Détermination de l’épaisseur du plancher

Détermination de l’épaisseur du plancher

L’hôpital, un bâtiment pas comme les autres :

L’hôpital est un bâtiment très spécialisé dans son organisation comme dans sa structure. La connaissance de l’organisation hospitalière, c’est -à-dire le corps médical hospitalier, son administration et les services annexes, est essentielle à l’élaboration de tout projet hospitalier [2]. De plus, un centre hospitalier est classé comme un ouvrage stratégique, du fait qu’il doit rester, totalement opérationnel, en cas d‘avènement d’un risque majeur, tel un séisme de grande intensité notamment. Les techniques médicales font appel à des équipements spécifiques de plus en plus importants et complexes. Les équipements ont, la plupart du temps, une lourde incidence sur le bâtiment, mais seront cependant obsolètes dans les cinq années à venir. Comment concevoir une structure capable de s’adapter aux fluctuations du progrès avec efficacité, harmonie, et au moindre coût ?

Caractéristiques des matériaux :

Béton : Le béton est un matériau hétérogène comme tous les matériaux, ce dernier travail très bien à la compression et mal à la traction, le béton armé utilisé dans la construction de cet ouvrage sera conforme aux règles techniques de conception et de calcul des ouvrages en béton armé ainsi qu’à tous les règlements applicables en Algérie.

Ciment : La teneur en ciment dépend de la résistance souhaitée. Pour les bétons de remplissage, peu sollicités, le dosage est de 150 kg/m3. Pour toutes les pièces constituant la structure des bâtiments, en béton armé ou précontraints, le béton contient généralement 350 kg/m3 de ciment. Pour les mortiers, mélanges de sable, de ciment et d’eau, la teneur atteint en moyenne 450 kg/m3. Enfin, les coulis, utilisés en injection dans des forages ne comprennent que du ciment et de l’eau. Ils servent à boucher les microfailles et les fractures d’un terrain, par exemple autour d’un barrage avant son édification.

Granulats : Les granulats utilisés sont des graviers issus de carrières, blocs de roche concassés et broyés, ou des granulats roulés, extraits du lit des rivières. La taille des granulats varie en fonction de celle du coffrage, de la densité d’acier pour les éléments en béton armé, et du type de béton recherché. La taille des granulats est indiquée par deux chiffres, la plus grande dimension des éléments les plus petits et celle des éléments les plus grands. Par exemple, un gravier 5/15 est composé de particules dont le diamètre varie entre 5 et 15mm. Pour les bétons employés en bâtiment, les granulats les plus courants sont des graviers 5/15 et 15/25. Pour des travaux de génie civil, les pièces sont plus massives, les graviers sont plus gros, jusqu’à 150 mm de diamètre dans le cas des barrages. Il s’agit alors de béton cyclopéen.

Adjuvants : Lors du malaxage, on ajoute parfois des adjuvants au béton qui permettent de modifier les propriétés du matériau. Il est ainsi possible de rendre des bétons étanches, pour construire des ouvrages souterrains ou des piscines, on peut retarder ou accélérer le temps de prise du ciment dans le béton. Des adjuvants sont également utilisés à des fins architecturales, par exemple, au cours du malaxage, on peut ajouter des pigments aux bétons ou aux mortiers. Des durcisseurs de surfaces, des particules de quartz sont incorporés pour obtenir des dalles en béton supportant des charges roulantes importantes, en usine par exemple : Le béton peut être rendu poreux et fortement perméable, pour des applications en lit filtrant, ou sous les chaussées de route, pour empêcher l’eau de pluie de stagner sur les voies de circulation. Pour obtenir des massifs de béton lourd, on peut incorporer des particules d’acier. Le béton obtenu peut avoir une densité allant jusqu’à 411m’, alors que la masse volumique d’un béton courant non armé est de 2,4 t/m3, selon la nature des composants. Le béton comprenant des particules de plomb contribue à stopper les rayonnements, on l’emploie en milieu nucléaire. Le béton lourd possède également de très bonnes propriétés d’isolation phonique.

