Le chaînage est un système de renforcement structurel composé d’armatures, généralement en acier, intégrées dans les éléments clés de la construction tels que les murs, les dalles, les fondations et les façades. Il est conçu pour renforcer les structures qui ne sont pas initialement prévues pour résister à des événements accidentels tels que les tremblements de terre, les inondations, les incendies ou les erreurs humaines.
En cas de dommages localisés, comme des fissures ou des déformations, le chaînage redirige les charges vers des zones intactes de la structure, évitant ainsi un effondrement total et permettant de réaliser les réparations nécessaires.
Traditionnellement, les chaînages étaient constitués d’une chaîne métallique intégrée dans la structure du bâtiment, d’où leur nom. Ils sont essentiels pour le renforcement de la structure, surtout au niveau des planchers. Pour être efficaces, il est crucial que l’acier soit continu à travers les différents points de la structure et entre les différents niveaux du bâtiment.
Il existe deux types principaux de chaînage en construction : le chaînage horizontal, utilisé principalement dans les murs et les dalles, et le chaînage vertical, placé dans les coins et les piliers des structures. Chacun a des applications spécifiques et offre des avantages uniques.
Le chaînage en béton, tel que spécifié par l'Eurocode 2, est un aspect crucial pour la sécurité et la stabilité des structures. Ce code de construction européen (EC) établit des règles strictes pour garantir que les bâtiments puissent résister aux actions accidentelles en utilisant des systèmes de chaînage appropriés.
L'Eurocode 2 stipule que les structures qui ne sont pas conçues pour résister aux actions accidentelles doivent être équipées d'un système de chaînage approprié. Ce système doit empêcher l'effondrement progressif en fournissant des chemins de charge alternatifs après un dommage localisé. En d'autres termes, si une partie de la structure subit des dégâts, le chaînage doit redistribuer les charges vers les parties intactes pour éviter un effondrement total.
En suivant ces directives, les ingénieurs et les constructeurs peuvent s'assurer que les bâtiments restent stables et sécurisés, même en cas de dommages localisés.
L'Eurocode 2 recommande l'utilisation de différents types de chaînage pour assurer la stabilité des structures :
Dans le cas où un bâtiment est segmenté en sections autonomes par des joints de dilatation, il est impératif que chaque section soit dotée de son propre chaînage. Cette disposition garantit que chaque segment du bâtiment est capable de résister de manière autonome aux charges et forces qui lui sont imposées, tout en absorbant les variations dimensionnelles provoquées par les fluctuations de température. De cette façon, chaque partie du bâtiment préserve sa stabilité structurelle.
Lors de la conception des chaînages, il est crucial que les armatures soient capables de supporter les forces de traction définies par l'Eurocode 2. Les renforts doivent être conçus pour agir à leur résistance caractéristique afin d'assurer la robustesse et la stabilité de la structure.
EC 2 permet également que les armatures déjà prévues pour d'autres usages dans les éléments structurels, tels que les poteaux, les murs, les poutres et les planchers, soient utilisées comme partie intégrante du système de chaînage. Cette approche optimise l'utilisation des matériaux disponibles et assure une efficacité maximale dans le renforcement structurel. En intégrant les armatures existantes dans le système de chaînage, les ingénieurs peuvent garantir que chaque élément contribue à la stabilité globale de la structure.
L’Eurocode 2 définit des exigences précises pour le chaînage des structures en béton armé. Ces impératifs sont essentielles pour garantir la stabilité et la sécurité des constructions. Voici les exigences minimales requises pour les différents types de chaînage lorsqu’on utilise des aciers de type B500, employés dans les cas de portées courantes avoisinant les 4,5 mètres.
Chaînage périphérique : La section d’acier minimale (As) doit être de 1,4 cm². Ce type de chaînage peut inclure des aciers positionnés jusqu’à 1,2 mètre de la façade.
Chaînage interne : Avec une section d’acier minimale identique de 1,4 cm², ce chaînage assure la continuité verticale de la structure, s’étendant jusqu’à 0,5 mètre au-dessous et au-dessus des planchers.
Chaînage de poteau : Pour les poteaux de rive, la section d’acier minimale est portée à 3 cm². Les poteaux d’angle, quant à eux, doivent être liés dans les deux directions. Le chaînage périphérique peut être utilisé pour renforcer cette liaison, assurant une meilleure répartition des contraintes aux intersections.
Chaînage de mur ou voile : Pour les murs et voiles périphériques, la section d’acier minimale est de 3 cm² par mètre linéaire (As/m). Les aciers des dalles ancrés sur appui sont généralement suffisants pour répondre à cette exigence.
