Soutenance mémoire
PRESENTATION DU PROJET
Avec une superficie de 86.504 km², la Guyane possède 300 km de côtes, 520 km de frontières avec le Suriname et 700 km de frontières avec le Brésil. Elle est couverte à 96 % d’une forêt équatoriale qui reste parmi les plus riches du monde.
La population est essentiellement groupée dans quelques communes sur le littoral, au bord des grands fleuves et de leurs estuaires. Cayenne, chef-lieu du département, se situe à 7.072 km de Paris.
De nombreuses communautés coexistent, venant de 80 pays différents. Avec aujourd’hui une quarantaine de nationalités : Créoles, Amérindiens, Bushinengués, H’mongs, Métropolitains, Chinois, Libanais, Brésilien et Haïtien, etc…
La population étrangère en situation irrégulière (clandestine) est estimée entre 40.000 et 60.000 personnes, en plus des 215.000 habitants répertoriés.
Assainissement des bâtiments et des voiries
Le réseau d’évacuation des eaux de ruissellement est gravitaire, il collecte les eaux de toitures et de voiries. Il est composé de noues, regards et canalisations PVC.
Les toitures sont équipées de gouttières reprises par l’intermédiaire de regards placés à 1 m des façades qui se déversent dans des noues placées entre les bâtiments. Ces noues se déversent à leurs tours dans un fossé périmétrique, qui a pour exutoire la crique lindor. Des passages busés (400) assurent la continuité hydraulique du réseau. Une cunette en béton est réalisée au fond de chaque noue afin d’assurer un écoulement minimal.
Assainissement du parking
Le parking situé au sud-ouest du projet est assaini par un ensemble de collecteurs et de canalisations souterraines qui acheminent les eaux pluviales vers un débourbeur déshuileur chargé d’assurer la dépollution des eaux de ruissellement issues du parking qui seront par la suite déversées dans le réseau collectif.
Vérification du volume de stockage
A terme, le volume de stockage nécessaire pour l’évacuation d’une pluie de retour 10 ans est estimé à 800 mଷ pour l’ensemble du projet. Il a été prévu de mettre en place des noues, afin de stocker et réguler les eaux pluviales. Au total, 10 noues et un fossé seront positionnés sur laparcelle de projet. Les noues serviront au stockage et à la régulation des eaux pluviales du lycée avant leur déversement dans la crique Lindor.
ETUDE DU SYSTEME DE FONDATION
Introduction
Pour des raisons de coût, il est préférable de choisir le système de fondations superficielles plutôt que des fondations profondes lorsque le sol le permet. Il peut s’agir de semelles isolées ou semelles filantes ou encore de radier général.
La capacité portante et le tassement sont les deux éléments fondamentaux à déterminer lors du dimensionnementdes fondations superficielles.
Nous justifierons le système de fondation sur la base du résultat d’un essai pressiométrique de Ménard qui est un essai de cisaillement pur. La pression limite correspond à une rupture par cisaillement.
Etude Géotechnique
Les études géotechniques ont pour principal objet les études de sol pour la construction d’ouvrages (pavillons, immeubles, voiries, ouvrages d’art…), et notamment la définition des fondations, maisaussi dans le cadre de diagnostics pour des ouvrages sinistrés. Elles traitent également des phénomènesde mouvement de sol (glissement, affaissement et autres), de déformation (tassements sous charges) et résistance mécanique.
Les résultats de cette étude nous permettent entre autre de connaitre les caractéristiques du sol sous chaque bâtiment, et ainsi choisir le type de fondation le plus adapté au projet. Les essais peuvent être réalisés in situ ou en laboratoire à partir d’échantillons de sol.
Une mission géotechnique en accord explicite entre le client et le géotechnicien peut avoir différentes classes. La G0 correspond à l’exécution des essais et sondage et la G12 à l’étude de faisabilité des ouvrages.
Commentaire sur l’essai
La qualité de cet essai est très sensible à la taille et à la forme du trou de forage l’opérateur se doit de maitriser parfaitementl’essai pour obtenir des résultats fiables.