Béton armé : Le béton présente une excellente résistance à la compression, environ 450 bars mais dix fois moindre en traction ou en cisaillement. Dans une pièce en béton supportant une charge, une poutre par exemple, la partie haute travaille en compression et la partie basse exerce des efforts de traction. Des études sur la résistance des matériaux permettent de déterminer dans chaque cas les parties d’une pièce en béton travaillant en compression ou en traction. Pour reprendre les efforts de traction du béton, des barres d’acier sont noyées dans le béton. L’acier, qui possède une résistance égale en traction et en compression, est placé aux endroits où le béton est le plus fragile. Jadis, les aciers employés étaient des barres rondes de surface lisse, mais ce type d’acier n’offre pas une adhérence suffisante sur le béton. En cas d’effort important, il glisse dans le matériau et les contraintes ne se transmettent plus correctement. Aujourd’hui, ces aciers lisses sont surtout utilisés pour des attentes d’armatures, c’est-à-dire des aciers qui font la liaison entre deux éléments d’une même pièce, mais coulée en deux fois. Par exemple, un mur très long ne peut pas se couler en une seule fois. Des aciers lisses sont coulés dans la première partie, puis ressortis partiellement pour être noyés également dans la deuxième partie à couler. Ainsi, on évite les fissures qui apparaissent à la liaison des deux pièces en béton.

En structure, les barres d’acier mises en oeuvre le plus souvent sont torsadées. Elles sont dites à haute adhérence, car leur surface rugueuse permet un lien intime avec le béton, et les contraintes peuvent se transmettre entre les deux composants. Les armatures du béton permettent une grande économie de béton mais nécessitent des précautions particulières de mise en oeuvre. Il est ainsi indispensable que l’acier soit correctement enrobé de béton et ne soit pas en contact avec le milieu extérieur. Si l’acier vient à rouiller, au contact de l’air humide ou de l’eau, sa section utile (la section d’acier non rouillé) diminue et la résistance de la structure est réduite. Au contraire, la rouille, en gonflant, peut faire éclater le béton et conduire à la ruine de la pièce. L’idée d’associer le fer et le béton a trouvé sa première application en 1848, lorsque Joseph Lambot construit une barque en béton armé à Marseille. Puis, à partir de 1852, les premiers immeubles en béton armé sont construits à Paris. Joseph Monier élabore des bacs à fleurs à Versailles, puis fabrique des escaliers, des réservoirs et des poteaux. François Coignet quant à lui est considéré comme un pionnier du béton armé et de la préfabrication.

Conclusion

Ce projet de fin d’étude, nous a permis de mettre en pratique toutes nos connaissances acquises durant notre cycle de formation d’ingénieur, d’approfondir nos connaissances en se basant sur les documents techniques et réglementaires, de mettre en application les méthodes de calcul récentes, et de mettre en évidence les principes de base qui doivent être prises dans la conception des structures. Les récents développements de l’analyse numérique, dus aux grandes possibilités offerte par l’outil informatique, ont influencé profondément les méthodes de calcul, en effet on peut dire que l’emploi de logiciels de calcul est en train de bouleverser les méthodes forfaitaires qui n’étaient qu’approximatives. Sous l’action sismique, les voiles reprennent dans un premier temps, grâce à leur rigidité, la presque totalité des charges latéral. Les déformations de la structure restent faibles. Après l’apparition de zones plastiques dans le voile ; une plus grande part de charge se reporte sur les portiques dont la ductilité autorise une importante dissipation d’énergie. L’analyse sismique constitue une étape déterminante dans la conception parasismique des structures. En effet des modifications potentielles peuvent être apportées sur le système de contreventement lors de cette étape. Rappelons que dans notre cas, c’est une structure auto-stable qui a été pré dimensionné. Le renforcement de cette dernière (lors de l’étude sismique) nous a amené vers un bâtiment à contreventement mixte (voile + portique). Les systèmes mixtes en portique et voiles sont donc caractérisés à la fois par une résistance élevée assurée par les voiles et par une bonne capacité à dissiper l’énergie due à la présence des portiques. Celle-ci n’entre en jeu d’une façon significative qu’après le dépassement de la limite d’élasticité des voiles. Toutefois, le système n’atteint le maximum de son efficacité que si la répartition des voiles est symétrique et uniforme et si les liaisons entre les voiles et les portiques ont une bonne ductilité.

