Modèle de concours : Ingénieur d'État 1er grade — Ministère de la Santé — Génie civil — 24 février 2019

Ce modèle est l'épreuve de l'examen de recrutement des ingénieurs d'État du 1er grade du Ministère de la Santé, option Génie civil, session du 24 février 2019. C'est une étude de cas de pathologie du bâtiment. Un hôpital en poteaux-poutres (RDC + étage, 4 500 m² couverts, 6 joints de dilatation) est fondé sur un sol argileux, et deux joints présentent des désordres après cinq ans de service. On demande les causes, le rôle des joints, les réparations et les contrôles à prévoir. La durée et le coefficient ne sont pas imprimés sur la copie. Voici une correction proposée.

Conseil : reliez chaque désordre à une cause précise tirée de l'énoncé : sol argileux, fondations censées chercher les graves à −1,50 m, plancher bas sur terre végétale, joints. Présenter les questions 1 et 3 sous forme de tableau « désordre → cause → réparation » rend la copie claire et complète.

Données utiles de l'énoncé

• Sol : 35 cm de terre végétale, puis 1,10 m d'argile peu graveleuse, puis des graves argileuses à partir de −1,10 m. La contrainte admissible est de 2 bars (0,2 MPa).
• Recommandations du laboratoire : fonder sur les graves argileuses à 1,5 m/TN au moins, avec des semelles isolées et filantes rigidifiées par un double chaînage et des longrines, et des dispositions parasismiques. Ne pas poser le plancher bas sur la terre végétale : décaper et remblayer en tout-venant compacté par couches de 40 cm à 95 % de l'OPM. Prévoir un gros béton si nécessaire, des remblais inertes et compactés, et l'étanchéité.
• Désordres localisés sur deux joints : c'est l'indice d'un mouvement différentiel entre blocs.

1. Causes plausibles des désordres

1. Tassements différentiels des fondations, cause principale probable. Les semelles ont pu être arrêtées dans l'argile, au-dessus des graves, contrairement à la recommandation (−1,50 m). Elles ont pu aussi être insuffisamment rigidifiées : longrines absentes ou chaînage simple. L'argile est sensible à l'eau (retrait en été, gonflement en hiver) : les blocs de part et d'autre d'un joint tassent ou tournent différemment, ce qui fissure cloisons, jonctions et revêtements et ouvre progressivement le joint.
2. Apport d'eau au sol au droit des joints : trottoirs périphériques dégradés, joints non étanches en toiture et en façade, fuites de réseaux (eaux pluviales, assainissement), absence de drainage. L'argile se gorge d'eau, perd de sa portance et gonfle, ce qui aggrave les mouvements.
3. Plancher bas et dallages posés sur un sol mal préparé : terre végétale non décapée ou remblai non compacté. Leur tassement fissure le revêtement en granito poli et les trottoirs.
4. Joint de dilatation mal conçu ou mal exécuté : largeur insuffisante, joint obstrué par des gravats, du mortier ou des coffrages laissés en place, joint non traversant (dallage, revêtement, acrotère ou cloison coulés en continu à travers le joint), couvre-joints absents ou rigides. Le joint ne peut plus jouer, d'où des contraintes et des fissures.
5. Effets thermiques sur les éléments exposés : acrotères sans joints de fractionnement, dilatation de la dalle de toiture, qui provoquent éclatements et fissures en tête.
6. Liaison poteau-cloison non traitée : deux matériaux différents (béton et maçonnerie) accolés sans chaînage, harpage ni grillage. Retrait et déformations différentes créent une fissure le long de la jonction.
7. Corrosion des armatures : enrobage insuffisant, béton poreux ou mal vibré, carbonatation, humidité. La rouille gonfle et fait éclater le béton. On le voit à l'éclatement des acrotères et aux armatures transversales apparentes aux angles des poteaux, avec des traces de teinte (rouille).
8. Remontées capillaires en pied de mur : absence de coupure de capillarité ou d'étanchéité sous les murs, sol humide, qui provoquent humidité et dégradation de la peinture. S'y ajoutent l'humidité des infiltrations et une peinture inadaptée aux supports humides.

