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Les systèmes constructifs
Dans tout processus de structuration de construction le choix du système de structure à utiliser est tout aussi
important que les autres phases ou parties de la construction .
Le type de structure choisie doit être compatible avec la nature , la forme ,le coté économique , la destination et
les condition de la construction.
On site 6 systèmes constructifs:
4)Le système constructif portique:

Un portique est par définition, un système constructif composé d'un ensemble
d'éléments linéaires horizontaux (poutres ou traverses) et verticaux (poteaux ou
montants). Le portique peut être posé simplement sur le sol ou complètement encastré
au niveau des fondations.
Les points de jonction des poteaux et
des poutres sot appelés les nœuds. La zone
nodale (nœud) représente alors le point le
plus critique du portique.
Les différants types de la portiques:

1- Portiques encastrés :
La rigidification des liaisons permet
de réduire les déformations de la
structure. Ces portiques seront
donc utilisés en lieu et place des ossatures poteaux/poutres articulées.
•

2- Portique à deux articulations :

Il s’agit d’éléments de structures plus souples que
dans l’exemple précédent.Cette souplesse se paye en
retour par une moins grande résistance aux charges que
pour les portiques encastrés, ainsi que par des portées
légèrement plus courtes.

3- Portiques à trois articulations :
Ce sont des éléments de structure
dérivés des précédents auxquels
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située généralement au
milieu de la poutre haute.
Les portiques à trois
articulations bénéficient
d’une souplesse maximale
qui leur permet, par des
déformations angulaires.
les types du système portique
quand on utilise le béton armé dans les portiques?
Dans des portiques de hauteur allant jusqu'à 20-25 étages (on a des cas
exceptionnels de plus de 200 m).
les zones d'utilisation de matériaux entre le béton armé et l'acier sont dictées par le
poids des éléments et de la structure qui revient sur le massif de fondations. Au delà
de 25 étages, ce poids pour le cas de structure en béton armé, devient excessivement
grand, nécessitant d'immenses fondations. La légèreté aussi rend les constructions
instables vis-à-vis des charges latérales (soucis primordial des structures de grande
hauteur). Cette constatation nous incite à envisager l'idée de structures où chacun des
matériaux apporte ce qu'il a possède de mieux dans
La résistance et la stabilité des structures.
*Aussi on réalise en béton préfabriqué les
constructions à portique, avec colonnes et poutres
de toiture, ou avec dalle alvéolée. Elles sont
majoritairement utilisées pour des halls de
stockage et des bâtiments industriels.
• Champs d’application:
L’articulation située à la clé du portique
(en tête) est amener à se soulever ou à s’abaisser. Ce comportement mécanique rend
les portiques à trois articulations impropres à une utilisation en structure porteuse de
plancher d’étage. En revanche, ils sont souvent employés comme éléments d’ossature
principale dans les constructions telles les halles d’usine ou les entrepôts à simple rezde-chaussée. Il présentent l’avantage d’être préfabriqués sur le chantier ou en usine .
à 3 articulations

à 2 articulations
5)Le système constructif Grande portée:
La portée:

