Calcul des fondations

Calcul des fondations

ANALYSE DYNAMIQUE DE LA STRUCTURE

L’objectif de l’étude dynamique d’une structure est la détermination de ses caractéristiques dynamiques propres. Ceci est obtenu en considérant son comportement en vibration libre non-amorti. Cela nous permet de calculer les efforts et les déplacements maximums lors d’un séisme.
L’étude dynamique d’une structure telle qu’elle se présente réellement, est souvent très complexe et demande un calcul très fastidieux. C’est pour cette raison qu’on on fait souvent appel à des modélisations qui permettent de simplifier suffisamment le problème pour pouvoir l’analyser.

Modélisation de la structure 

La modélisation représente l’établissement d’un model à partir de la structure réelle.
Ce travail sera suivi de certaines modifications en vue d’approcher au maximum le comportement de la structure d’origine.
On a fait appel pour la modélisation de notre structure au logiciel SAP2000. Ce dernier est un logiciel de calcul et de conception des structures d’ingénieries, particulièrement adapté aux bâtiments, et ouvrages de génie civil. Il permet en un même environnement la saisie graphique des ouvrages avec une bibliothèque d’éléments autorisant l’approche du comportement de ces structures. Il offre de nombreuses possibilités d’analyse des effets statiques et dynamiques avec des compléments de conception et de vérification des structures.

Etapes de la modélisation de la structure

1. Opter pour un système d’unités (KN et m),
2. Définition de la géométrie de base,
3. Définition des matériaux
4. Définition des sections
5. Affecter à chaque élément les sections déjà prédéfinies,
6. Définition des charges a appliquées,
7. Introduction du spectre de réponse,
8. Définition des combinaisons de charges,
9. Définition des conditions aux limites,
10. Lancer l’analyse.

Analyse modale

L’analyse modale spectrale désigne la méthode de calcul des effets maximaux d’un séisme sur une structure, elle est caractérisée par une sollicitation sismique décrite sous forme d’un spectre de réponse.
Ce type d’analyse peut être appliquée a tout types de structure avec des résultats plus exacts et souvent satisfaisant à condition d’avoir fait une bonne modélisation.
Le spectre est caractérisé par les donnés suivants :
 Zone sismique I (Tlemcen)
 Groupe d’usage 2 (ouvrages courant ou d’importance moyenne)
 pourcentage d’amortissement (ߦ ൌ ͷΨ )
 Coefficient de comportement (ܴ ൌ Ͷ)
 Facteur de qualité (ܳ ൌ ͳǡʹሻ
 Site meuble (S3)

Nombre de modes à considérer (RPA99 /V2003)

D’après le RPA99/version2003 (article 4.3.4 -a) : Pour les structures représentées par des modèles plans dans deux directions orthogonale, le nombre de modes de vibration à retenir dans chacune des deux directions de l’excitation doit être tel que :
 La somme des masses modales effectives pour les modes retenus soit égale à 90% au moins de la masse totale de la structure.
 Où que tous les modes ayant une masse modale effective supérieure à 5% de la masse totale de structure soient retenus pour la détermination de la réponse totale de la structure.
Le minimum de modes à retenir est de trois dans chaque direction considérée.

VERIFICATION DE LA STRUCTURE

Caractéristiques dynamiques de la structure

Vérification de la période fondamentale de la structure

La valeur de T, calculée par le logiciel SAP2000 ne doit pas dépasser celle estimée à partir de la formule empirique appropriée de plus de 30%.
La période fondamentale obtenu par le logiciel SAP2000 : T = 0,43s
La période empirique est donnée par la formule suivante :
La condition n’est pas vérifiée, mais on peut tolérer une période un peu plus grande que la période empirique puisqu’il s’agit d’une structure en charpente métallique, donc une structure flexible, sachant que nous avons eu de mal à ajouter des contreventements pour le bon fonctionnement de la structure (marché).

