Chapitre 3 : CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DE LA POUTRE EN FORME DE
II- Présentation du projet
II.1- Etude de faisabilité d’une poutrelle de coffrage en I
Les sandwichs servant à la fabrication du bois de coffrage doivent présenter une rigidité suffisante pour résister, sans tassements ni déformations nuisibles, aux charges, surcharges et efforts de toute nature qu’ils sont exposés à subir pendant l’exécution des travaux, et notamment aux efforts engendrés par le serrage et la vibration du béton. Les contraintes qui se développent, aussi bien dans les coffrages que dans les parties d’ouvrage qui leur servent de support, sous l’action des efforts qu’ils ont à subir pendant l’exécution des travaux, doivent rester inférieures aux contraintes de service des matériaux.
Les sandwichs de la poutre de coffrage sont donc pré-dimensionnés. Nous considérons 2cm comme épaisseur de l’âme et 1cm comme celle des peaux puis suivra la vérification à la stabilité du matériau.
II.1.2-Hypothèses de calcul
Fissuration préjudiciable (ELU)
Cas classique de la combinaison des actions : 1,35G + 1,5Q
Caractéristiques des matériaux :
Masse volumique de la plaque tri-couche = 7,2KN/m3
Epaisseur plancher (e)
L/25 e L/20 soit 415/25 415/20 soit 16,6 e 20,75 Nous prenons e =20 cm
Le plancher est de type 15+5
Inventaire des charges- Charge permanente :
G poids propre de la poutre de coffrage : 7,2 x 0,016 / 0,14 G = 0,823 KN/m
2- Charge d’exploitation :
Dans le cas d’un coffrage le poids du béton est considéré comme une charge d’exploitation variable. Pour un plancher courant la norme NFP06-01 préconise une charge de 3,80KN/m2 et pour prendre en compte la circulation et les vibrations au
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cours du coulage on prend suivant la norme une charge supplémentaire de 200daN/m2.
Q =3,80 + 2 = 5,80KN/m2
Q = 5,80KN/m2 En conclusion on a :
G = 0,823 KN/m2 Q = 5,80KN/m2
II.1.3-Calcul des sollicitations
a) Largeur de la dalle reprise par la poutre en I l/2 = 315/2 = 157,5cm soit 1, 575m
b) Charges linéiques
Pu= (1,35g + 1.5q) l/2 = (1,35 x 0,823 + 5,80 x 1,5) x 1,575 Pu = 15,45N/ml
c) Schéma statique de la poutre en I
La surface de la section de notre poutre :
S=140 200 2 50 120 S=16000 mm²
Moment fléchissant L = 2m
Pu =15,45KN/ml
Pul2 /8
Figure 3-3 : Schéma statique – Epure des moments et section de la poutre en I
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Les dimensions de la poutrelle sont les suivantes : ea = 120mm, es= 40mm, h=200mm, b=140mm
La contrainte en flexion
79473333
La poutre de coffrage supportera très bien la dalle.
La réalisation de la poutre I nécessite deux plaques tri-couches de dimensions 2000×140×40mm3 (type1) et une plaque tri-couche de dimensions 2000×120×40mm3 (type 2).
III- Chiffrage des matériaux
Dans cette partie de l’étude, on s’intéresse aux matériaux utilisés pour la conception de l’ouvrage, d’un point de vue quantitatif et estimatif.
15,54 x 2
2CONCEPTION ET REALISATION D’UNE POUTRE EN FORME DE I, AUX DIMENSIONS REELLES ET EN MATERIAUX COMPOSITES TRI-COUCHE BOIS PLASTIQUE / BOIS POLYSTYRENE
III.1- Hypothèses
Nous nous limiterons ici à la quantification et à l’estimation des prix des fournitures, il n’y aura pas d’étude sur la pose, en effet les coûts et marges (de main d’œuvre par exemple) car la mise en œuvre (moulage et démoulages de différentes plaques) ayant été faite par nous-même. La marge appliquée sur la quantité d’un matériau est de 15%, elle est due aux pertes enregistrées lors de la préparation des différents mélanges et des restes que l’on constate dans les récipients.
