Appui indirect des prédalles

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Si une prédalle ne repose pas directement sur le point d’appui théorique ou si la longueur d’appui minimale prescrite de la prédalle ne peut être respectée, on parle d’appui indirect. Un appui indirect peut résulter d’un choix de conception ou de circonstances pratiques lors de l’exécution. La réglementation belge ne donne au concepteur que des informations limitées pour faire face à cet appui indirect. Les réglementations et avis venant d’autres pays s’avèrent utiles pour réaliser une bonne conception. Dans cet article, nous nous concentrons sur certains principes de conception. Pour la conception elle-même, nous nous référons plutôt aux documents de la liste de référence. Les dispositions de ces documents exigent une application stricte des plans de mise en œuvre.

Dans les normes de produits pour les prédalles [1], la longueur minimale d’appui pour un appui direct est spécifiée de manière normative. Une distinction est faite ici entre les prédalles sans et avec armature principale dépassante. Cette armature dépassante peut être droite ou relevée. Si ces exigences ne peuvent être respectées, il faut souvent prévoir des armatures supplémentaires. Dans ce cas, l’armature principale à l’extrémité de la prédalle sert d’armature de solidarisation entre la prédalle et la structure de support. Si elle est suffisamment ancrée, il n’est pas nécessaire de prévoir une armature supplémentaire, même si la longueur d’appui est trop faible (fig. 1). La valeur minimale de calcul de la longueur d’ancrage des armatures principales dépassantes, relevées ou non, est de 100 mm [1] (fig. 1). Pour les armatures principales non dépassantes, elle est de 60 mm [1] (fig. 2).

Dans le cas d’un appui indirect et d’une armature principale insuffisamment ancrée (dépassante ou non), deux modèles différents peuvent être utilisés pour la disposition constructive : le “joint constructif” et “l’appui cantilever” [2] [3]. Dans le premier modèle, l’armature de solidarisation est posée sur la prédalle en recouvrant l’armature principale et ancrée au-dessus du point d’appui. Une armature transversale doit être prévue au droit de recouvrement pour absorber les efforts transversaux de traction [1] [2] [4]. Cette armature transversale peut être constituée de poutres en treillis ou d’étriers [1] [2] [3]. Dans la pratique belge, cependant, les poutres en treillis de type 4 seront utilisées à cette fin (fig. 3). L’armature de solidarisation est calculée pour absorber la force de réaction dans la structure d’appui, qui équivaut à l’effort tranchant appliqué. En outre, la section de l’armature de solidarisation ne doit en aucun cas être inférieure à la moitié de la section maximale de l’armature principale dans la prédalle [4]. La section des armatures transversales est au moins égale à celle de l’armature de solidarisation [2]. Les barres qui se recouvrent sont superposées et, si des poutres en treillis sont utilisées, elles ne sont pas non plus entourées d’étriers. Cette disposition constructive ne fait pas partie des règles de conception dans l’Eurocode 2 [4]. Ainsi, en Allemagne, par exemple, des conditions supplémentaires limitent son application [2] :

– le diamètre maximal de l’armature principale dans la prédalle est de 14 mm ;

– la section maximale de l’armature de solidarisation est de 1.000 mm²/m ;

– la valeur de calcul de l’effort de tranchant agissant V_Ed ≤ 0,3.V_Rd,max ;

– l’espacement maximal des poutres en treillis ≤ 2h_t avec h_t = l’épaisseur totale du plancher.

La dernière condition signifie que des poutres en treillis supplémentaires sont nécessaires pour les épaisseurs courantes de plancher. Si l’avant-dernière condition est satisfaite, l’Eurocode 2 [4] permet que l’armature d’effort tranchant dans les dalles soit entièrement constituée de barres relevées ou d’autres compositions d’armature d’effort tranchant, donc y compris les poutres en treillis. V_Rd,max dans ce cas est la capacité d’effort tranchant maximale selon la formule (6.14) de l’Eurocode 2 [2]. Ce n’est qu’uniquement si les fils supérieurs des poutres en treillis sont dans la même couche que l’armature longitudinale supérieure du plancher porteur que V_Rd,max peut être entièrement pris en compte [2] (fig. 4). Si toutes les armatures supérieures du plancher porteur (longitudinales et transversales) se trouvent sur les fils supérieurs des poutres en treillis, V_Rd,max doit être réduit de 50 % [2]. Si les poutres en treillis ne s’étendent pas jusqu’à l’armature supérieure, ou en l’absence d’armature supérieure, elles ne doivent pas être prises en compte comme armature d’effort tranchant [2]. Pour l’ancrage des poutres en treillis dans la prédalle, les normes de produits [1] prescrivent un enrobage de béton réel minimal de 10 mm sur les fils inférieurs de la poutre en treillis, reflétant des années d’expérience pratique [2].