Vérification de la force sismique à la base :

La résultante des forces sismiques à la base Vt obtenue par combinaison des valeurs modales ne doit pas être inferieure à 80% de la résultante des forces sismiques déterminée par la méthode statique équivalente V pour une valeur de la période fondamentale donnée par la formule empirique appropriée .

INTRODUCTION

La conception et le calcul des assemblages ont une importance équivalente à celle du dimensionnement des pièces constituant la structure. En effet, les assemblages constituent un dispositif qui permet de réunir et de solidariser les pièces entre elles, en assurant la transmission et la répartition des diverses sollicitations régnant dans les différents composants structurels, en cas de défaillance d’un assemblage, c’est bien le fonctionnement global de la structure qui est remis en cause.
Le calcul des différents éléments structuraux est fait selon le règlement « CCM97 ».

LIAISON POTEAU-TRAVERSE (HEA300-IPE360)

Le principe de l’assemblage est de souder une platine en bout de traverse, elle est percée symétriquement de part et d’autre de la poutre. Les mêmes perçages qui sont effectuées sur l’aile du poteau, permettent de solidariser les deux éléments assemblés. Le jarret qui figure sous la traverse permet d’obtenir un bras de levier assez important, pour pouvoir développer une meilleure résistance, vis-à-vis du moment de flexion, qui est très fréquemment la sollicitation prédominante.

Disposition constructives

Choix de diamètre du boulon

Pour des raisons pratiques on évite toujours la mise en oeuvre dans un même assemblage des boulons de diamètres différents ; le choix du diamètre se fera en déterminant leurs résistances tout en étant proportionnel à l’épaisseur des pièces assemblées comme suite :

LIAISON TRAVERSE-TRAVERSE (IPE 360-IPE360)

Le principe de l’assemblage est de souder une platine en bout de traverse, elle est percée symétriquement de part et d’autre de la poutre. Les mêmes perçages qui sont effectuées sur la platine soudée en bout de l’autre travers, permettent de solidariser les deux éléments assemblés. Le raidisseur qui figure sous les traverses permet d’obtenir un bras de levier assez important, pour pouvoir développer une meilleure résistance, vis-à-vis du moment de flexion, qui est très fréquemment la sollicitation prédominante.

CALCUL DES PIEDS DE POTEAUX

Introduction

Cette partie, traite les liaisons en pieds de poteaux, qui sont encastrés. Ces liaisons impliquent donc la transmission d’un effort vertical de compression ou de soulèvement suivant les combinaisons de cas de charges considérées, un moment fléchissant, et un effort horizontal.

CALCUL DES FONDATIONS

Introduction

Les fondations d’une construction sont les parties de l’ouvrage qui sont en contact directe avec le sol. Elles transmettent les charges de la superstructure au sol, c’est pourquoi elles constituent une partie très importante puisque de leur bonne conception et réalisation découle la bonne tenue de l’ensemble de la structure. Le dimensionnement des fondations est fait selon le règlement BAEL91.

CALCUL DES LONGRINES

Les longrines ont pour rôle de relier les semelles entres elles, elles sont soumises a un effort de traction.

Dimensionnement des longrines

Selon le RPA99, pour un sol de type S3 les dimensions minimales de la section transversale des longrines sont : 25 cm x 30 cm.

Calcul du ferraillage 

Les longrines doivent être calculées pour résister à la traction sous l’action d’une force égale à :

INTRODUCTION

Comme tout autre matériau, l’acier présente quelques inconvénients, notamment la mauvaise résistance à la corrosion et au feu. C’est pourquoi chaque élément doit subir un traitement spécifique contre ces deux facteurs.
Il existe divers types de protections, ces types sont différents selon l’usage et l’implantation de l’édifice en question.

LA CORROSION

En présence d’eau et d’oxygène et plus particulièrement dans le milieu marin, l’acier a tendance à se dégradé et perdre ainsi de sa résistance et de ces caractéristiques mécaniques.
Les techniques de prévention contre la corrosion sont diverses .Il y a la protection par peinture ou un autre revêtement de surface, ou la protection cathodique. Le choix de la technique adéquate dépend essentiellement de l’agressivité du milieu ambiant, la durée de protection envisagée et les possibilités de mise en oeuvre et d’entretien.

