agit de choisir le type d’abonnement (monophasé ou triphasé).
a) Bilan de puissance
Faire un bilan de puissance revient à calculer la puissance totale consommée par une
installation électrique.
Présentation des calculs :
Pour plus d’information voir annexe 12 page 108.
34
Tableau 12 : bilan de puissance de notre installation
Matériels Quantité Puissance
électrique (watt)
Puissance
électrique total
(W)
Brasseur d’air 53 75 3975
Applique plafonnier 125 32 4000
Applique mural 6 11 66
Applique mural étanche 6 11 66
Applique plafonnier étanche 17 32 544
Lampe de chevet 13 60 780
Applique lavabo 13 11 145
Lustre plafonnier 9 64 576
Lampe portal 6 18 108
Lampe déco 25 27 675
Luminaire à grille 6 18 234
Luminaire 120 étanche 6 36 270
Luminaire mono 60 2 18 45
Luminaire mono 120 24 36 1080
Climatiseur 26 2500 6500
Prise 2P+T 90 - 12956,552
Chauffe-eau 2 2000 4000
Congélateur 2 600 1200
Réfrigérateur 3 500 1500
Fer à repasser 2 800 2400
Lave-vaisselle 2 1500 3000
Cafetière 3 1000 1000
Micro-onde 2 2500 7500
Écran plat 4 250 1000
b) Abonnement
Ayant obtenue une puissance maximale de 161,52 kVA ; nous optons pour un branchement
triphasé avec un compteur électrique d’une puissance de 168 kVA.
4.Conduit et canalisation
a) Les conducteurs électriques
35
Ce sont les câbles électriques qui transporte l’énergie et alimentent les différents circuit.la
section des câbles est fonction de la puissance du circuit. En effet plus un câble est épais plus
il laisse passer d’intensité.
Dans le tableau suivant nous donnons les sections de nos conducteurs
Tableau 13 : caractéristiques des conducteurs
circuit Calibre
disjoncteur
Section (mm²) Nature des
conducteurs
désignation
Eclairage 10 A 1,5 rigide H07-U
Prise 2P+T 16 A 2,5 rigide H07-U
Climatiseur 20 A 2,5 rigide H07-U
Electro-ménager 20A 2,5 rigide H07-U
b) Les conduits
Les conduits sont utilisés pour protéger les conducteurs (protection mécanique).
Généralement on utilise les conduits rigides pour les montages en apparent et annelés pour la
pose en encastré.
Pour notre habitation nous retenons les conduits ICTA3422 de couleur grise car ils sont non
propagateur de flamme et corresponde au montage encastré en cloisons creuse ou en béton.
I = isolant (propriété électrique)
C = cintrable (résistance à la flexion)
T = transversalement élastique (résistance à la flexion)
A = annelé (nature de la surface)
3 = résistance à l’écrasement 750 N
4 = résistance aux chocs 6 joules
2 = température minimal d’installation et d’utilisation -5
2 = température maximal d’installation et d’utilisation 90
c) Section des conduits
Le choix des gaines est fait par la méthode de calcul en supposant qu’on affecte une gaine
pour chaque circuit.
-éclairage :
Le circuit est composé d’une phase, du neutre et de la terre (1P+1N+1PE) chaque conducteur
ayant une section de 1,5 mm²
Section total : 3*section réelle = 3*8,55 =25,65 mm²
36
Soit une section utile de 30 mm², ce qui donne un diamètre de 16mm.
-prise 2P+T (1P+1N+1PE), chaque conducteur ayant une section de 2,5mm².
Section total : 3*section réelle = 3*11,9 =35,7 mm²
Soit une section utile de 52 mm², ce qui donne un diamètre de 16mm.