Ménard donne pour les sols cohérents les correspondances suivantes :
– EM/pl < 5argiles remaniées ou triturées ;
– 5<EM/pl<8argiles sous-consolidées ;
– 8<EM/pl<12argiles normalement consolidées ;
– 12<EM/pl<15argiles légèrement surconsolidées ;
– EM/pl >15argiles fortement surconsolidées.
En fonction des valeurs de EM/pl et de lanature des sols, on peut on déduire que, jusqu’à 5.30m le sol est sous consolidé.A partir de 5.30m jusqu’à la fin du sondage on retrouve un sol normalement consolidé. Onretrouve de la terre végétale jusqu’à 0.40m de profondeur, cette couche de sol sera dans tous les cas évacuée car composée de débris végétaux, elle n’a aucune portance.
La consolidation est un processus par lequel on diminue le volume du sol. On applique un effort au sol qui resserre les particules plus étroitement, donc réduisant son volume en bloc. Quand ceci se produit dans un sol qui est saturé en eau, celle-ci est évacuée hors du sol.
Détermination de la contrainte admissible du sol
L’étude sera limitée au cas du bâtiment H
Normes en vigueur
La méthode de calcul pressiométrique qui suit celles incluses dans le fascicule 62, titre V, du CCTG (1993) : Règles techniques de conception et de calcul des fondations des ouvrages de génie civil, qui sont les règles actuellement en vigueur pour les marchés publics de travaux de génie civil en France. Elles sont issues des résultats de nombreux essais de chargement réalisés par les laboratoires des ponts et chaussées, ainsi que de l’exploitation de données expérimentales trouvées dans la littérature internationale pourles règles pressiométriques.
La méthode pour conduire et interpréter ces essais est donnée par les normes de l’AFNOR, référencées respectivement NFP 94-110, pour l’essai pressiométrique Ménard.
Hauteur d’encastrement équivalente
La théorie pressiométrique considère que les sols situés autour et au-dessus de la semelle n’interviennent pas uniquement par leur poids mais que leur résistance joue un rôle dans la contrainte ultime. Ceci est justifié par le fait que les lignes de glissement remontent jusqu’à la surface et ne s’arrêtent pas au niveau de la fondation.
Le niveau de la fondation doit être suffisamment profond pour ne pas être affecté par le climat (gel, dessiccation). En Guyane nous ne sommes pas affectés par ces phénomènes climatiques.
Nous encastrerons la semelle dans la couche de sable jaune, 10cm après la couche de terre végétale, soit à la profondeur de -0.50 m.On considère qu’une fondation est ancrée dans une couche à partir de 20 à 30 cm de profondeur dans celle-ci.
La terre végétal au dessus de la fondation devra être remplacé par du matériau de remblais de meilleur qualité pour satisfaire cette condition d’ancrage.
Coefficient rhéologique
L’essai préssiométrique est un essai non drainé et ne traduit pas le phénomène de consolidation. Toutefois, les applications de l’essai pressiométrique aux prévisions de déformation à long terme conduisent à se rattacher empiriquement à la théorie de la consolidation. A cet effet, Ménard a défini un coefficient αappelé coefficient rhéologique ou coefficient de structure de sol.Il permet d’établir une corrélation entre le module pressiométrique et le module oedométrique.
Justification du tassement
Selon l’Eurocode 7-1 (1994), la rotation relative maximal admissible pour un état de limite de service dans la structure est comprise entre 1/2000 et 1/300 selon le type de fondation et la nature du sol.
Pour des semelles isolées sur des sables, selon Sketon et MacDonald, pour éviter les fissures dans les murs et cloison :
Le tassement total maximal est de 40 mm et le tassement différentiel maximal est de L/300.
Le calcul du tassement différentiel doit êtrevérifié à partir d’une semelle voisine nous considérons S1 la semelle précédemment étudié et S2 la semelle voisine supposé de même taille. La portée entre les deux semelles est de 7.78m.
DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS EN BETON ARME
Introduction
Afin de dimensionner les éléments de structure d’un bâtiment il est essentiel d’établir une descente de charge, afin de connaitre précisément les efforts appliqués à chaque élément.
