Soutenance mémoire
Pré- dimensionnement des poutrelles
ETUDE SISMIQUE
Introduction
Notre structure étant implantée en zone sismique III et vu les dégâts démesurés que peut engendrer un séisme, une étude sismique s’impose. Ainsi, le calcul d’un bâtiment vis à vis du séisme repose sur l’évaluation des charges susceptibles d’être engendrées dans le système structural lors du séisme. Dans le cadre de notre projet, la détermination de ces efforts est conduite par le logiciel SAP2000 qui utilise une approche dynamique basée sur le principe de la superposition modale.
Choix de la méthode de calcul :
Le calcul des forces sismiques peut être mené suivant trois méthodes :
Par la méthode statique équivalente.
Par la méthode d’analyse modale spectrale.
Par la méthode d’analyse dynamique par accélérogramme.
Pour pouvoir utiliser la méthode statique équivalente il faut que :
Le bâtiment ou bloc étudie, satisfait aux conditions de régularité en plan et en élévation prescrites au chapitre III, (article 3.5 [3] ) avec une hauteur au plus égal à 65m en zones I,II et à 30m en zone III, (article 4.1.2[3] ). Dans notre cas la méthode statique équivalente n’est pas applicable selon (l’article 4.1.2 [3]) (régularité en plans et en élévation).
Conclusion : le calcul sismique se fera par la méthode dynamique spectrale du fait que notre bâtiment ne répond pas aux critères exigés par le RPA99/2003 pour pouvoir utiliser la méthode statique équivalente (irrégularité en plan et en élévation).
Principe de la méthode
Le principe de cette méthode réside dans la détermination des modes propres de vibrations de la structure et le maximum des effets engendrés par l’action sismique, celle-ci étant représentée par un spectre de réponse de calcul. Les modes propres dépendent de la masse de la structure, de l’amortissement et des forces d’inerties.
Spectre de réponse de calcul
L’action sismique est représentée par le spectre de calcul suivant :
Modélisation de la structure
La modélisation représente l’établissement d’un modèle 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.
Vérification de l’étude sismique aux conditions du RPA99/2003 :
Vérification des modes
Après l’analyse dynamique de notre structure on a obtenu. Les trois formes de vibrations l’ord d’un séisme.
D’après le tableau si dessous en remarque que la condition de masse est vérifiée dans le mode 9.
Le nombre de mode a considéré est : 9
Vérification de la période
La valeur de la période fondamentale (T) de la structure peut être estimée à partir de formules empiriques ou calculée par des méthodes analytiques ou numériques.
La formule empirique à utiliser selon les cas est la suivante :
hN: hauteur mesurée en mètre à partir de la base de la structure jusqu’au dernier niveau (N) hN= 34,17 m
CT : est un coefficient, fonction du système de contreventement et du type de remplissage.
Portiques auto-stables en acier avec remplissage en maçonnerie CT =0.05.
Vérification des déplacements
Les déplacements relatifs latéraux d’un étage par rapport à l’étage qui lui est adjacent ne doivent pas dépasser 1% de la hauteur d’étage. C’est-à-dire que ce déplacement sont limités à la valeur Hétage/100.
Etude des escaliers
Pré dimensionnement des escaliers
Pour dimensionnement des marches (g : giron) et contre marche (h), on utilise la formule de BLONDEL 59cm≤ (g + 2h) ≤ 66cm
h : varie de 14 cm à 20 cm
g : varie de 22 cm à 30 cm
Hauteur d’étage : 3,06 m.
On prend g= 30cm.
59cm≤ 30+ 2h ≤ 66cm
14,5cm≤ h ≤ 18cm.
Pour h=17 cm on a 10 marches pour le 1er volée et 10 pour le 2eme volée
La longueur de la ligne de la foulée sera :
Lf=g (n-1)=30(10-1)
Lf=270cm=2.7m.
L’inclinaison
Dimensionnement des supports de marches :
On modélise la marche comme une poutre simplement appuyée : qser = G + Q = 91,5 daN/m qu = 1,35G + 1,5Q = 134,78 daN/m.