D’où le tableau suivant :
Tableau 14 : sections des conduits
circuit Section de
l’âme(mm²)
Section réelle d’un
conducteur(mm²)
Section
totale(mm²)
Section utile de
la gaine(mm²)
Diametre
(mm)
Eclairage 1,5 8,5 25,65 30 16
Prise 2P+T 2,5 11,9 35,7 52 20
Climatiseur 2,5 11,9 35,7 52 20
Electro-
ménager
2,5 11,9 35,7 52 20
On en déduit qu’il faut choisir deux type de gaines :
-16 ICTA
-20 ICTA
5.Les prises de communication
Ce sont des prises de courant faibles utilisés pour le transfert de l’information telle que le
téléphone, la télévision, l’internet. De nos jours, les connecteurs RJ 45 remplacent petit à petit
les prises en T. le câblage est réalisé avec des câbles torsadés monobrins ou multibrins
6. Domotique
Elle concerne la sécurité et le confort de l’habitation.
a) Sécurité incendie
Outre la protection de l’installation électrique, il faut également sécuriser l’habitation contre
les risque d’incendie. L’objectif de la sécurité incendie est :
Protéger les personnes en permettant l’évacuation sans panique
Il s’agit des blocs autonomes de sécurité (BAES). Il existe plusieurs types de bloc en fonction
de l’éclairage souhaité. Dans notre bâtiment il s’agit principalement de l’éclairage de
remplacement qui permet de continuer l’exploitation normale en cas de coupure.
Protéger les biens en réduisant les conséquences d’un sinistre
37
Cette fonction est assurée par les détecteurs et les extincteurs manuelles installé à différents
endroits dans l’habitation. Ils permettent d’alerter les habitants et d’intervenir rapidement en
cas de déclaration d’incendie.
La domotique fonctionne grâce à des ondes radio fréquences ; leurs interrupteurs sont non
filaires.
II. Installation de plomberie sanitaire
Introduction
La plomberie est l’ensemble des travaux du bâtiment concernant la distribution et
l’évacuation d’eau. Bien que dans la plupart des pays développé elle concerne les réseaux
d’eau et de gaz, en Afrique subsaharienne et au Burkina en particulier elle ne concerne que la
mise en service de l’eau.
1.présentation
a) fluides transportés
La plomberie s’occupe du transport de différents types d’eau :
-les eaux usées, constituées d’eau de vanne venant des WC et des eaux ménagères.
-les eaux pluviales ; eaux récupérées par la toiture.
-l’eau potable fournie par la société d’eau office nationale de l’eau et l’assainissement
(ONEA)
b) choix des matériaux
Le choix du matériau concernant la tuyauterie dépend du produit ou liquide qu’elle va
acheminer. Ces matériaux doivent faire l’objet d’une attestation sanitaire. On peut citer :
-les tuyaux en cuivre pour l’adduction d’eau
-les tuyaux PER ou polyéthylènes canalisation d’eau chaude et d’eau froide
-les tuyaux PVC avec pression pour l’adduction et le branchement d’eau potable.
-les tuyaux PVC pour l’évacuation
2.Dimensionnement des installations
Le dimensionnement consiste à calculer les diamètres des tuyaux utilisés, ce calcul est réalisé
avec les règles DTU 60.11 « règles de calcul des installations de plomberies sanitaire et des
installations d’évacuation des eaux pluviales ».
Le diamètre des tuyauteries d’alimentation sont choisis en fonction du débit qu’elles ont à
assurer aux différents ponts d’utilisation et de pression minimal au sol dont on dispose.
38
a) Tuyaux d’alimentation d’eau chaude et d’eau froid
Pour l’adduction d’eau potable les canalisations d’eau nous procèderons par la méthode de
détermination des diamètres intérieurs en fonction du nombre d’appareils.
Principe : « chaque appareil est affecté d’un coefficient en fonction du nombre .la somme des
coefficients permet avec le graphique de choisir le diamètre minimal d’alimentation du
groupe d’appareils.
Tableau 15 :installation individuelle, diamètre intérieur minimal d’alimentation en fonction
du nombre d’appareil
Source : Règles DTU 60.11 (DTU P40-202) (octobre 1988) : Règles de calcul des
installations de plomberie sanitaire et des installations d’évacuation des eaux pluviales
Figure 9 : Diamètre intérieur minimal d'alimentation en fonction du nombre d’appareils
Source : Règles DTU 60.11 (DTU P40-202) (octobre 1988) : Règles de calcul des
installations de plomberie sanitaire et des installations d’évacuation des eaux pluviales
39
Diamètres minimaux d’arrivée
-salles de bain sans baignoire (toutes sauf SE5)
appareils coefficients
1 lavabo 1,5
1 douche 2
1 WC 0,5
Total 4
La lecture sur le graphique donne un diamètre minimal de 14mm.