Les prix seront donnés HT et TTC. Nous nous baserons, pour chaque fourniture, sur les prix donnés par les fournisseurs, sur le marché ou bien ceux indiqués dans le répertoire national des prix du Ministère de l’Economie et des Finance 2017 (MEF).
La démarche qui est la nôtre consiste à d’abord à faire l’estimation des différents matériaux rentrant dans la réalisation des plaques composites tri-couches. Il ne sera pas pris en compte le prix à l’acquisition de matériels pour la fabrication des différents moules qui sommes toutes nous est revenus chère. Il en est de même de la main d’œuvre des différents intervenants pour la réalisation des moules.
III.2- Evaluation des principaux matériaux de la poutre tri-couches
Les quantités de matériaux à utiliser pour la fabrication des plaques sont présentées dans le Tableau ci-dessous :
Tableau-XXIV : évolution des caractéristiques mécanique du tri –couche (Semelles) Désignation des
plaques Produit Quantité
nette Marge Quantité
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Total HT 7 645
TVA 18% Total TTC 9 020
Tableau-XXV : évolution des caractéristiques mécanique du tri –couche (Âme) Désignation des
plaques Produit Quantité
nette Marge Quantité
On en déduit le prix total des fournitures pour la poutre tri-couche (HT et TTC), représenté dans le tableau suivant :
Tableau-XXVI : Récapitulatif des coûts Désignation Coût HT Coût TTC
Plaques type I 7 645 9020
Plaques type II 3270 3860
10 915 12 880 Total
Soit un prix au mètre linéaire de 6.440F CFA TTC/ml rien que pour la fourniture (TTC), à ce prix il faut rajouter le prix de la main d’œuvre et de la quincaillerie. La main d’œuvre (mise en œuvre des matériaux, usinage et quincaillerie) est estimée à 12.000fCFA. Ce qui ramène le coût de réalisation total toute taxe comprise de la poutre en I à 24.880FCFA, soit un ratio de 12.440F CFA TTC/ml
IV- Impacts environnementaux
Il s’agira pour nous dans un premier temps, à partir des statistiques sur l’habitat faire une estimation des quantités de bois de coffrages dans la réalisation des projets de construction
Total HT 3270
TVA 18% Total TTC 3860
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au Bénin. Dans un second temps évaluer les effets aussi positives que négatives qu’engendre l’introduction des matériaux bois plastique / bois polystyrène issus des déchets des industries de bois (sciure) et des sachets plastiques comme élément (ou matériau principal) dans la construction de bâtiment sur notre environnement. Nous pourrions partie de cette évaluation pour faire des recommandations à l’endroit des spécialistes du secteur des matériaux de construction au Bénin.
IV.1- Hypothèses
Ici, il s’agira pour nous d’évaluer la quantité de matériau nécessaire à utiliser pour le coffrage ordinaire en bois de la dalle et celui d’un coffrage à réaliser à partir de la poutre en composite tri-couche que nous avons étudié. Mais avant tout, nous allons voir les influences qu’engendrent l’usage du bois et des déchets plastiques dans le domaine climatique et celui de notre environnement.
IV.2- Conséquences de l’usage du bois (sciure) et des déchets plastiques sur notre cadre de vie
IV.2.1- Cas du bois et ses dérivées
La sciure provient du bois tandis que le bois provient de l'arbre. Pour obtenir du bois il faut procéder à des coupes d’arbre en forêt. Cela s’appelle l’exploitation forestière. C’est un processus de production s’appliquant à un ensemble d’arbres en vue de leur acheminement vers un site de valorisation. Lorsqu’elle n’est planifiée et suivi de près on aboutit à la déforestation. Or Les forêts, sont des formations végétales indispensables à la vie sur Terre qui couvrent environ 30,6% de la superficie terrestre mondiale (FAO, 2015).
En 2015, 93 % de la superficie des forêts du monde est formée de forêts naturelles (forêts primaires et forêts secondaires qui se sont régénérées naturellement). La forêt plantée représente 7 % de la superficie forestière mondiale. Elle a augmenté de plus de 110 millions d'hectares depuis 1990.