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• LA GRANDE PORTÉE
La recherche de plus de portée est un des problèmes de
structure et de conception des systèmes structuraux des constructions
de grandes portée. Dans les éléments d'allure horizontale, c'est le
phénomène de flexion qui domine le comportement structural sous
l'effet de charges et surcharges verticales. Cette sollicitation de flexion
laisse apparaître sur la section de l'élément fléchi des contraintes de
traction (étirement) des fibres inférieures et des contraintes de
compression (écrasement) des fibres supérieures. On a souvent
remarqué le bon comportement de la plupart des matériaux vis-à-vis
des efforts de compression, alors que pour la traction les choses sont
presque totalement différentes. Il est donc aisé de transmettre les
charges et les surcharges de haut en bas (vers le soi par exemple), il est
au contraire beaucoup plus difficile si cette transmission est
horizontalement de gauche à droite ou vice versa. C'est dans cette
constatation que se résume le problème de portée dans les structures
des différentes constructions.
Différents systèmes structuraux se sont développés pour répondre
à cette exigence architecturale et structurale. Des poutres de formes
diverses sont utilisée ainsi que des arcs, des formes courbes, ... etc.
Les types de béton utilisés dans les G.P:
- Le béton précontraint.
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béton célulaire
Champs d’applications:
 Les ouvrages d’art.
 Les halls d’expositions.
 Théâtres.
Exemples des grandes portées –LES PONTS-:
•
C’est dans le domaine des ponts, ouvrages d’art par excellence, que les ingénieurs et
architectes ont appliqué leurs connaissances avec la plus grande créativité, en développant des
techniques audacieuses, originales, qui ont permis la réalisation d'ouvrages exceptionnels par
leurs portées, leurs hauteurs ou leurs procédés de construction. C'est aussi dans ce domaine
que les architectes et les ingénieurs ont pu le mieux exprimer leurs complémentarités.
Au fil des années, les progrès des matériaux et notamment le béton armé et le béton
précontraint, l'évolution des exigences et des moyens de calcul, les nouvelles méthodes de
mise en œuvre ont apporté des changements profonds auxquels les constructeurs français ont
largement contribué.

Le viaduc de Millau
Le pont sur l’Elorn

Le pont de Normandie
• Les éléments constitutifs du pont
Quelle que soit leur application : pont-route,
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, ou autre, les ponts sont constitués
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– le TABLIER : partie sensiblement horizontal
e de l'ouvrage qui assure le franchissement,
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s très variées : voiles, poteaux et chevêtres,
piles, pylônes, culées, piles-culées, piédroits…

• Ponts en béton précontraint
construits en encorbellement
Pour des portées supérieures à 70 m, on a recours à un tablier de hauteur variable plus
délicat à construire mais, plus économique et plus esthétique.
Il peut être encastré sur les piles (encastrement total) ou simplement posé sur une file
d’appareils d’appui (appuis simples). Transversalement le tablier est souvent un caisson
unicellulaire, le hourdis supérieur débordant en console de part et d’autre peut être raidi
par des nervures transversales éventuellement précontraintes ou par des bracons. Il est
possible d’atteindre des largeurs de l’ordre de 30 m.
ponts de confédération

Construction en encorbellement
Ponts suspondus:
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Viaduc de Chavanon, trois raisons fondamentales
ont nécessité l’exécution d’un tablier à grande rigidité
propre de torsion :
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– absence de connexion entre les pylônes et le
tablier qui file sur 360 m entre les culées sur lesquelles
il est encastré vis à vis de la torsion.

viaduc du chavanon
Exemple d’étude LE VIADUC DE MILLAU:
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de travaux, est mis en service à partir
de décembre 2004. Ce viaduc est le plus
haut du monde mais également une
formidable construction.
DESCRIPTION DE L'OUVRAGE:
Le viaduc est un pont à haubans de 2 460 mètres de longueur. Il traverse la vallée du Tarn à
près de 270 m de hauteur au-dessus de la rivière. Son tablier de 32 mètres de large accueille une
autoroute de 2 fois 2 voies et deux voies de secours.
Il est maintenu par sept piles prolongées chacune
par un pylône de 87 m de hauteur auquel sont
arrimées 11 paires de haubans.
Le pont a un rayon de courbure de 20 km.
Des structures de béton assurent l’appui du tablier
à la terre ferme sur le Causse du Larzac d’un côté
et le Causse rouge de l’autre.
L’ouvrage est actuellement le pont le plus haut
du monde avec l'ensemble pile-pylône le plus haut
au monde (P2 : 343 m).
 Il possède aussi le tablier haubané le plus long au monde (2 460 mètres).
 Il est composé de piles minces et dédoublées sur leur partie supérieure et d’un tablier métallique
très fin avec seulement sept points d’appui au sol.
FONDATIONS ET SEMELLES:
 Les semelles présentent une largeur de 17 mètres
et une longueur de 24,5 mètres pour une épaisseur
variable entre 3 et 5 m. La durée de bétonnage a pu
atteindre jusqu’à trente heures.
DESCRIPTIF DES PILES:
 Les piles ont été dimensionnées pour résister,
aux charges verticales apportées par le tablier,
aux déplacements de leur tête sous les effets de
dilatation thermique du tablier et aux effets du vent.
Dans le sens transversal, la largeur de la pile varie
paraboliquement de 27 m à la base à 10 m au sommet,
pour la pile P2, la plus haute. Monolithiques à leur base,
elles sont dédoublées sur les 90 mètres supérieurs.