La section transversale de 1,4 cm² s’impose comme une norme récurrente pour divers types de chaînages, notamment ceux des poteaux. Ces derniers sont généralement renforcés par une barre en forme de boucle entourant le poteau, offrant deux segments porteurs de 1,4 cm² chacun.
Pour atteindre cette section nominale As, on peut utiliser une barre HA 14, qui est une barre de haute adhérence avec un diamètre de 14 mm, ce qui équivaut à une section As de 1,54 cm². Alternativement, cette même section peut être obtenue avec deux barres HA de 10 mm de diamètre ou quatre barres HA de 8 mm de diamètre.
Il est important de noter que ces valeurs sont des minimums et peuvent être ajustées en fonction des spécificités de chaque projet. L’ancrage des aciers doit être réalisé conformément aux prescriptions de l’Eurocode pour assurer une bonne transmission des efforts entre les différents éléments structuraux.
Les directives professionnelles en France tendent à être moins exigeantes concernant ces normes, offrant ainsi une certaine flexibilité dans l’application des sections minimales de chaînage. Cette flexibilité est particulièrement notable en ce qui concerne les règles relatives aux chaînages verticaux : en effet, sauf dans le cas de l’utilisation de panneaux préfabriqués, il n’est pas nécessaire d’intégrer des chaînages verticaux à chaque étage. Il suffit qu’ils soient présents au niveau supérieur, là où deux murs extérieurs se rencontrent.
La forme des chaînages varie selon leur application et les besoins spécifiques de la construction.
Les chaînages peuvent être de type monobare, utilisant une seule barre d’acier, particulièrement adaptée pour les chaînages horizontaux simples. Pour des configurations plus complexes, on utilise des cages de ferraillage, qui peuvent être ouvertes, prenant la forme d'un V inversé, ou fermées, sous forme de rectangles, carrés ou triangles. Ces cages de ferraillage sont spécialement conçues pour envelopper et renforcer les angles et les jonctions de la structure.
Dans certains cas, les chaînages sont intégrés aux éléments porteurs existants, comme les poutres ou les dalles. Cette intégration permet de lier ces éléments porteurs au reste de la structure, assurant une meilleure cohésion et une répartition uniforme des forces.
Pour garantir la continuité des chaînages aux intersections structurelles, deux méthodes principales sont utilisées. La technique du recouvrement consiste à superposer les armatures l'une sur l'autre avec une longueur de recouvrement minimale équivalente à 50 fois le diamètre de l’armature. Cette méthode est particulièrement efficace pour les chaînages en forme de V inversé.
L’autre méthode utilise des barres éclisses, qui sont des barres supplémentaires chevauchant les chaînages existants pour assurer leur connexion. Lorsqu'ils forment un angle, des barres en forme d’équerre sont utilisées pour maintenir la continuité. Ces barres sont conçues pour s'adapter aux angles de la structure.
Lorsque des chaînages se terminent perpendiculairement à un autre chaînage, ils doivent être bouclés autour ou prolongés au-delà du chaînage perpendiculaire pour assurer un ancrage solide et une transmission efficace des forces.
Pour assurer un chaînage efficace aux extrémités, les dalles doivent avoir leurs armatures inférieures ancrées sur les appuis, avec l'ajout de chapeaux pour augmenter la longueur d’ancrage, ce qui est généralement suffisant pour remplir la fonction de chaînage de façade. De même, pour les poutres, l’ancrage des armatures inférieures sur les appuis, accompagné de chapeaux de longueur minimale, assure habituellement la fonction de chaînage de poteau.
Quant aux appuis intermédiaires, la continuité du chaînage intérieur est maintenue par le recouvrement partiel des armatures inférieures, permettant une jonction efficace entre les segments d’armature. L’ajout de chapeaux, le cas échéant, garantit une continuité sans faille, ces chapeaux fonctionnant comme des barres éclisses pour assurer une solidité optimale.
Le béton utilisé pour remplir les chaînages doit répondre à des critères de résistance à la compression classe C20/25, d’affaissement classe structurale S4, et la taille des granulats ne doit pas excéder douze millimètres. Respecter ces spécifications est fondamental pour la durabilité et la sécurité de la construction.
Conformément à la norme NF DTU 20.1, les murs porteurs doivent être renforcés par des chaînages en béton armé, installés de manière stratégique pour assurer la stabilité et l'intégrité de la construction.
