Structures et descente de charges

Introduction

Un bâtiment doit transmettre au sol l'ensemble des charges qu'il subit sans déformation excessive ni ruine. L'étude des structures porteuses et de la descente de charges permet de dimensionner les éléments (poteaux, poutres, murs, fondations).

Typologie des charges (Eurocode 0 et 1)

• Charges permanentes G : poids propre de la structure, cloisons, revêtements, équipements fixes ($\approx 25\ \text{kN/m}^3$ pour le béton armé).
• Charges d'exploitation Q : usage prévu — logement 1,5 kN/m², bureaux 2,5 kN/m², commerce 5 kN/m², parking 2,5 kN/m² (NF EN 1991-1-1).
• Charges climatiques : neige (S, EC1-3), vent (W, EC1-4), variables selon la région.
• Actions accidentelles : séisme (EC8), explosion, choc.

Combinaisons d'actions

À l'ELU (État Limite Ultime, rupture) :

$$1{,}35\,G + 1{,}5\,Q$$

À l'ELS (État Limite de Service, déformations, fissuration) :

$$G + Q$$

Cheminement des charges

Le principe : toute charge appliquée en haut de la structure doit trouver un chemin continu jusqu'au sol.

Plancher → poutres → poteaux ou murs → fondations → sol.

Chaque élément récupère les charges des surfaces qu'il « voit » (surface d'influence).

Éléments porteurs

Élément	Fonction	Matériau courant
Poteau	Reprend les charges verticales concentrées	Béton armé, acier
Poutre	Transmet les charges horizontales aux poteaux	BA, acier, bois lamellé-collé
Voile / mur porteur	Élément vertical continu	BA, maçonnerie
Dalle	Plancher horizontal	BA, plancher collaborant
Fondation	Répartit au sol	Semelle filante, isolée, radier, pieux

Exemple de descente de charges

Un poteau de RDC qui supporte 3 étages (dalle BA 20 cm + cloisons + exploitation logement) :

• Dalle : $0{,}20 \times 25 = 5{,}0\ \text{kN/m}^2$
• Cloisons + revêtements : $1{,}5\ \text{kN/m}^2$
• Exploitation Q : $1{,}5\ \text{kN/m}^2$
• Surface d'influence : $4 \times 5 = 20\ \text{m}^2$

Charge par étage (ELU) : $(1{,}35 \times 6{,}5 + 1{,}5 \times 1{,}5) \times 20 = 220{,}5\ \text{kN}$. Sur 3 étages : $\approx 661\ \text{kN}$ + poids propre du poteau ($\approx 20\ \text{kN}$) → dimensionnement requis pour ~680 kN.

Fondations

• Semelle isolée sous poteau, filante sous mur, radier si sol médiocre.
• Contrainte admissible du sol $\sigma_{adm}$ donnée par l'étude géotechnique (mission G2, norme NF P 94-500).
• Dimensionnement : $A_{semelle} \geq N_{ELS}/\sigma_{adm}$.