1
5

2

6
3
7

Il contient 7 piles.

4
LE TABLIER:
La longueur totale du tablier est de 2 460 m. Le poids total d'acier dépasse les 36 000 tonnes soit
environ quatre fois celui de la tour Eiffel (dont le poids total est de 10 100 tonnes).
• L’objectif des systèmes constructifs:
Ces systèmes répondent à diverse fonctions du bâtiment selon les interdépendances
entre exigences attendues selon leurs natures ,leurs échelles et leurs durées.

•

Fonctions du systèmes:

1) assurer la sécurité (la stabilité, feu et utilisation ) résistances mécaniques et
stabilité, sécurité incendie et sécurité d’ d’utilisation (chutes ,chocs, fluides)
2) Préserver la santé et assurer le confort « environnement intérieure »
3) Aspect physiques et dynamiques :hygiène – santé- confort (aspect
hygrométriques, olfactifs, visuels, acoustiques).
4) Assurer l’usage : commodités, utilisations, flexibilité des locaux et
équipements, adaptabilité et flexibilité du bâtiment….
** Les éléments horizontaux :
Zone comprimée et Zone tendue.
1. Encastrement à une extrémité
(Console).
2. Poutre sur deux appuis.
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Flexion :

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  • 1. Les systèmes constructifs Dans tout processus de structuration de construction le choix du système de structure à utiliser est tout aussi important que les autres phases ou parties de la construction . Le type de structure choisie doit être compatible avec la nature , la forme ,le coté économique , la destination et les condition de la construction. On site 6 systèmes constructifs: 4)Le système constructif portique: Un portique est par définition, un système constructif composé d'un ensemble d'éléments linéaires horizontaux (poutres ou traverses) et verticaux (poteaux ou montants). Le portique peut être posé simplement sur le sol ou complètement encastré au niveau des fondations. Les points de jonction des poteaux et des poutres sot appelés les nœuds. La zone nodale (nœud) représente alors le point le plus critique du portique.
  • 2. Les différants types de la portiques: 1- Portiques encastrés : La rigidification des liaisons permet de réduire les déformations de la structure. Ces portiques seront donc utilisés en lieu et place des ossatures poteaux/poutres articulées.
  • 3. • 2- Portique à deux articulations : Il s’agit d’éléments de structures plus souples que dans l’exemple précédent.Cette souplesse se paye en retour par une moins grande résistance aux charges que pour les portiques encastrés, ainsi que par des portées légèrement plus courtes. 3- Portiques à trois articulations : Ce sont des éléments de structure dérivés des précédents auxquels on a ajouté une articulation située généralement au milieu de la poutre haute. Les portiques à trois articulations bénéficient d’une souplesse maximale qui leur permet, par des déformations angulaires.
  • 4. les types du système portique
  • 5. quand on utilise le béton armé dans les portiques? Dans des portiques de hauteur allant jusqu'à 20-25 étages (on a des cas exceptionnels de plus de 200 m). les zones d'utilisation de matériaux entre le béton armé et l'acier sont dictées par le poids des éléments et de la structure qui revient sur le massif de fondations. Au delà de 25 étages, ce poids pour le cas de structure en béton armé, devient excessivement grand, nécessitant d'immenses fondations. La légèreté aussi rend les constructions instables vis-à-vis des charges latérales (soucis primordial des structures de grande hauteur). Cette constatation nous incite à envisager l'idée de structures où chacun des matériaux apporte ce qu'il a possède de mieux dans La résistance et la stabilité des structures. *Aussi on réalise en béton préfabriqué les constructions à portique, avec colonnes et poutres de toiture, ou avec dalle