Pathologie de Construction chapitre 3

CENTRE UNIVERSITAIRE D’AIN-TEMOUCHENT
BP N°284 RP AIN-TEMOUCHENT, 46000- ALGERIE
Institut des Sciences et de la technologie
Département des Sciences fondamentales, appliquées et de la technologie

Pathologie des constructions
Cours dispensé aux étudiants de master 2
de Génie Civil)

Masters de Génie Civil : Structures et Travaux publics

C.U. Ain-Temouchent | Les fissures structurelles

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Chapitrer 3 – Pathologie
du gros œuvre et de la
structure
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Les fissures structurelles
L’analyse des sinistres montre en effet que, si la fonction « porteuse » ne
donne guère lieu à désordres, par contre la fonction « paroi » est, elle, victime
de fréquents problèmes d’origines diverses, que l’on peut répertorier selon
quatre familles principales :
Les désordres par tassements de fondation ;
Les fuites des liaisons fenêtres-gros œuvre ;
Les désordres des enduits ;
Les fissures de la maçonnerie, liées au fonctionnement de la paroi -et
dites pour cela « structurelles » sous l’effet de certaines sollicitations
(internes ou externes).
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1.

Les trois catégories de fissures structurelles d’un mur

extérieur :
Ces fissurations relèvent, pour l’essentiel, de trois grandes catégories, en
fonction de leur origine mécanique :
1. Les fissures de retrait différentiel des matériaux ;
2. Les fissures de mouvements hygrothermiques, saisonniers ou
ponctuels, qui affectent cette même paroi ou ses constituants.
3. Les fissures dues à la flexion du plancher supérieur du pavillon, quand
il est réalisé en béton armé (fluage) ;
4. Les fissures dues aux ponts thermiques.
5.Les fissures dues aux erreurs de conception ou d’exécution ;
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1 – Le retrait des mortiers et bétons de ciment est un phénomène de rétraction
du matériau lors de la perte d’une partie de son eau de fabrication (par séchage
et évaporation).
Il se manifeste très rapidement et avec une intensité d’autant plus grande que la
quantité d’eau utilisée excède par trop le minimum nécessaire à la « prise » de
ce mortier ou de ce béton.
Des fissures peuvent alors naître au contact de deux éléments d’âges
différents, tels les blocs et les joints de montage, notamment lorsque le
mortier qui les constitue est « étalé » par temps très sec et que,
parallèlement, les blocs ne sont pas « mouillés » avant pose.
2 – Les variations de température ou d’humidité peuvent de leur côté, affecter
la paroi de plusieurs manières :
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a) Lorsque celle-ci est formée de matériaux hétérogènes, par exemple :
briques et linteaux/chaînage en béton armé.
Le comportement différent de ces matériaux peut créer des fissures à
leur jonction.
b) On sait, par ailleurs, que ces matériaux présentent, du fait des
changements de température, des variations dimensionnelles non
négligeables (dilatation en été, rétraction hivernale).
Ainsi, la paroi d’un mur-pignon, de quelques mètres de longueur, tend
en période froide à se rétrécir de plusieurs millimètres.
Mais du fait de sa liaison rigide avec les planchers, elle subit des
contraintes de traction, susceptibles d’engendrer des fissures
verticales.
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3 – Le plancher haut du pavillon est généralement réalisé en béton armé.
Un tel plancher peut prendre une légère déformation de flexion dans sa
partie centrale.
Elle ne nuit pas à sa solidité, mais peut s’accompagner d’une rotation de
l’appui sur le mur de façade et d’un soulèvement de la rive du plancher.
Cela génère une fissure horizontale sous son arête basse d’appui.
4 – Le plancher bas et/ou haut d’un pavillon peut générer des ponts thermiques
si dans sa mise en œuvre certaines dispositions ne sont pas prises.

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2. Fissures de mouvements hygrothermiques :
A. Elévation de température ou gonflement uniforme.
 Soit une pièce de section A libre de s’allonger
Elévation de température Δt°
, avec

acier & béton

 Allongement empêché
Pour réaliser ε =0
αΔt°E

Allongement par unité de longueur

Allongement effectif
Appliquer une contrainte de compression σ = εt° E =

Force totale

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2 solutions:
- libre déformation
- ou résistance adéquate

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Exemple 1 : Poutre de pont dont l’appui mobile est bloqué

Poutre de section A = 0,2 m2

t° passe de - 20°C à + 30°C=> Δt =50°C

Appui mobile bloqué. Effet du blocage?
 Force horizontale S max. estimée: S = α Δt E A = 10-5×50×30000×0,2.106 =
3.106 N=3000kN (300 t)
 Cause de blocage de l'appui
- Défaut de conception
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- Défaut d’entretien

=> Graviers, boues (Blocage, au moins partiel)

 Conséquence :force horizontale non prévue en tête de pile ou de culée
⇒ Ecrasement local & fissuration du béton de culée
⇒ Accès de l’eau aux armatures et ruine de l'appui

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Exemple 2 : Désordre de façade par poussée thermique de dalle de toiture
(pont thermique)
Planchers ou dalles en béton siège de dilatations thermiques non libres ⇒
variation de température = fissures en façade.

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Solutions :
 Réduire l'action thermique

isolants en face supérieure de la couverture.