Lorsque le modèle de “joint constructif” est inadéquat, le modèle de “l’appui cantilever” peut être appliqué. Dans ce cas, l’effort tranchant qui se produit est introduit dans la partie inférieure du plancher, ce qui, sur la base de l’analogie de bielles et tirants, nécessite l’utilisation de suspentes près du bord de la structure d’appui [2] (T₁ sur la fig. 5). L’armature de traction horizontale (T₄ sur la fig. 5) doit être bien ancrée dans le becquet (au-dessus de la structure d’appui) et au-dessus de la prédalle [2]. Au-dessus de la prédalle, une longueur d’ancrage minimale de 600 mm est requise [2]. La valeur cible pour l’inclinaison des bielles de compression est de 45°. Dans ce cas, les tirants T₁, T₂ et T₄ doivent absorber la force de réaction dans la structure d’appui. Les poutres en treillis standard ne peuvent pas être utilisées pour le tirant T₁ car le point d’ancrage supérieur des premières diagonales est trop éloigné du point d’appui, ce qui rend l’inclinaison des bielles de compressions trop faible. Les barres d’armature relevées et les armatures de renforcement transversales constituent le choix le plus évident (fig. 5). Cela nécessite généralement des prédalles plus épaisses que les prédalles standard. Si, sur le chantier, il apparaît que l’armature principale dépassante de la prédalle est insuffisamment ancrée, il est possible d’obtenir une disposition constructive correcte en utilisant des étriers de suspension, une armature de traction horizontale et une armature supérieure [3] (fig. 6). L’armature de traction et l’armature supérieure peuvent être remplacées par des épingles. Les étriers doivent entourer l’armature dépassante, l’armature de traction et l’armature supérieure. L’enrobage de béton sous les étriers dépend du diamètre des étriers, ce qui peut légèrement limiter l’application de cette solution.

La suspension des prédalles dans les poutres se fait de préférence par un ancrage adéquat de l’armature principale dépassante de la prédalle. Il en va de même pour les poutres noyées. L’armature principale de la poutre coulée sur place (fig. 7) dans la couche inférieure est constituée d’au moins une barre, d’au moins 12 mm de diamètre, située sur le côté et en dessous de l’armature dépassante [3]. L’espacement des étriers ne dépasse pas 150 mm [3]. La valeur minimale de calcul de la longueur d’ancrage de l’armature dépassante, mesurée au-delà de la première barre d’armature longitudinale de la poutre, est de 100 mm [1] [3]. Le concepteur doit ajuster la longueur de l’armature dépassante (l_u sur la fig. 7) en conséquence. En pratique, elle doit donc être supérieure à la longueur minimale de l’ancrage. Une bonne communication entre le bureau d’études, le fabricant des prédalles et l’entrepreneur est nécessaire. (BHE) n

Saviez-vous que dans le cas des poutres en treillis pour les prédalles, les armatures d’effort tranchant requises et l’armature pour reprendre les contraintes de cisaillement à l’interface entre la prédalle et la couche de béton coulé ne doivent pas être calculées ensemble ? Le calcul qui nécessite le plus d’armature est dominant [2].

RÉFÉRENCES

[1] NBN EN 13747+A2:2010 & NBN B 21-606:2019+A1:2022
[2] BetonKalender 2021, Elementbauweise mit Gitterträgern, Johannes Furche, Ulrich Bauermeister
[3] NF P19-206, Juillet 2021
[4] NBN EN 1992-1-1:2005 + ANB:2010