alvéolée. Elles sont majoritairement utilisées pour des halls de stockage et des bâtiments industriels. • Champs d’application: L’articulation située à la clé du portique (en tête) est amener à se soulever ou à s’abaisser. Ce comportement mécanique rend les portiques à trois articulations impropres à une utilisation en structure porteuse de plancher d’étage. En revanche, ils sont souvent employés comme éléments d’ossature principale dans les constructions telles les halles d’usine ou les entrepôts à simple rezde-chaussée. Il présentent l’avantage d’être préfabriqués sur le chantier ou en usine .
  • 6. à 3 articulations à 2 articulations
  • 7. 5)Le système constructif Grande portée: La portée: Garage de parking
  • 8. • LA GRANDE PORTÉE La recherche de plus de portée est un des problèmes de structure et de conception des systèmes structuraux des constructions de grandes portée. Dans les éléments d'allure horizontale, c'est le phénomène de flexion qui domine le comportement structural sous l'effet de charges et surcharges verticales. Cette sollicitation de flexion laisse apparaître sur la section de l'élément fléchi des contraintes de traction (étirement) des fibres inférieures et des contraintes de compression (écrasement) des fibres supérieures. On a souvent remarqué le bon comportement de la plupart des matériaux vis-à-vis des efforts de compression, alors que pour la traction les choses sont presque totalement différentes. Il est donc aisé de transmettre les charges et les surcharges de haut en bas (vers le soi par exemple), il est au contraire beaucoup plus difficile si cette transmission est horizontalement de gauche à droite ou vice versa. C'est dans cette constatation que se résume le problème de portée dans les structures des différentes constructions. Différents systèmes structuraux se sont développés pour répondre à cette exigence architecturale et structurale. Des poutres de formes diverses sont utilisée ainsi que des arcs, des formes courbes, ... etc.
  • 9. Les types de béton utilisés dans les G.P: - Le béton précontraint. - Les bétons spéciaux: B.H.P, B.F.U.P, béton célulaire Champs d’applications:  Les ouvrages d’art.  Les halls d’expositions.  Théâtres.
  • 10. Exemples des grandes portées –LES PONTS-: • C’est dans le domaine des ponts, ouvrages d’art par excellence, que les ingénieurs et architectes ont appliqué leurs connaissances avec la plus grande créativité, en développant des techniques audacieuses, originales, qui ont permis la réalisation d'ouvrages exceptionnels par leurs portées, leurs hauteurs ou leurs procédés de construction. C'est aussi dans ce domaine que les architectes et les ingénieurs ont pu le mieux exprimer leurs complémentarités. Au fil des années, les progrès des matériaux et notamment le béton armé et le béton précontraint, l'évolution des exigences et des moyens de calcul, les nouvelles méthodes de mise en œuvre ont apporté des changements profonds auxquels les constructeurs français ont largement contribué. Le viaduc de Millau
  • 11. Le pont sur l’Elorn Le pont de Normandie
  • 12. • Les éléments constitutifs du pont Quelle que soit leur application : pont-route, pont-rail, pont-canal, passerelle piéton , ou autre, les ponts sont constitués de deux éléments principaux : – le TABLIER : partie sensiblement horizontal e de l'ouvrage qui assure le franchissement, – les APPUIS qui peuvent avoir des configuration s très variées : voiles, poteaux et chevêtres, piles, pylônes, culées, piles-culées, piédroits… • Ponts en béton précontraint construits en encorbellement Pour des portées supérieures à 70 m, on a recours à un tablier de hauteur variable plus délicat à construire mais, plus économique et plus esthétique. Il peut être encastré sur les piles (encastrement total) ou simplement posé sur une file d’appareils d’appui (appuis simples). Transversalement le tablier est souvent un caisson unicellulaire, le hourdis supérieur débordant en console de part et d’autre peut être raidi par des nervures transversales éventuellement précontraintes ou par des bracons. Il est possible d’atteindre des largeurs de l’ordre de 30 m.