-salle de bain avec baignoire : SE5
appareils coefficients
1 lavabo 1,5
1 baignoire 3
1 WC 0,5
Total 5
La lecture sur le graphique donne un diamètre minimal de 16mm.
-cuisine avec lave-linge et lave-vaisselle (cuisine 1 et 2)
appareils coefficients
2 éviers 2*2,5
1 lave-linge 1
1 lave-vaisselle 1
Total 7
La lecture sur le graphique donne un diamètre minimal de 16mm.
De façon analogue on obtient un diamètre intérieur minimal de 16 mm pour les cuisines sans
lave-linge (1 à l’étage) et cuisine simple (2 à l’étage).
Débit d’alimentation C’est le débit de l’eau dans la conduit.
40
Hypothèse :
Les hypothèses de simultanéité pour les débits d’alimentation indiquent que :
-pour les appareils autres que les robinets de chasse le débit servant de base de calcul d’une
canalisation est obtenu en multipliant la somme des débits des appareils par un coefficient de
simultanéité fonction du nombre d’appareils.
- pour les robinets de chasse, on considère que :
a) Pour trois robinets installés, un seul est en fonctionnement.
b) Pour quatre à douze robinets installés, deux sont en fonctionnement
c) Pour treize à vingt-quatre robinets installés, trois sont en fonctionnement
d)Pour vingt-cinq robinet installés, quatre sont en fonctionnement
Les valeurs de débits sont lues pour chaque appareil dans le tableau en annexe 13 page 111,
puis on additionne le tout et on applique en fonction du nombre d’appareil un coefficient de
simultanéité (graphe annexe 13 page 111). Connaissant le débit et la vitesse, on lit le
diamètre sûr l’abaque de l’annexe 14 page 112.
-RDC partie 1
appareils Débits l/s
2 éviers 2*0,2
1 lave-vaisselle 0,2
3 lavabos 3*0,2
2 douches 2*0,2
Total 1,6
Nous comptons 8 appareils en fonctionnement simultanée pour le RDC 1 ; la lecture sur le
graphique donne un coefficient de simultanéité sensiblement égale à 0,24.
Nous avons 3 WC au RDC 1 par conséquent on considère un en fonctionnement avec un débit
de 1,5 l/s
Le débit à prévoir est de : (0,24*1,6) +1,5 = 1,884 l/s
= 1,884 l/s
De plus la vitesse à prendre en compte pour le calcul des diamètres est de 2m/s pour les
canalisations au sol et 1,5 m/s pour les colonnes montantes.
Les graphiques de l’annexe 14 page 112, nous permettent d’obtenir les diamètres suivant
connaissant le débit et la vitesse.
Eau chaude :35mm
Eau froide : 35 mm
Les mêmes diamètres sont utilisés pour le RDC 2.
-Étage partie 1
41
appareils Débits l/s
1 baignoire 0,33
6 lavabos 6*0,2
5 douches 5*0,2
Total 2,53
Nous comptons 12 appareils en fonctionnement simultanée pour l’étage 1 ; la lecture sur le
graphique donne un coefficient de simultanéité sensiblement égale à 0,21.
Nous avons 6 WC à l’étage 1 par conséquent on considère deux en fonctionnement avec un
débit de 2*1,5 l/s
Le débit à prévoir est de : (0,21*2,53) + (2*1,5) = 3,513 l/s
= 3,513 l/s
De plus la vitesse à prendre en compte pour le calcul des diamètres est 1,5 m/s pour les
colonnes montantes.
Les graphiques de l’annexe 14 page 112 nous permettent d’obtenir les diamètres minimaux
suivant connaissant le débit et la vitesse.
Eau chaude :55mm
Eau froide : 55mm
b) Canalisations d’évacuation des eaux usées
Les canalisations d’évacuations des eaux doivent assurer l’évacuation rapide et sans
stagnation des eaux usées provenant des appareils sanitaires et ménagers.