Table des matières

Chapitre I : Présentation et conception de l’ouvrage Page
I.1 Introduction
I.1.1 Le cancer en Algérie, un constat alarmant
I.1.2 L’hôpital, un bâtiment pas comme les autres
I.2 Présentation de l’ouvrage
I.2.1 Position de l’ouvrage
I.2.2 Description de l’ouvrage
I.3 Caractéristiques des matériaux
I.3.1 Béton
I.3.2 Ciment
I.3.3 Granulats
I.3.4 Sable
I.3.5 Eau
I.3.6 Aciers
I.3.7 Béton armé
I.3.8 Adjuvants
I.4 Contraintes limites
I.4.1 Etat limite Ultime
I.4.2 Etat limite de service
I.5 Diagramme de contrainte déformation
I.6 Module de déformation longitudinale
I.7 Diagramme de contrainte déformation de calcul
I.8 Contraintes limites
I.8.1 E.L.U
I.8.2 E.L.S
I.9 Hypothèses de calcul
I.9.1 E.L.U.R
I.9.2 E.L.S
I.9.3 Règles des trois pivots
Chapitre II. : Descente de charges et pré dimensionnement Page
II.1 Introduction
II.2 Détermination de l’épaisseur du plancher
II.3 Descente des charges
II.3.1 Plancher terrasse inaccessible inclinée
II.3.2 Plancher terrasse accessible
II.3.3 Plancher étage courant
II.3.4 Murs
II.3.5 L’acrotère
II.3.6 Escaliers
II.4 Pré dimensionnement des éléments structuraux
II.4.1 Introduction
II.4.2 Pré dimensionnement des poteaux
II.4.3 Pré dimensionnement des poutres
II.4.4 Les voiles
Chapitre III : Etude des éléments secondaires Page
III.1 Etude du plancher
III.1.1 Introduction
III.1.2 Prédimension de la dalle pleine (Plancher)
III.1.3 Calcul des Ferraillages
III.2 L’acrotère
III.2.1 Introduction
III.2.2 Le rôle de l’acrotère
III.2.3 Etude de L’acrotère Terrasse inaccessible
III.2.4 Etude de L’acrotère Terrasse accessible
III.3 Etude des escaliers
III.3.1 Introduction
III.3.2 Terminologie
III.3.3 Dimensions des escaliers
III.3.4 Evaluation des charges et des surcharges pour
III.3.5 l’escalier
III.3.6 Le type d’escalier
Chapitre IV : Etude dynamique Page
IV.1 Introduction
IV.2 Objectif de l’étude dynamique
IV.3 Modélisation de la structure étudiée
IV.4 Méthodes de calculs
IV.4.1 Méthode statique équivalente
IV.4.2 Méthode d’analyse modale spectrale
IV.5 Combinaison d’action
IV.6 Choix de la méthode de calcul
IV.7 Choix du type de contreventement
IV.8 Méthode statique équivalente
IV.8.1 Détermination des coefficients
IV.8.2 Période et participation massique
IV.8.4 Poids total de la structure (W)
IV.8.5 Détermination de l’effort tranchant
IV.8.6 Détermination de la force sismique de chaque niveau
IV.9 Méthode d’analyse modale spectrale
IV.9.1 Spectre de réponse
IV.10 Résultante des forces sismiques de calcul
Chapitre V : Etude des éléments structuraux Page
V.1 Introduction
V.2 Les poteaux
V.2.1 Combinaisons spécifiques de calcul
V.2.2 Vérification spécifique sous sollicitations
V.2.3 normales (coffrage de poteau)
V.2.4 Calcul du ferraillage longitudinal
V.3 Calcul du ferraillage transversal (RPA2003)
V.3.1 Les poutres
V.3.2 Introduction
V.3.3 Recommandation du RPA99
V.3.4 Exemple d’étude de la poutre principale
V.4 Récapitulatif
V.4.1 Les voiles
V.4.2 Introduction
V.4.3 Conception
V.4.4 Calcul des voiles
Vérification des contraintes tangentielles
V.4.5 Détermination des sollicitations
V.4.6 Détermination du ferraillage

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