Les forêts sont des sources de nourriture, de refuge, de combustibles, de vêtements et médicaments pour de nombreuses populations. Ainsi, selon la FAO, 60 millions de peuples indigènes dépendent presque entièrement des forêts ; 300 millions de personnes vivent dans ou aux alentours des forêts et plus de 1,6 milliard de personnes dépendent à divers degrés des forêts pour vivre !
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De plus, les forêts abritent de nombreux "points chauds" de biodiversité et jouent un rôle prépondérant dans la fixation du CO2 que nous émettons massivement et qui perturbe dangereusement notre climat : 40% du carbone terrestre est stocké dans la végétation et les sols des forêts.
Au final, les forêts apportent des services cruciaux pour la vie sur Terre. Or, la déforestation, qui existe depuis des dizaines de milliers d'années, est devenue massive. Elle affecte négativement l'environnement de plusieurs points de vue (d'autant plus qu'elle est intensive) :
La perte de biodiversité : Les forêts hébergent plus de 80 pour cent de la biodiversité terrestre et représentent l'un des derniers refuges pour de très nombreuses espèces animales et végétales. C'est pourquoi, la déforestation est une catastrophe aussi bien pour l'Homme que pour les autres espèces puisque on estime que 27 000 espèces animales et végétales disparaissent chaque année à cause d'elle. Cette perte de biodiversité, qui peut être irréversible, coupe l'humanité de services et ressources inestimables. En effet, les systèmes alimentaires sont fortement dépendants de la biodiversité et une proportion considérable de médicaments est directement ou indirectement d'origine biologique.
Ainsi, les forêts tropicales fournissent une panoplie de plantes médicinales servant aux soins de santé. 80% des habitants des pays en développement dépendent des médicaments traditionnels: 50% d'entre eux proviennent de la forêt. Et plus d'un quart des médicaments modernes sont tirés des plantes forestières tropicales !
L'aggravation des maladies : Contrairement aux idées reçues, les forêts réduisent les maladies infectieuses. Les forêts tropicales non perturbées peuvent exercer un effet modérateur sur les maladies provoquées par les insectes et les animaux. Autrement dit, "le déboisement des forêts primaires reste l'une des causes principales de l'apparition de nouveaux agents infectieux et de leur circulation épidémique dans les populations humaines", souligne l'IRD.
40 % de la population mondiale vit dans des régions infestées par le paludisme. Or, dans les zones fortement déboisées, le risque de contracter cette maladie est 300 fois plus élevé que dans les zones de forêt intacte !
72 % des maladies infectieuses émergentes transmises par les animaux à l'homme sont propagés par des animaux sauvages par rapport aux animaux domestiques. Les zones
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déboisées augmentent le contact entre la faune sauvage et l'homme et influencent la transmission d'agents pathogènes.
L'aggravation des catastrophes naturelles : Les forêts sont indispensables à la structure et la qualité des sols. En effet, le couvert forestier protège de la dégradation des terres et la désertification en stabilisant les sols, en réduisant l'érosion hydrique et éolienne et en maintenant le cycle des nutriments dans les sols.
Un sol dénudé n'apporte plus la protection nécessaire contre les pluies violentes qui vont donc favoriser les glissements de terrain et les inondations dans les vallées.
Ce phénomène s'illustre particulièrement à Haïti où plus de 90 % des arbres y ont été abattus, essentiellement pour faire du charbon de bois. Sans racines ni feuillages, il n'y a rien pour retenir l'eau dans les localités situées au niveau de la mer, qui subissent alors des coulées de boue meurtrières.
Autre exemple : lors de la mousson en Indonésie, d'octobre à avril, les glissements de terrain et inondations sont alors fréquents et parfois très meurtriers. Normalement, la végétation de l'île permettait en partie de contenir ces forts ruissellements, évitant ou diminuant ainsi les inondations et les coulées de boues. Cependant, l'Indonésie est victime d'une déforestation massive et donc d'une érosion de ses sols qui ne parviennent plus à jouer efficacement leur rôle absorbant.
