Dimensionnement d’un bassin circulaire en béton armé : Calcul des efforts et ferraillage (Guide Complet)

Le dimensionnement des réservoirs et bassins circulaires est une problématique classique mais complexe du génie civil. Contrairement aux structures rectangulaires, la géométrie circulaire permet de mobiliser des efforts de traction pure (effet de cerce), optimisant ainsi l’utilisation du béton armé.

1. Hypothèses de calcul et Normes

Le calcul s'appuie généralement sur les règlements en vigueur selon la zone géographique et les exigences de durabilité :

• Eurocode 2 (NF EN 1992-1-1) : Pour la conception générale des structures en béton.
• Eurocode 2 - Partie 3 (NF EN 1992-3) : Spécifique aux structures de conservation et de confinement de liquides.
• Fascicule 74 : Pour la construction des réservoirs en France (exigences d'étanchéité).

2. Évaluation des charges

Les sollicitations principales agissant sur la paroi du bassin sont :

• La pression hydrostatique (P) : La pression augmente linéairement avec la profondeur.
  P = ρ · g · z
• La poussée des terres : Pour les bassins enterrés, calculée selon la méthode de Rankine ou Terzaghi.
• Le poids propre : Charge verticale influençant la stabilité au soulèvement et le poinçonnement du radier.

3. Méthode de calcul des efforts circulaires

Dans une paroi cylindrique soumise à une pression interne, l'effort prédominant est la traction annulaire. Selon la loi de Laplace, pour une paroi libre en tête et en pied :

Où :

• T(z) : Effort de traction par mètre linéaire (kN/ml).
• P(z) : Pression hydrostatique à la profondeur z (kN/m²).
• R : Rayon moyen de la paroi (m).

Note technique : En réalité, la liaison paroi-radier (encastrement ou articulation) réduit la traction en pied de voile mais génère un moment de flexion vertical (Mx). Le calcul nécessite alors l'utilisation des coefficients de Reissner ou de Pigeaud.

4. Dimensionnement du ferraillage

A. Armatures horizontales (Les Cerces)

Elles sont calculées pour reprendre l'effort de traction pure. La section d'acier As est déterminée par :

A_s ≥ T_u / (f_yk / γ_s)

Pour un bassin, le dimensionnement est souvent piloté par l'État Limite de Service (ELS) afin de limiter l'ouverture des fissures à 0,2 mm ou 0,1 mm selon l'agressivité du milieu.

B. Armatures verticales

Elles reprennent les moments de flexion dus à l'encastrement sur le radier. Ces aciers assurent également le rôle d'armatures de répartition pour les cerces horizontales.

5. Recommandations techniques

Élément	Critère principal
Épaisseur voile	Minimum 15-20 cm pour assurer le bétonnage.
Enrobage	3 cm à 5 cm selon la classe d'exposition (XC, XD).
Fissuration	Calcul en fissuration préjudiciable ou très préjudiciable.