Cours bâtiment en PDF : fondamentaux, phases et dimensionnement des fondations

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Le terme bâtiment désigne une construction fermée abritant des êtres vivants, distincte des édifices (hangars, stèles, ouvrages d'art). Professionnellement, il englobe le secteur chargé de la projection, conception, réalisation et gestion des constructions, intégré au BTPH (Bâtiment, Travaux Publics et Hydraulique). Trois disciplines clés s'articulent :

L'architecture façonne la forme globale et l'aménagement.
Le génie civil assure la stabilité via le dimensionnement structurel.
L'urbanisme organise l'implantation des constructions à l'échelle urbaine et leurs raccordements aux réseaux (VRD, eau, électricité).

Les Spécialités dans le Bâtiment : Architecture, Génie Civil et Entreprise

Architecture : Gabarit et Fonctions

L'architecte définit un bâtiment par son gabarit (hauteur) et sa fonction :

R+5 : Rez-de-chaussée habitable + 5 étages habitables.
C+5 : Rez-de-chaussée commercial + 5 étages habitables.
SS/R+5 : Sous-sol + rez-de-chaussée + 5 étages.
Entre sol/R+5 : Niveau semi-enterré accessible extérieurement.

Génie Civil : Infrastructure vs Superstructure

L'ingénieur en génie civil divise le bâtiment en deux parties :

Infrastructure : Parties sous le niveau d'encastrement (fondations, amorces de poteaux, voiles périphériques).
Superstructure : Parties au-dessus du niveau d'encastrement (poteaux, poutres, planchers).

Entreprise : Gros Œuvre et Corps d'État Secondaires

Lors de la réalisation, le bâtiment est scindé en deux lots :

Gros œuvre (GO) : Terrassement, infrastructure, structure, maçonnerie.
Corps d'État secondaires (CES) : Revêtements, étanchéité, électricité, plomberie, menuiserie.

Les Phases de Réalisation d'un Projet de Bâtiment

Principaux Intervenants

Maître d'ouvrage : Demandeur et ordonnateur du projet (rôle administratif).
Architecte : Concepteur des plans, garant du respect des normes d'urbanisme.
Ingénieur en génie civil : Responsable de la stabilité, qualité des travaux et organisation du chantier.

Plans d'Urbanisme Clés

PDAU (Plan Directeur d'Aménagement et d'Urbanisme) : Projet urbain à 25 ans.
POS (Plans d'Occupation des Sols) : Règles de construction par zone (alignement, gabarit).
Permis de Lotir : Détail d'une division parcellaire réglementée.

Missions de l'Ingénieur en Génie Civil

Dimensionnement des fondations et éléments structurels.
Vérification de la stabilité (sismique, vent).
Élaboration des dossiers d'exécution (plans techniques).
Suivi des travaux de réalisation.

L'Infrastructure : Définition et Éléments Clés

Définition Technique

L'infrastructure regroupe les parties situées sous le niveau d'encastrement :

Fondations
Amorces de poteaux et voiles
Voile périphérique (optionnel)
Longrines (solidarisation des appuis)

Conditions de Stabilité (RPA 99/2003)

Former un ensemble rigide et résistant.
S'appuyer sur des sols compacts et homogènes (hors eau).
Transmettre charges verticales (poids propre, exploitation) et horizontales (sismiques, vent).
Limiter les tassements différentiels.
Utiliser un système de fondation homogène par bloc.

Les Systèmes de Fondation : Types et Critères de Choix

Classification par Profondeur

Type	Profondeur (H/B)	Exemples
Superficielles	H/B < 5, H ≤ 3 m	Semelles isolées, radiers
Semi-profondes	H/B > 5, 3 m < H < 6 m	Puits armés
Profondes	H/B > 6, H > 6 m	Pieux battus ou forés
Spéciales	H/B > 10	Parois moulées, barrettes

Critères de Choix

Nature du sol :
- Lithologie (couches géologiques).
- Caractéristiques physiques (poids volumique, teneur en eau).
- Propriétés mécaniques (cohésion, angle de frottement).
Charges à transmettre :
- Charges verticales (D.T.R. BC 2.2).
- Charges sismiques (RPA 99).
- Charges vent/neige (RNV 1999).
Coût d'exécution : Privilégier la solution la plus simple et économique.

Dimensionnement et Ferraillage des Semelles Isolées

Types de Semelles

Centrées : Charge verticale alignée avec le centre de gravité.
Excentrées : Charge décalée (nécessite une poutre de redressement).
Jumelées : Semelle commune pour deux poteaux (joint de dilatation).

Méthodes de Calcul

Méthode des Consoles :
$M = R \cdot \frac{(A - a)^{2}}{8} (sens A)$
Méthode des Bielles (réponse uniforme du sol) :
$A_{c} = \frac{N \cdot (A - a)}{8 \cdot h \cdot f_{e} / γ_{s}} (section d’acier en cm²)$

Combinaisons de Charges

$1.35 G + 1.5 Q$
1.35G+1.5Q
$G + Q + E$
$G + Q + E$ (sismique)
$0.8 G \pm E$
$0.8 G \pm E$ (vérification renversement)

Cas Pratiques de Dimensionnement

Exercice 1 : Semelle Centrée

Données :
$N_{G} = 300 KN$ $N_{Q} = 80 KN$ $σ_{s} = 200 KN/m²$
Solution :
$B = 1.10 m, A = 1.65 m, h_{t} = 35 cm$
Ferraillage (bielles) :
$A_{c, total} = 7.86 cm²$

Exercice 2 : Semelle avec Moments

Données : Charges sismiques
$M_{E A} = 50 KN.m$
Méthode : Résolution d'équation cubique par Cardan pour
$B \geq 1.15 m$

Semelles sur Gros Béton

Utilisées en sol faible portance.
Conditions :
- Débord
  $D = hauteur du gros b \overset{ˊ}{e} ton$
- Chevaux en acier (
  $4 cm²/ml$
- Contrainte admissible :
  $300 KN/m²$

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Normes techniques algériennes (RPA 99, CBA 93).
Exemples complets de calcul de ferraillage.
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25 pages de contenu technique validé.
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Références réglementaires (D.T.R., IANOR).

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Conclusion

L'infrastructure et les fondations sont la clé de voûte de toute construction, garantissant sa stabilité et durabilité. Une conception rigoureuse, adaptée à la nature du sol et aux charges, est indispensable pour éviter les tassements différentiels ou les ruptures. Ce guide synthétise les bonnes pratiques du génie civil, des définitions fondamentales aux méthodes de dimensionnement avancées. Pour approfondir, téléchargez le document complet incluant normes, exemples et schémas techniques.