Les forêts de mangroves jouent un rôle de barrière contre les tsunamis, les cyclones et les ouragans.
La diminution de la ressource en eau : Les forêts aident à reconstituer les nappes phréatiques si cruciales pour l'eau potable. Ainsi, les trois quarts de l'eau accessible proviennent de bassins versants forestiers. Ainsi, les deux tiers des grandes villes des pays en développement dépendent des forêts pour leur approvisionnement en eau potable. Les forêts, en filtrant et en retenant l'eau, protègent les bassins versants qui fournissent de l'eau douce purifiée aux rivières.
La déforestation entraîne l'érosion du sol et l'envasement des cours d'eau, ce qui réduit l'accès à l'eau potable ; à la fois en qualité et en quantité.
Le changement climatique : La disparition massive de la forêt tropicale humide au profit des prairies et des cultures diminue d'autant l'évapotranspiration (évaporation + transpiration des végétaux) et donc l'humidité de l'air et le climat régional. C'est ce qu'a
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montré une étude de la l'université de Leeds (Grande-Bretagne) menée par Dominick Spracklen.
La déforestation participe fortement aux émissions de gaz à effet de serre, responsable du réchauffement climatique en cours. Ainsi, 17 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone, résultent de la déforestation et des changements apportés à l'occupation des sols : c'est le troisième poste émetteur après l'approvisionnement énergétique et l'industrie. 70 % de ces émissions proviennent du Brésil et 80 % de l'Indonésie.
Gaz à effet de serre : puits et source de carbone
Des quantités considérables de carbone ont été libérées en raison de la déforestation opérée depuis des siècles aux latitudes moyennes et élevées, et dans la dernière partie du XXe siècle dans les régions tropicales. Il est donc vital de continuer à stocker le carbone et d'empêcher sa libération dans l'atmosphère si l'on veut lutter efficacement contre le réchauffement climatique.
En 2005, les forêts couvraient 30% de la surface terrestre et renfermaient plus de la moitié du carbone accumulé par les écosystèmes terrestres, soit plus de mille milliards de tonnes de carbone. Toutes les forêts sont des réservoirs de carbone : elles retiennent le carbone à la fois dans la biomasse vivante et morte, dans les matières organiques en décomposition et dans les sols.
Ce sont les processus de photosynthèse, de respiration, de transpiration, de décomposition et de combustion qui entretiennent la circulation naturelle du carbone entre la forêt et l'atmosphère. Ce mode de fonctionnement dynamique des écosystèmes forestiers leur permet de recycler le carbone. Ils jouent donc un rôle important dans le cycle mondial du carbone : lorsque le stock de carbone augmente, le flux net de l'atmosphère vers l'écosystème forestier est positif et on parle alors de puits de carbone ; dans l'autre sens, on parle de source de carbone.
Sur la période 2001-2014, les émissions mondiales provenant de la déforestation ont diminué de 3,9 à 2,9 gigatonnes (Gt) de dioxyde de carbone (CO2) par an. Toutefois, malgré la réduction mondiale des émissions de carbone des forêts du fait du recul de la déforestation, les émissions provenant de la dégradation des forêts ont considérablement augmenté entre 1990 et 2015, passant de 0,4 à 1,0 Gt de CO2 par an. La dégradation des forêts est une réduction de la densité de la biomasse des arbres due à des causes naturelles
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ou à l'action de l'homme comme l'exploitation forestière, les feux de forêt, les chablis et d'autres événements, indique la FAO.
L'absorption de carbone par les forêts contribue à contrebalancer, mais pas entièrement, les émissions mondiales en raison de la conversion des forêts à d'autres types d'utilisation des terres. Les forêts absorbent et stockent deux milliards supplémentaires de tonnes de CO2 par an (2011-2015), à l'exclusion des émissions provenant de la déforestation.
La moitié du puits de carbone forestier est liée à la croissance des forêts plantées. Ainsi, les forêts d'Europe et d'Amérique du Nord ont fonctionné comme des puits nets de carbone entre 1990 et 2014, car elles absorbaient plus de carbone qu'elles n'en rejetaient.