Le dimensionnement se fait à partir de la condition de la flèche :
Etude du plancher
Introduction
Les structures de planchers sont constituées d’ossatures plus lourdes, recevant des platelage de forte inertie, nécessaires pour reprendre de forte charges (surcharges d’exploitations, de bureaux,…) pouvant atteindre plusieurs tonnes au m2.
Les ossatures de planchers sont constituées de poutres croisées, les solives (support de platelage) portant sur des poutres maîtresses, qu’elles-mêmes portées sur des poteaux.
Bien entendue qu’il y a divers types de planchers, parmi eux on se base sur un plancher dit mixte (acier/béton), et le plus répandu dans les constructions métalliques.
Calcul de plancher mixte
Le calcul est fait selon la méthode prescrite dans le document « structure métallique selon Eurocode03 » jean Morel
Etude des connecteurs
Définition
Les connecteurs sont des éléments qui assurent la liaison entre la dalle de compression et l’acier.
En d’autre terme ils sont destinés pour résister au glissement de la dalle en limitant les déplacements relatifs de l’acier et du béton à une valeur suffisamment faible.
Choix des connecteurs
Les connecteurs sont généralement réalisés par des corniers ou bien des UPN ou parfois des goujons pour cette étude le choix a été porté sur des connecteurs souples en profilés, car les connecteurs rigides sont moins pratiques a cause qu’il peuvent introduises des risques de ruptures au niveau du béton.
Notation
hc: la hauteur du connecteur.
d : l’espacement entre deux connecteurs successives.
hb : l’épaisseur de la dalle.
ec: l’épaisseur de l’âme
S : effort tangentiel par unité de longueur
Gadm
: L’effort de glissement admissible GC
: L’effort appliqué sur le connecteur
b : largeur d’une bonde de la dalle collaborant
h : la distance entre le centre de gravité de la poutre d’acier et la fibre supérieur de
la dalle collaborant
X : la distance entre l’axe neutre a la fibre supérieure de la dalle collaborant
A : aire de la section de la poutre en acier
B : aire de la section de béton seul
S’ : moment statique de la section rendue homogène
I1 : moment d’inertie de la section réduite rendue homogène
d0 : distance entre le centre de gravité de la section d’acier et la section de béton
DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS STRUCTURAUX
Dimensionnement des poutres principales
Les poutres principales sont des éléments structuraux, qui permettent de supporter les charges des planchers et les transmettent aux poteaux, elles sont sollicitées principalement par un moment de flexion.
Poutre principale de rive
Les charges maximales sollicitant la poutre de rive sont obtenues par le logiciel SAP2000 ce
sont :
Msd=42,824 KN.m
Vsd=53 ,504 KN.
Caractéristiques des poutres de rives choisies (IPE240)
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I : GENERALITES
I.1 Présentation de l’ouvrage
I.1.1 Introduction
I.1.2 Caractéristiques géométriques du bâtiment
I.1.3 Conception architecturale
I.2 Présentation des règlements techniques
I.3 Matériaux utilisés
I.3.1 Acier
I.3.2 Béton
I.3.3 Acier de ferraillage
I.3.4 Assemblages
CHAPITRE II : EVALUATION DES CHARGES
Introduction
II.1. Charges permanentes
II.1.1. Plancher
II.1.2. Mur extérieure
II.1.3. Acrotère
II.1.4. Escaliers
II.2. Surcharges d’exploitation
II.3. Surcharges climatiques
II.3.1. La neige
II.3.2. Le vent
CHAPITRE III : PREDIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS
III.1. Pré-dimensionnement des poutrelles
III.1.1.Plancher terrasse
III.1.2 Etage courant
III.2.Les poutres
III.2.1. Poutre principale de rive terrasse