Nous utiliserons dans cette étude le logiciel ARCHE de la société GRAITEC qui permet la modélisation en 3D du bâtiment, il effectue la descente de charge ainsi que le dimensionnement de chaque élément de structure.
L’étude est limitée au bâtiment H et le dimensionnement et la vérification a été effectuée pour le poteau n° 10 du RDC et la semelle isolé qui le supporte.
Système constructif retenu
La définition du mode constructif est une étape importante de la préparation du chantier. Elle conditionne, le planning, le type de matériel utilisé, la quantité d’heures travaillée. Ce travail ce fait en concertation avec l’entreprise, le bureau d’étude béton armé et peut aussi dépendre d’une contrainte fixée par l’architecte.
Les caractéristiques du sol le permettant, le système de fondation sera superficiel.
Le système constructif retenu pour le chantier sera une structure composée de poutres et poteaux sur semelles isolées. Les murs périphériques sont en maçonnerie exceptés les murs pignons et celui supportant l’escalier, ils sont banchés et repris par des semelles filantes. Les planchers seront coulés en place à l’aide d’une table coffrante, ce choix s’est fait en fonction du matériel disponible de l’entreprise, et de la répétition de la trame du bâtiment justifiant l’utilisation de la table. Cette technique permet des cadences de travail par étage très élevé.
Le dallage est flottant pour alléger la structure.
Les cloisons intérieures seront réalisées en cloison très légère : plaque de plâtre sur ossature métallique.
Modélisation du bâtiment sur ARCHE
Hypothèses générales
Calcul selon le BAEL 91 modifié 99
Classe du béton : C25/30
Masse volumique du Béton : 25.00 kN/m3
Charges permanentes
Les différentes charges sont tirées de la norme NFP 06-001 elles découlent d’études statistique effectuées au plan international.Pour le reste des charges elles sont tirées des données par les entreprises réalisant les travaux.
Cloisons de distribution
On entend par cloisons de distribution, les cloisons non porteuses, de poids linéique inférieur à 2,5 kN/m, qui subdivisent les locaux et dont il existe une densité relativement importante et régulière dans certains types de bâtiments (habitation, bureaux, etc.). Les cloisons sont considérées comme étant « très légères », dont le poids linéique est inférieur à 1,0 kN/m. Lorsque les planchers sont tels que la répartition correspondante des charges est assurée, les cloisons « très légères » peuvent être prises en compte, comme une charge permanente uniformément répartie, égale à 0,40 kN/m².
Le poids de la cloison est de 22.00daN/m² sur une hauteur de 2.70m le poids linéaire est de 0.72kN/m on peut donc considérer qu’il s’agit d’une cloison très légère et le poids surfacique retenu sera de 0.4 kN/m²
Résultats de la descente de charge
La structure se compose depoteaux, poutres et semelles isolées. Les murs périphériques sont en maçonnerie exceptés les murs pignons et celui supportant l’escalier ; ils sont banchés et repris par dessemelles filantes. Une coursive en porte à faux dans le prolongement de la dalle du plancher haut du RDC est reprise par des poutres noyées. Le dallage est flottant et n’influera pas sur la descente de charge.
Après optimisation de la géométrie tout en respectant les contraintes architecturales, le résultat du pré-dimensionnement est donné ci-après.
CONCLUSION
Dans ce mémoire j’ai voulu aborder les trois principaux domaines du génie civil ; l’hydraulique, la géotechnique et le calcul de structure.
J’ai abordé l’hydraulique à travers le dimensionnement d’un bassin d’orage qui est indispensable si l’on veut limiter l’impact de l’urbanisation sur l’écoulement des eaux pluviales.
La Géotechnique permet une bonne connaissance du sol, elle est essentielle à tout projet. Elle détermine le système de fondation de l’ouvrage qui fait varier le coup du projet selon la qualité du sol en place.
Dans la dernière partie consacrée au calcul de structure, j’ai utilisé le logiciel ARCHE pour réaliser la descente de charge et dimensionner les différents éléments.