Les évacuations d’appareils
Les tableaux fournis en annexe 15 page 114 nous ont permis d’obtenir les diamètres
minimaux suivant pour les évacuations d’appareils
appareils Diamètres (mm)
Douche + lavabo 33
WC à chasse direct 80
évier 33
Lave- vaisselle 33
Lave-linge 33
Les chutes d’eau usée
Pour la chute d’eau usée les diamètres sont choisis conformément aux tableau annexe 16
page 116. Ces tuyaux sont prolongés en ventilation primaire dans leur diamètre jusqu’à l’air
libre au-dessus des locaux traités. Nous retenons donc des tuyaux de 90mm de diamètre
minimal pour les eaux ménagères et 90mm pour les eaux de vanne.
Les collecteurs
Ce sont les canalisations qui reçoivent les ramifications provenant des conduits secondaires.
-étage 1
Les débits des appareils sont fournis par le tableau annexe 17 page 117.
42
appareils Débits l/s
5 Douches 5*0,5
6 lavabos 6*0,75
1 baignoire 1,2
total 8,2
Le coefficient de simultanéité pour 12 appareil est égal à 0,23
D’où le débit vaut : 8,2*0,23 = 1,886 l/s
D’après le tableau annexe 17 (page 117) et avec une pente de1cm/m on retient une
canalisation de diamètre minimal 94mm.
Pour les eaux de vannes des WC on retient un diamètre intérieur minimal de 90 mm.
- RDC1
appareils Débits l/s
2 Douches 2*0,5
3 lavabos 3*0,75
évier 0,75
Lave-linge 0,65
Lave-vaisselle 0,4
total 5,05
Le coefficient de simultanéité pour 9 appareil est égal à 0,225
D’où le débit vaut : 5,05*0,225 = 1,136l/s
D’après le tableau annexe 17 et avec une pente de1cm/m on retiens une canalisation de
diamètre minimal 77mm. Cette valeur étant inférieur au diamètre minimal de chute d’eau qui
est de 90mm ; on retient un diamètre minimal de 90mm pour ; le collecteur.
Pour les eaux de vanne des WC on retient un diamètre intérieur minimal de 90 mm.
Évacuation des eaux pluviales
Étage1
Notre surface est de 542 m² par conséquent on fait le choix d’une gouttière de section 315cm²
avec une pente de 10mm/m voir tableau annexe 18 page 118.
Le tuyau de descente est pris égale à 60mm.
Conclusion
Les réseaux techniques comprennent les réseaux d’eau, d’électricité et les réseaux
d’évacuation. Ils sont inclus dans l’enveloppe constitutive du bâtiment pour éviter les
nuisances thermiques et acoustiques. Ils ajoutent aux confort d’une habitation.
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CHAPITRE 4 : Acoustique et thermique
Introduction
La notions de confort dans une habitation moderne, repose sur les besoins thermique et
acoustique du logement. En effet les nuisances sonores et la chaleur sont des problèmes
auxquels on est confronté dès la conception architectural d’un logement. Dans ce qui suit nous
allons essayer de définir quelles en sont les origines mais surtout de voir comment on peut les
limiter voir les empêcher.
I. Acoustique
Le son est une sensation auditive créée par la vibration des particules de l’air qui
communiquent leur vibration à l’oreille, c’est une transmission aérienne. C’est une onde
élastique car elle ne se propage que dans la matière (air, eau, solide) et pas dans le vide.
Quant au bruit, c’est un ou plusieurs sons désagréables à l’oreille. La notion de bruit
dépendant de celui qui le perçoit.
Réaliser ou améliorer une isolation acoustique nécessite au préalable un examen de la
situation :
-d’où provient le bruit
-quels sont les chemins de transmission du bruit
-quel est le chemin principal
Pour notre travail, nous nous intéresseront principalement au :
-traitement acoustique de la mosquée
-vérification des normes règlementaires
- propositions de solution acoustique
La règlementation acoustique en bâtiment ne prend en compte que les fréquences de 100Hz à
5000Hz pour les mesures en labo, regroupées en 6 bandes d’octave centré sur
125Hz,250Hz,500Hz,1000Hz,2000Hz et 4000Hz pour les mesures sur sites. Il faut noter que
le domaine audible est compris entre 20 Hz et 20000Hz.