III.2.2 Poutre principale étage courant
III.2.3 Poutre intermédiaire terrasse
III.2.4 Poutre intermédiaire étage courant
III.3 Les poteaux
III.3.1 Poteau central
III.3.2 Poteau de rive
CHAPITRE IV : ETUDE SISMIQUE
IV.1 Introduction
IV.2 Choix de la méthode de calcul
IV.3 Principe de la méthode
IV.4 Spectre de réponse de calcul
IV.5 Modélisation de la structure
IV.6 Vérification de l’étude sismique aux conditions du RPA99/2003
IV.6.1 Vérification des modes
IV.6.2 Vérification de la masse
IV.6.3 Vérification de la période
IV.6.4 Vérification de forces sismiques à la base
IV.6.5 Vérification des déplacements
CHAPITRE V : ETUDE DES ESCALIERS ET DU PLANCHER
V.1. Etude des escaliers
V.1.1. Pré dimensionnement des escaliers
V.1.2. Charges à prendre en considération
V.1.3. Dimensionnement des supports de marches
V.1.4. Vérification de résistance de la section
V.1.5. Dimensionnement du limon
V.1.6. Vérification du limon
V.2. Etude du plancher
V.2.1. Introduction
V.2.2. Calcul de plancher mixte
V.2.3. Calcul des contraintes de flexion
V.2.5. Contraintes additionnelles de retrait
V.2.6. Etude des connecteurs
V.2.7. Vérification des conditions
V.2.8. Calcul de la distance entre les connecteurs
V.2.9. Calcul du ferraillage
V.2.10. Vérification de l’effort tranchant
CHAPITRE VI : DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS
VI.1. Dimensionnement des poutres principales
VI.1.1. Poutre principale de rive
VI.1.2. Poutre principale centrale
VI.2. Dimensionnement des poteaux
VI.2.1. Poteau de rive
VI.2.2. Poteaux centraux
VI.3. Dimensionnement des contreventements
VI.3.1. Introduction
CHAPITRE VII : CALCUL DES ASSEMBLAGES
INTRODUCTION
VII.1. Liaison poteau-poutre
VII.2. Liaison poutrelle-poutre
VII.2.1. Choix du Gousset
VII.2.2. Dispositions constructives
VII.3. Assemblage poteau-poteau
VII.3.1. dimensionnement des couvre-joints de la semelle
VII.3.2. Résistance les boulons des semelles
VII.3.3. Résistance à la pression diamétrale
VII.4. Les pieds de poteaux
VII.5. Assemblage contreventement
VII.5.1. Soudure gousset-poteau
VII.5.2. Disposition constructive
CHAPITRE VIII : ETUDE DE L’INFRASTRUCTURE
VIII.1. Introduction
VIII.2. Choix du type de fondation
VIII.2.1. Semelle isolée
VIII.2.2. semelles filantes
VIII.2.3. Calcul du radier général
VIII.3. Pré dimensionnement du radier
VIII.3.1. Selon la condition d’épaisseur minimale
VIII.3.2. Selon la condition forfaitaire
VIII.4. Détermination des efforts
VIII.5. Détermination de la surface nécessaire du radier
VIII.6. Vérifications
VIII.6.1. Vérification de la contrainte de cisaillement
VIII.6.2. Vérification au poinçonnement
VIII.6.3. Vérification de l’effort de sous pression
VIII.7. Calcul du Ferraillage de la dalle
VIII.7.1. Ferraillage suivant Lx (En travée)
VIII.7.2. Ferraillage suivant Ly (En travée)
VIII.7.2. Ferraillage en appui
VIII.8. Vérification
VIII.9. Calcul du Ferraillage de la nervure
VIII.9.1. Ferraillage longitudinal à l’ELU
VIII.9.2. Vérification à l’ELS
CHAPITRE IX : COMPARAISON
IX.1. Introduction
IX.2. Construction En Charpente Métallique
IX.2.1. Les Eléments de La Construction Métallique
IX.2.2. Les Avantages de La Construction Métallique
IX.2.3. Les inconvénients de La Construction Métallique
IX.2.4. Estimation de coût
IX.2.5 Estimation de délai « charpente métallique »
IX.3. Construction en béton armé
IX.3.1. Les avantages de la construction en béton
IX.3.2. Les Inconvénients de la construction en béton
IX.3.3. Estimation de coût pour béton armé
IX.3.4 Estimation de délai « charpente métallique »
IX.4. comparaison
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