Protection par peinture

Le système de protection anticorrosion le plus courant est la mise en peinture sur acier nu, elle est plus particulièrement utilisée en milieu marin. Ce système à l’avantage d’être mis en oeuvre facilement, généralement il est réalisé en partie en atelier puis en partie sur chantier.
La durabilité de cette protection dépend du milieu ambiant, de la maintenance, mais aussi de la préparation des surfaces à peindre. Pour les ouvrages neufs, l’abrasif doit être projeté sur les surfaces par voie sèche.

protection par zinc

Le principe repose sur la création d’une barrière formée par la couche de zinc. En surface, le zinc se recouvre de produits de corrosion, en général adhérents et stables, qui assurent une protection prolongée. La durée de vie du revêtement dépendra principalement des agents de corrosion et de la stabilité des ses produits.

LE FEU 

Le principe de développement du feu suit un certain processus qui repose sur la présence de trois éléments :
 Le combustible
 Le carburant
 La source de chaleur
L’acier est un matériau incombustible, mais reste un bon conducteur de chaleur. Non protégées, les sections en acier s’échauffent alors rapidement au cours d’un incendie, causant ainsi leurs déformation et par suit la ruine de la structure. Donc une protection de ces éléments s’impose.
La durée de stabilité au feu d’un profile métallique sans traitement spécifique n’excède que rarement la demi-heure lorsqu’il est placé sous une charge courante.
Pour augmenter le délai et ainsi satisfaire aux exigences, il est donc nécessaire de limiter l’échauffement des profilés en acier, pour cela divers techniques existent, on site parmi elles :
 Protection par peinture intumescente.
 Protection par produit projeté :
 Les produits de ciment ou de plâtre
 Les produits à bas de fibre minérale