 Permettre le libre mouvement de l'élément porteur de toiture :
Appui à glissement
Appui déformable

tôles galvanisées
néoprène

 Augmenter la rigidité/résistance de la maçonnerie :
Chaînages horizontaux et verticaux aptes à résister aux
forces thermiques
 Note: même problème possible aux étages intermédiaires

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Exemple 3 :
Troubles:
joints de dilatation fermés

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Autres Troubles
● Déformation garde corps & rail sécurité
● Déplacements visibles aux appuis

Culée C1 (campagne)

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Autre trouble: fissures horizontales à l’appui fixe Pile P1 sur 30 à 50% sections
Déformations => flèche horizontale estimée ≈ 30 mm
Conclusion: le talus en remblais côté campagne se déforme et pousse le pont

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B .Diminution de température ou retrait uniforme
 Pièce de section A libre de se raccourcir
Soumise à une diminution de température Δt°=> εt° = α Δt°

 Raccourcissement empêché: ε = 0
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Pour réaliser ε = 0: appliquer des contraintes de traction σ=εt°E=αΔt°E
Force totale S=αΔt°EA
2 solutions:
- libre déformation
- ou résistance adéquate
Exemple 1 : Raccourcissement thermique empêché d’un mur en béton
 Δt°=15°C entre le mur et sa semelle (enterrée et qui bloque le
raccourcissement thermique du mur)

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 εt°=αΔt = 10-5× 15 = 1,5.10-4

σ=αΔtE=10-5×15×30000= 4,5N/mm2

Résistance à la traction d'un béton fct ≈ 10% résistance à la compression fc
Béton C25: σ=4,5N/mm2>25/10=2,5N/mm2

fissuration
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Exemple 2 : Retrait empêché d’un mur en béton

 Retrait, au minimum: εr = 0,2mm/m=2.10-4
≈ εt° = 1,5 10-4 de l’exemple précédent
=> Fissuration du béton
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 Armature minimum en béton armé => répartir en nombreuses petites
fissures
 Vaut pour des situations standard
 Calcul nécessaire si des situations plus exigeantes prévisibles
Exemple 3 :
Logements groupés par blocs de 6
Façades de longueur 48 m
Aucun joint de mouvement =>
fissuration de la maçonnerie

Conclusion :
Pour réduire le risque de fissuration:
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- Limiter le retrait et la dilatation
En évitant l'emploi de matériaux dont le retrait n'est pas terminé ;
En réduisant leur humidification ;
En employant des matériaux de faible coefficient de dilatation ;
En limitant les écarts de température.
- Employer des matériaux à grand allongement à la rupture, bas module
d'élasticité, ou grande résistance à la traction
-Armer la maçonnerie
- Permettre la libre dilatation des éléments de constructions => joints de
dilatation
- Permettre le glissement aux appuis
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Exemple 4 : Poutre de parking.
Au voisinage d’un joint de dilatation les poutres
d’un bloc s’appuient sur des corbeaux de l’autre
bloc.
Appui mobile bloqué.
Retrait /Froid/Raccourcissement empêché
=> fissures & rupture

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3. Fissures dues à la flexion du plancher(fluage) :
Les cloisons montées sur une structure en béton armé peuvent mal supporter les
étreintes de ce dernier dues au retrait et au fluage. C’est ainsi que :
 Une dalle qui fléchit au plafond prend appui sur la cloison sous-jacente et risque de
l’écraser, soit par cisaillement des briquettes, soit par flambement d’ensemble. Le
phénomène est aggravé si les briques, de leur côté, sont gonflantes,
 Le retrait du béton, couplé à un gonflement anormal de la terre cuite, peut
provoquer des éclatements locaux du fait des mouvements différentiels.

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4. Fissures dues aux erreurs de conception
Exemple 1: Un bâtiment scolaire s’effondre partiellement en cours de construction par
écrasement de la maçonnerie.
S’agissant d’un bâtiment à deux niveaux et 9,0 mètres de large, prolongé d’un autre
bâtiment à Rez-de-chaussée de même largeur, l’architecte avait prévu un joint de
retrait -tassement- entre les deux édifices.

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Le plancher d’étage portait de façade à façade et une poutre plus raide est contiguë au
joint, du côté des deux niveaux, pour porter le mur pignon de l’étage et la croupe de la
toiture.
Tous les murs étaient en blocs creux de béton de 20 cm d’épaisseur. La toiture n’était
même pas encore posée quand le pignon s’effondra avec sa poutre porteuse, entraînant
dans sa chute une partie du plancher et des façades. Par bonheur, L’accident survint la
nuit et ne fit aucune victime.
Causes : la charge concentrée appliquée par les deux extrémités de la poutre,
directement sur les parpaings, y avait développé des contraintes atteignant la valeur de
rupture.
Moralité: Il est dangereux d’appliquer une charge concentrée sur une maçonnerie
formée d’éléments creux peu résistants. On doit dans ce cas :
 Soit interposer une semelle de répartition si la maçonnerie règne de part et d’autre,
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 Soit réaliser un poteau qui reportera la charge plus bas, sur un élément capable de
la supporter sans risque (poutre, dalle, fondation).

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Exemple 2: Une façade de garage à large ouverture en RDC s’effondre. Le
garagiste souhaitait, avec juste raison, une très large ouverture sur la rue pour
faciliter la manoeuvre des véhicules. L’architecte projeta alors de faire reposer
la façade sur une poutre de 15m de long appuyée sur 2 poteaux, l’un de largeur
confortable et l’autre mince.

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Le projeteur conçut une poutre de 25x110 cm, et l’arma fort correctement avec
chapeaux se retournant dans le gros pilier par contre l’autre est traité comme un
poteau ordinaire. Vers la fin de la construction, l’ouvrage s’effondra.
Causes : l’examen des décombres révéla que le pilier mince avait fléchit vers
l’extérieur. Sous les charges, la poutre avait pris sa flèche, avec rotation aux
appuis. Cette rotation amenant un moment de flexion, vient s’ajouter à la
charge contrée au niveau du pilier mince où les contraintes atteignirent la
rupture. Ce sinistre ne se serait pas produit si le pilier en question avait été
équipé de 2 articulations.

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