Les chaînages horizontaux doivent être placés à la base du rez-de-chaussée, à chaque niveau de plancher, et en haut des murs non soutenus, formant ainsi une ceinture continue et fermée autour de la structure. Ils doivent être positionnés à intervalles réguliers ne dépassant pas quatre mètres, garantissant une liaison efficace entre les façades et les murs de refend. Pour les murs de combles d’une hauteur supérieure à 60 cm, les mêmes exigences s'appliquent. La section transversale du béton utilisé pour ces chaînages doit être adaptée et limitée, notamment pour les façades, afin d’assurer une solidité optimale sans surcharge excessive de la structure.
Lorsque les planchers ne sont pas en béton armé, mais sont constitués de bois, de métal ou de certains types de béton précontraint sans armatures saillantes, des chaînages horizontaux plats peuvent être utilisés. La hauteur de ces chaînages est déterminée par celle du plancher correspondant, garantissant que la structure résiste aux forces latérales et permet une répartition uniforme des charges.
Pour assurer la solidité de la structure, il est essentiel de construire un chaînage en béton armé s'étendant sur toute la largeur du mur, positionné à la base du rez-de-chaussée ou intégré au dallage. Ce chaînage doit être exposé à l’air et placé au moins 5 cm au-dessus du niveau du sol fini, éliminant ainsi le besoin d’une barrière anti-capillarité. Cette méthode n’est pas applicable si des planelles sont présentes dans la construction. Pour les murs se terminant librement en hauteur, des chaînages horizontaux ou inclinés sont nécessaires pour les entourer de manière sécuritaire. Ces chaînages doivent rester continus et ne pas être interrompus, même pour créer des ouvertures, afin de maintenir l’intégrité structurale de l’ensemble.
Les chaînages horizontaux dans les structures de maçonnerie porteuse doivent être mis en place :
À la base des murs, au niveau du plancher du rez-de-chaussée ou du dallage, qu’ils soient attachés aux murs ou non.
À chaque niveau de l’édifice, alignés avec les planchers, en haut des murs porteurs, y compris les murs de façade, de contreventement ou de refend, pour entourer le plancher en béton et garantir son intégrité structurelle à chaque étage.
Au sommet des murs libres, comme les pignons, et cette exigence s’étend également aux murs de grenier qui dépassent 0,60 mètre de hauteur.
Ces chaînages doivent former une structure continue et fermée, sans interruption, même pour l’aménagement d’ouvertures. Ils doivent également être connectés aux chaînages verticaux présents dans les murs porteurs. Les armatures de continuité, façonnées en forme de U ou d’équerre, doivent avoir une longueur de recouvrement d’au moins 50 fois leur diamètre. La section minimale des armatures longitudinales doit être de 1,50 cm² pour des armatures en acier à haute adhérence avec une limite d’élasticité de 500 MPa, ce qui correspond à deux barres HA 10.
Pour les murs de façade porteurs en maçonnerie, la largeur minimale de la zone d’appui du plancher, incluant le chaînage, doit être égale aux deux tiers de l’épaisseur brute du mur. Par exemple, pour des blocs de 20 cm d’épaisseur avec une planelle de 20 cm de hauteur et 5 cm d’épaisseur, une section de 1,50 cm² est adéquate. Il est préférable de réaliser les chaînages horizontaux en utilisant des planelles ou des blocs en U. Au niveau des appuis de plancher, l’utilisation d’une planelle est courante car elle facilite la mise en œuvre, offre une surface uniforme pour l’enduit et réduit les ponts thermiques. Pour les planchers-terrasses en béton armé, la section minimale des armatures longitudinales des chaînages doit être de 3,08 cm², soit le double de celle requise pour les autres planchers, avec des armatures en acier à haute adhérence et une limite d’élasticité de 500 MPa (4 HA 10, par exemple).
Il est crucial de s’assurer que ces armatures sont correctement intégrées dès le début de la construction, car le scellement chimique n’est pas une solution viable en cas d’oubli des armatures de chaînage.
Les chaînages verticaux renforcent la maçonnerie en association avec les chaînages horizontaux et préviennent le soulèvement aux jonctions des dalles de béton. Contrairement aux poteaux qui supportent des charges verticales et aux poutres qui résistent à la flexion, les chaînages verticaux unifient la structure, assurant sa stabilité et sa cohésion.
Les directives détaillées sur la mise en place et les spécifications des chaînages verticaux, selon la norme NF DTU 20.1, assurent que la structure est renforcée de manière optimale, garantissant stabilité, sécurité et durabilité.
Selon la norme NF DTU 20.1, il est impératif d’installer des chaînages verticaux en béton dans certaines conditions pour renforcer les murs porteurs en maçonnerie. Ces chaînages sont nécessaires lorsque les murs sont construits avec des matériaux spécifiques, tels que des briques de terre cuite ou des blocs de béton divers.