2. Ouverture d'un joint de dilatation ; types de joints

Explication de l'ouverture progressive

Un joint qui s'ouvre de plus en plus traduit un déplacement relatif continu des deux blocs : basculement (rotation) ou translation de l'un d'eux, dû au tassement différentiel de ses fondations sur le sol argileux humidifié. Le retrait du béton et les cycles thermiques ont un effet cyclique et limité ; une ouverture qui progresse signale un mouvement de fondation évolutif, qu'il faut instrumenter (témoins en plâtre ou en verre, fissuromètres, nivellement) avant de réparer.

Types de joints, définitions et utilité

Pour être efficace, un joint doit rester vide ou garni d'un matériau compressible, traverser tous les éléments (y compris revêtements, acrotères et cloisons) et être protégé par un couvre-joint souple et une étanchéité adaptée en toiture et en façade.

3. Solutions de réfection et de réparation

Préalable : faire un diagnostic avec un bureau d'études et un laboratoire. Il comprend un relevé des fissures, un suivi de leur évolution sur quelques mois, des sondages au pied des fondations des deux joints (profondeur et nature du sol d'assise), la recherche des fuites et un contrôle de l'enrobage et de la carbonatation. La cause doit être stabilisée avant de réparer le second œuvre, sinon les fissures réapparaîtront.

4. Contrôles pendant l'exécution et démarches pour éviter ces désordres

Les différents types de contrôle

• Contrôle interne de l'entreprise (autocontrôle) : plan d'assurance qualité, fiches de contrôle par tâche.
• Contrôle du maître d'œuvre (architecte et bureau d'études) : conformité aux plans et au cahier des prescriptions spéciales (CPS), réception des supports, visites et comptes rendus de chantier.
• Contrôle technique externe par un bureau de contrôle agréé : avis sur la conception, visa des plans d'exécution, contrôle de la solidité et du respect des règlements (dont le RPS 2000).
• Contrôle par un laboratoire : réception des fonds de fouille (nature et profondeur du sol d'assise) ; essais de compactage des remblais (Proctor, densité en place) ; essais sur le béton (affaissement au cône, éprouvettes d'écrasement) ; contrôle des aciers ; essais d'étanchéité.
• Contrôle du maître d'ouvrage (le Ministère) : suivi administratif et technique, et réceptions provisoire puis définitive.

Démarches à envisager

1. Études : étude géotechnique complète (sondages, essais de gonflement de l'argile) ; conception des fondations et des joints en conséquence (joints de rupture traversant les fondations si le sol est hétérogène) ; détails de joints, de couvre-joints et d'étanchéité sur les plans.
2. Fondations : faire réceptionner chaque fond de fouille par le laboratoire avant le béton de propreté, pour vérifier l'ancrage dans les graves à au moins 1,50 m. Respecter le double chaînage, les longrines et les dispositions parasismiques ; recourir au gros béton en cas de surprofondeur.
3. Plancher bas et dallages : décaper toute la terre végétale ; remblayer en tout-venant par couches de 40 cm compactées à 95 % de l'OPM, contrôlées couche par couche ; poser un film et une coupure de capillarité.
4. Béton armé : vérifier le ferraillage et les enrobages (cales) avant chaque coulage ; assurer la vibration et la cure du béton ; traiter les reprises de bétonnage.
5. Joints : contrôler leur largeur et leur continuité sur toute la hauteur, retirer les coffrages et les déchets, poser des fonds de joint compressibles et des couvre-joints ; prolonger les joints dans les revêtements, les acrotères et les cloisons.
6. Maçonnerie : chaînages, raidisseurs et traitement des jonctions avec le béton (grillage).
7. Gestion des eaux : étanchéité de la toiture, des relevés et des joints ; descentes d'eaux pluviales raccordées ; drainage et trottoirs périphériques étanches ; essais d'étanchéité des réseaux.
8. Documentation et réception : tenir le journal de chantier, les procès-verbaux d'essais et le dossier des ouvrages exécutés. Aux réceptions, lever les réserves. Ensuite, organiser un entretien régulier et une surveillance des joints pendant l'exploitation.