L’outil informatique permet de gagner du temps pour les différents calculs et l’établissement des plans mais il est important de pouvoir contrôler les résultats obtenus. J’ai donc choisi de vérifier les résultats avec les règles de l’EUROCODE qui sont aujourd’hui en vigueur en France.
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Table des matières
III INTRODUCTION
IV PRESENTATION DU PROJET
IV.1 Situation géographique
IV.2 Contexte Régional de l’opération
IV.3 Capacité d’accueil de l’établissement
IV.4 Choix architectural
V DIMENSIONNEMENT D’UN BASSIN D’ORAGE
V.1 Introduction
V.2 Cadre juridique
V.3 Description du réseau
V.4 Débit du bassin versant
V.4.1 La Méthode Rationnelle
V.4.2 Formule générale
V.4.3 Le coefficient de ruissellement
V.4.4 Le temps de concentration
V.4.5 Intensité de la pluie
V.4.6 Débit de pointe à l’état initial
V.5 Dimensionnement du volume de stockage
V.5.1 Principe de la Méthode des pluies
V.5.2 Calcul de Sa et de Ca
V.5.3 Débit aval admissible
V.5.4 Volume d’eau à stocker
V.5.5 Vérification du volume de stockage
VI ETUDE DU SYSTEME DE FONDATION
VI.1 Introduction
VI.2 Etude Géotechnique
VI.3 L’essai au pressiomètre MENARD
VI.3.1 Principe de l’essai
VI.3.2 Résultats – courbe de variation de la sonde
VI.3.3 Résultat de l’essai sous le batiment H
VI.3.4 Commentaire sur l’essai
VI.4 Détermination de la contrainte admissible du sol
VI.4.1 Normes en vigueur
VI.4.2 Formule générale
VI.4.3 Définition des charges
VI.4.4 Hauteur d’encastrement équivalente
VI.4.5 Pression limite équivalente
VI.4.6 Valeurs numérique du coefficient de portance
VI.4.7 Calcul de la contrainte verticale effective
VI.5 Etude des tassements
VI.5.1 Introduction
VI.5.2 Calcul de la surface de la semelle
VI.5.3 Formule générale du tassement par la méthode de Ménard
VI.5.4 Coefficient rhéologique
VI.5.5 Calcul des modules équivalents Ec et Ed
VI.5.6 Tassement théorique
VI.6 Justification du système de fondation
VI.6.1 Justification de la capacité portance
VI.6.2 Justification du tassement
VII DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS EN BETON ARME
VII.1 Introduction
VII.2 Présentation du Bâtiment
VII.2.1 Plan du bâtiment H
VII.3 Système constructif retenu
VII.4 Modélisation du bâtiment sur ARCHE
VII.4.1 Hypothèses générales
VII.4.2 Définition des charges
VII.5 Résultats de la descente de charge
VII.6 Dimensionnement des éléments à partir du logiciel ARCHE
VII.6.1 Hypothèse générale
VII.6.2 Extrait de la note de calcul du poteau 10
VII.6.3 Plan de ferraillage du poteau 10
VII.6.4 Note de calcul de La semelle 10
VII.6.5 Plan de ferraillage de la semelle
VII.7 Vérification du poteau 10 à l’Eurocode
VII.7.1 Introduction
VII.7.2 Hypothèse de calcul
VII.7.3 Détermination de la hauteur de flambement
VII.7.4 Dimensionnement du poteau en compression centrée
VII.7.5 Vérification de l’effort normal résistant
VII.7.6 Dispositions constructives
VII.7.7 Enrobage du poteau
VII.7.8 Analyse critique des résultats
VII.8 Vérification de la semelle 10 à l’Eurocode
VII.8.1 Introduction
VII.8.2 Hypothèse de calcul
VII.8.3 Dimensionnement du coffrage de la fondation
VII.8.4 Dimensionnement des aciers tendus
VII.8.5 Disposition constructive
VII.8.6 Analyse comparative
VIII CONCLUSION
IX REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
X ANNEXES
X.1 Arrêté préfectoral de Guadeloupe
X.2 Données météorologie Guyane
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