Protection par peinture intumescente 

La peinture intumescente permet d’atteindre la résistance au feu requise tout en conservant les qualités esthétiques de la structure. Sous l’action de la chaleur, cette peinture forme une mousse microporeuse isolante appelée « meringue », elle peut être appliquée par projection, à la brosse ou au rouleau.
Ce type de peinture peut faire l’objet de la protection de notre projet, parmi les peintures on peut choisir la Aithon A90, qui résiste jusqu’a 120 min à une température allant de 270°c à 300.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE 
I. GENERALITES 
I.1 Introduction
I.1.1 Avantages
I.1.2 Inconvénients
I.2 Présentation du projet
I.3 Données concernant le site
I.4 Description de l’ouvrage
I.5. Règlements utilises
I.6 Logiciels utilisés
I.7 Matériaux utilisés
I.7.1 L’acier de construction
I.7.2 Le béton
I.8 Les assemblages
I.8.1 Le boulonnage
I.8.2 Le soudage
II EVALUATION DES CHARGES 
II.1 Introduction
II.2 Charges permanentes
II.3 Charges d’exploitation
II.4 Charges climatiques
II.4.1 Effet de La neige
II.4.2 Effet du vent
II.4.3 Forces de frottement
III DIMENTIONNEMENT DES ELEMENTS DE LA STRUCTURE 
III.1 Introduction
III.2 Étude des éléments secondaires
III.2.1 Calcul des chéneaux
III.2.2 Caractéristiques de la tôle de couverture
III.2.3 Calcul des pannes de couverture
III.2.4 Calcul des liernes
III.2.5 Calcul de l’échantignolle
III.2.6 Calcul des lisses de bardage
III.2.7 Calcul des potelets
III.3 Étude des éléments porteurs
III.3.1 Introduction
III.3.2 Justification de la traverse de lanterneau (IPE220)
III.3.3 Justification du potelet de lanterneau (HEA160)
III.3.4 Justification de la traverse (IPE360)
III.3.5 Justification du poteau (HEA300)
IV ETUDE SISMIQUE ET ANALYSE DYNAMIQUE 
IV.1 Introduction
IV.2 Principe de la méthode
IV.3 Spectre de repense de calcul
IV.4 Analyse dynamique de la structure
IV.4.1 Modélisation de la structure
IV.4.2 Analyse modale
IV.5 Vérification de la structure
IV .5 .1 Caractéristiques dynamiques de la structure
IV .5 .2 Vérification de la période fondamentale de la structure
IV .5 .3 Vérification de la force sismique à la base
IV .5 .4 Vérification des déplacements
V ETUDE DES ASSEMBLAGES 
V.1 Introduction
V.2 Liaison Poteau-Traverse (HEA300-IPE360)
V.2.1 Efforts sollicitant
V.2.2 Soudure de la platine
V.2.3 D i s p o s i t i o n c o n s t r u c t i v e s
V.2.4 Calcul des boulons sollicités en traction
V.2.5 Calcul des boulons sollicités au cisaillement
V.2.6 Vér i f i c at ion de l a pres s ion diamét ral e
V.3 Liaison Traverse-Traverse (IPE 360-IPE360)
V.3.1 Efforts sollicitant
V.3.2 Soudure de la platine
V.3.3 D i s p o s i t i o n c o n s t r u c t i v e s
V.3.4 Calcul des boulons sollicités en traction
V.3.5 Calcul des boulons sollicités au cisaillement
V.3.6 Vérification de la pression diamétrale
V.4 Liaison Potelet de lanterneau-Traverse principale (HEA160-IPE360)
V.4.1 Efforts sollicitant
V.4.2 Soudure de la platine
V.4.3 D i s p o s i t i o n c o n s t r u c t i v e s
V.4.4 Calcul des boulons sollicités en traction
V.4.5 Calcul des boulons sollicités au cisaillement
V.4.6 Vérification de l a press ion diamétrale
V.5 Liaison Potelet lanterneau –Traverse lanterneau (HEA160-IPE220)
V.5.1 Efforts sollicitant
V.5.2 Soudure de la platine
V.5.3 D i s p o s i t i o n c o n s t r u c t i v e s
V.5.4 Calcul des boulons sollicités en traction
V.5.5 Calcul des boulons sollicités au cisaillement
V.5.6 Vér i f i c at ion de l a pres s ion diamét ral e
V.6 Liaison Traverse -Traverse de lanterneau (IPE220-IPE220)
V.6.1 Efforts sollicitant
V.6.2 Soudure de la platine
V.6.3 D i s p o s i t i o n c o n s t r u c t i v e s
V.6.4 Calcul des boulons sollicités en traction
V.6.5 Calcul des boulons sollicités au cisaillement
V.6.6 Vér i f i c at ion de l a pres s ion diamét ral e
VI ETUDE DE L’IFRASTRUCTURE 
VI.1 Calcul des pieds de poteaux
VI.1.1 Introduction
VI.1.2 Effort sollicitant
VI.1.3 Dimensionnement de la plaque d’assise
VI.1.4 Vérification de la contrainte de compression sur la semelle
VI.1.5 Vérification de tige d’ancrage
VI.1.6 Condition d’équilibre du BAEL
VI.2 Calcul des fondations
VI.2.1 Introduction
VI.2.2 Effort sollicitant
VI.2.3 Dimensionnement de semelle
VI.2.4 Vérification des contraintes
VI.2.5 Vérification de la stabilité au renversement
VI.2.6 Calcul du ferraillage
VI.3 Calcul des longrines
VI.3.1 Dimensionnement des longrines
VI.3.2 Calcul du ferraillage
VI.3.3 Vérification de condition de non fragilité
VI.3.4 Calcul d’armatures transversales
VI.3.5 Calcul d’espacement des cadres
VII PROTECTION DE LA STRUCTURE 
VII.1 Introduction
VII.2 La corrosion
VII.2.1 Protection par peinture
VII.2.2 protection par zinc
VII.3 Le feu
VII.3.1 Protection par peinture intumescente
VII.3.2 Protection par produit projeté
VII.4 Conclusion
CONCLUSION GENERALE

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