  • 14. Ponts suspondus: Dans une conception plus récente adoptée pour le Viaduc de Chavanon, trois raisons fondamentales ont nécessité l’exécution d’un tablier à grande rigidité propre de torsion : – le choix pour des raisons esthétiques d’une suspension axiale, – une grande largeur de tablier : 22 m, – absence de connexion entre les pylônes et le tablier qui file sur 360 m entre les culées sur lesquelles il est encastré vis à vis de la torsion. viaduc du chavanon
  • 15. Exemple d’étude LE VIADUC DE MILLAU: Le Viaduc de Millau, après trois ans de travaux, est mis en service à partir de décembre 2004. Ce viaduc est le plus haut du monde mais également une formidable construction.
  • 16. DESCRIPTION DE L'OUVRAGE: Le viaduc est un pont à haubans de 2 460 mètres de longueur. Il traverse la vallée du Tarn à près de 270 m de hauteur au-dessus de la rivière. Son tablier de 32 mètres de large accueille une autoroute de 2 fois 2 voies et deux voies de secours. Il est maintenu par sept piles prolongées chacune par un pylône de 87 m de hauteur auquel sont arrimées 11 paires de haubans. Le pont a un rayon de courbure de 20 km. Des structures de béton assurent l’appui du tablier à la terre ferme sur le Causse du Larzac d’un côté et le Causse rouge de l’autre. L’ouvrage est actuellement le pont le plus haut du monde avec l'ensemble pile-pylône le plus haut au monde (P2 : 343 m).
  • 17.  Il possède aussi le tablier haubané le plus long au monde (2 460 mètres).  Il est composé de piles minces et dédoublées sur leur partie supérieure et d’un tablier métallique très fin avec seulement sept points d’appui au sol. FONDATIONS ET SEMELLES:  Les semelles présentent une largeur de 17 mètres et une longueur de 24,5 mètres pour une épaisseur variable entre 3 et 5 m. La durée de bétonnage a pu atteindre jusqu’à trente heures. DESCRIPTIF DES PILES:  Les piles ont été dimensionnées pour résister, aux charges verticales apportées par le tablier, aux déplacements de leur tête sous les effets de dilatation thermique du tablier et aux effets du vent. Dans le sens transversal, la largeur de la pile varie paraboliquement de 27 m à la base à 10 m au sommet, pour la pile P2, la plus haute. Monolithiques à leur base, elles sont dédoublées sur les 90 mètres supérieurs. 1 5 2 6 3 7 Il contient 7 piles. 4
  • 18. LE TABLIER: La longueur totale du tablier est de 2 460 m. Le poids total d'acier dépasse les 36 000 tonnes soit environ quatre fois celui de la tour Eiffel (dont le poids total est de 10 100 tonnes).
  • 19.
  • 20. • L’objectif des systèmes constructifs: Ces systèmes répondent à diverse fonctions du bâtiment selon les interdépendances entre exigences attendues selon leurs natures ,leurs échelles et leurs durées. • Fonctions du systèmes: 1) assurer la sécurité (la stabilité, feu et utilisation ) résistances mécaniques et stabilité, sécurité incendie et sécurité d’ d’utilisation (chutes ,chocs, fluides) 2) Préserver la santé et assurer le confort « environnement intérieure » 3) Aspect physiques et dynamiques :hygiène – santé- confort (aspect hygrométriques, olfactifs, visuels, acoustiques). 4) Assurer l’usage : commodités, utilisations, flexibilité des locaux et équipements, adaptabilité et flexibilité du bâtiment….
  • 21. ** Les éléments horizontaux : Zone comprimée et Zone tendue. 1. Encastrement à une extrémité (Console). 2. Poutre sur deux appuis. 3 . Poutre à une extrémité encastrée, l’autre sur appui simple. 4. Poutre avec encastrement à chaque extrémité. Flexion : 21