Dans les régions sujettes aux tremblements de terre, il est crucial de se conformer aux normes sismiques pour l’installation des chaînages. Ces renforcements doivent être positionnés aux angles, tant à l’extérieur qu’à l’intérieur des bâtiments, pour garantir une meilleure résistance structurelle. Ils doivent également être placés de chaque côté des joints de dilatation pour permettre au bâtiment de s’adapter aux mouvements naturels sans compromettre son intégrité.
Il est recommandé d’espacer les chaînages verticaux de manière régulière, sans dépasser huit mètres entre eux, afin d’assurer une distribution uniforme du renforcement le long des murs. Aux intersections des murs formant un T, des chaînages sont nécessaires à moins que des méthodes de liaison spécifiques ne soient mises en œuvre.
Les chaînages verticaux doivent également être installés sous les points d’appui des éléments structuraux, comme les poutres et les linteaux, pour répartir correctement les charges. De plus, ils sont requis de chaque côté des ouvertures larges et hautes pour maintenir la stabilité autour de ces zones potentiellement vulnérables. Lorsque deux chaînages se trouvent à une distance inférieure à un mètre vingt, il est permis de n’en conserver qu’un seul pour éviter la redondance, tout en privilégiant ceux qui offrent le plus de support structurel.
Pour les murs porteurs, il est nécessaire d’installer des chaînages verticaux aux angles, tant extérieurs qu’intérieurs, ainsi que de chaque côté des joints de dilatation pour assurer la stabilité du bâtiment. Ces chaînages doivent être espacés de manière à ne pas excéder huit mètres entre eux, et doivent être présents à l’intersection des murs en T, surtout en l’absence de liaison mécanique entre les murs.
Ces chaînages doivent former une continuité entre les niveaux, reliant les chaînages horizontaux des fondations jusqu’au sommet du bâtiment. Ils doivent être solidement ancrés, que ce soit dans les chaînages horizontaux, les chaînages verticaux inférieurs, ou dans des éléments structurels comme les poutres ou les poteaux.
Il est également important de positionner des chaînages verticaux sous les points d’appui des éléments structuraux et autour des grandes ouvertures, celles dont la largeur est égale ou supérieure à 2,40 mètres et la hauteur correspond au moins aux deux tiers de la hauteur libre du mur ou à 1,80 mètre. Si deux chaînages se trouvent à moins de 1,20 mètre l’un de l’autre, il est possible de n’en garder qu’un seul, en respectant un ordre de priorité défini par les normes.
La section minimale recommandée pour les chaînages verticaux est de dix centimètres, que ce soit en forme carrée ou circulaire. Les armatures en acier, avec une adhérence élevée et une limite d’élasticité de 500 MPa, doivent avoir une section d’au moins 1,50 cm². Pour garantir la solidité de l’ensemble, il est essentiel que les armatures soient continues à travers tous les niveaux du bâtiment, en respectant les longueurs d’ancrage et de recouvrement nécessaires. Avant de procéder à la maçonnerie, il faut s’assurer que les aciers dépassent suffisamment du niveau inférieur.
Lors de la réalisation des chaînages, il est préférable d’utiliser des blocs spéciaux équipés d’une alvéole adaptée à la forme des armatures. Pour les chaînages comportant quatre armatures longitudinales, une alvéole d’au moins quinze centimètres est requise pour un positionnement correct et un coulage efficace du béton. Cette méthode assure non seulement la cohérence structurelle mais aussi une surface uniforme pour l’application des enduits.
Le chaînage des pignons est une technique de renforcement structurel essentielle pour assurer la stabilité des murs pignons. Ce chaînage doit avoir une hauteur minimale de 10 cm et peut être réalisé en utilisant des blocs en forme de U, similaires à ceux employés pour les chaînages horizontaux.
Les armatures pour le chaînage des pignons doivent être identiques à celles utilisées dans les chaînages verticaux, avec une section transversale minimale de 1,50 cm². Ces armatures doivent être en acier à haute adhérence avec une limite d’élasticité de 500 MPa, ce qui correspond, par exemple, à deux barres HA 10.
Pour garantir une continuité structurelle optimale, les armatures des chaînages des pignons doivent être correctement connectées aux armatures des chaînages verticaux et horizontaux. Il est crucial de respecter les longueurs d’ancrage et de recouvrement, qui doivent être au moins égales à 50 fois le diamètre des barres d’acier utilisées. Cette exigence assure que les forces sont correctement transférées, maintenant ainsi la stabilité et la sécurité de la structure.