Les pays développés continuent de représenter la majeure partie du puits de carbone mondial, avec une part de 60 pour cent (2011-2015). Cette part a toutefois reculé puisqu'elle était de 65 pour cent en 2001-2010, régression due principalement à la diminution de la création de nouvelles forêts plantées.
Les pays en développement représentent quant à eux les 40 % restants du puits de carbone mondial.
Enfin, les experts du GIEC s'accordent sur un diagnostic inquiétant des impacts à venir du réchauffement climatique : à partir de + 2°C, les écosystèmes terrestres risquent de relâcher plus de gaz à effet de serre dans l'atmosphère qu'ils n'en stockeront. A ce titre, la forêt amazonienne présente déjà des signes de fatigue.
Figure 3-4 : Vue aérienne montrant le phénomène de déforestation sur notre planète
IV.2.2- Cas des déchets plastiques
Pas une journée sans en voir, sans en toucher ni même en mettre à la bouche. Il a envahi non seulement notre quotidien mais aussi celui des animaux marins. Il forme à lui tout seul le 7e continent : un continent de déchets flottant en plein milieu de l’océan, le « Trash
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Vortex » qui recouvre 3,5 millions de km² dans l’Océan Pacifique Nord. Il est constitué de 100 millions de tonnes de débris plastiques flottant, ce qui en fait la plus grande décharge. . Pour commencer, la production du plastique est un processus nécessitant l’usage de ressources naturelles non renouvelables : pétrole, gaz naturel ou charbon. Ensuite, les étapes à la fois longues et complexes de la production du plastique sont très énergivores et gourmandes en eau : distillation, cracking, polymérisation, ajout de plastifiants, ajout d’additifs et façonnage. Tout ça pour fabriquer notamment un simple sac plastique utilisé à peine 20 minutes en moyenne avant de finir à la poubelle !
Une fois à la décharge, le plastique continue de polluer pendant plusieurs centaines d’années, le temps nécessaire à sa décomposition. Par exemple, un briquet met 100 ans à se décomposer, une serviette hygiénique 450 ans à se décomposer, un sac en plastique 450 et une bouteille d’eau peut mettre jusqu’à 1000 ans avant de disparaître complètement ! Malheureusement, même s’ils finissent par disparaître, les résidus toxiques de leur décomposition, eux, restent. En effet, pendant ce long processus, des particules très toxiques et non-biodégradables, issues des divers additifs ajoutés lors de la production, sont rejetés et s’infiltrent dans l’eau et les sols.
Les déchets plastiques polluent la nature, appauvrissent le sol et empêchent les plantes de grandir. Pire, ils nuisent à la santé de l’homme et à celle de l’animal.
Impacts négatifs sur la santé
Les sachets plastiques d’emballages sont en effet considérés comme très polluants et nocifs pour la santé, de l’usage jusqu’à l’incinération. La fumée produite par l’incinération des sachets plastiques contient des dioxines qui s’attaquent aux poumons ou aux hormones. Ce qui peut provoquer des cancers et des malformations chez les nouveaux nés.
Les matières plastiques constituent un danger pour les animaux domestiques, notamment les chèvres, les moutons et les bœufs, pour qui elles peuvent être mortelles.
Impacts négatifs sur l’environnement
Le Programme des Nations Unies pour l’Environnement (PNUE) a établi dans son rapport annuel en 2011 que plus de 260 espèces auraient été piégées par des déchets, ou les auraient ingérés. Une récente étude menée sur les poissons qui se nourrissent de plancton du Pacifique nord a montré que chacun d’eux avaient avalé en moyenne 2,1 objets en
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plastique. Les ordures en plastique entraînent la mort de plus d’un million et demi d’oiseaux de mer, ainsi que de plus de cent mille mammifères marins chaque année.
Ils ont aussi un impact négatif sur les océans. Selon Greenpeace, sur les 100 millions de
Ils ont aussi un impact négatif sur les océans. Selon Greenpeace, sur les 100 millions de