Tous nos calculs sont réalisés au fréquences suivantes :
250 Hz ; 500Hz ;1000Hz et 2000Hz.
44
1.Analyse de la situation
a) Source du bruit
Le bruit perçut dans un local peut provenir de différents source. On distingue :
Les bruits aériens, pouvant être émis :
-dans un local (conversation, télévision, chaine hi-fi……)
-à l’extérieur du bâtiment (circulation, train, avion……)
Les bruits d’impacts : émis par les appareils et installations mise en vibration (chutes ou
déplacement d’objets, pas…………)
Les bruits d’équipements, émis par les appareils et installations situés dans le logement
récepteur (machine à laver, chauffe –eau……) et hors du logement (tuyauterie,
ventilation……)
b) Chemin de transmission
La transmission du bruit à travers les parois se fait de suivant deux façons différentes.
-la transmission direct ; elle s’effectue uniquement par la paroi séparative entre le local
d’émission et le local de réception.
-la transmission latérale ; c’est l’ensemble de toutes les autres transmissions mettant en jeu les
parois latérales (plafond, murs et plancher)
2. Correction acoustique
La correction acoustique traite de l'ambiance sonore d'un local où se trouve en même temps la
source du bruit et les occupants.
Selon l’usage du local l’objectif est :
-soit d’améliorer les qualités d’écoutes (salles de spectacle, de conférence ou d'enseignement),
-soit de diminuer le niveau sonore (locaux industriels, ateliers, bureaux, circulations
communes…),
-soit les deux, en diminuant le bruit et en favorisant l’écoute (salles de sport, restaurant…)
La correction acoustique dépend :
- du volume et de la forme du local (généralement donnés),
- des matériaux constituant les parois
La correction acoustique consiste à amener TR à une valeur optimale.
Le plus souvent, il s’agit de diminuer TR en augmentant les surfaces absorbantes.
45
Une pièce d’habitation normalement meublée, de dimension courante ne nécessite pas de
traitement acoustique. C’est pour cela que nous ne nous intéressons qu’a la mosquée.
La salle de prière étant une salle d’écoute et de parole, il est important de savoir si le confort
acoustique y est respecté au cas échéant d’apporter les corrections nécessaires.
a) Détermination du temps de réverbération optimal
Le son subit des réflexions successives indifféremment du milieu dans lequel il évolue. Ces
réflexions sont appelés réverbérations et représente la persistance d’un bruit dans un local
après arrêt de la source, ce qui est à l’origine du phénomène appelé écho.
Le temps de réverbération d’une pièce correspond à une décroissance de 60 dB après
cessation du bruit. C’est la durée nécessaire pour que l’intensité sonore atteigne un
millionième de sa valeur initiale.
b) Correction acoustique de la mosquée
-Surface du local
S = 51,82 m²
-Volume du local
V = S*h
AN : V = 51,82*3,6
V = 186,553 m3
-D’après la formule de Stephen et Bate,
Topt = r(0,012*( )+0,1)
Avec V = volume de la salle en m2
r= 4 pour la parole, le discours
r=5 pour la musique orchestre
r= 6 pour la chorale
On retiendra donc r = 4
D’où : Topt = 4*(0,012*( )+0,1)
Topt = 0,7 s
-Calcul du temps de réverbération réelle de la salle Tr
Formule de sabine :
Tr =
Avec A = surface d’absorption équivalente
A = + *A
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Correction acoustique de la mosquée
Tableau 15 : calcul du temps de réverbération de la mosquée
Pour f = 250 Hz et f = 500 Hz on a Tr > Topt, il est donc nécessaire d’apporter une correction
et cela en ajoutant un matériau ou une matière absorbante.
c) Détermination du coefficient d’absorption α du matériau
Il s’agit de trouver un coefficient d’absorption permettant d’avoir le temps de réverbération
optimal.
T = 0,7 s =
=
A =
= 37,311 m²
A = 37,312 m² « sabine »
Soit A = le coefficient de correction et A’ le coefficient d’absorption corrigé.
et le coefficient d’absorption et la surface du matériau absorbant.