Dimensionnement des éléments structuraux

EFFET DU VENT

LA TOITURE

La toiture est réalisée en panneaux sandwich. Ces derniers offrent l’avantage de rassembler a un seul élément les trois rôles principaux d’une toiture : le pare-vapeur, l’isolation et l’étanchéité. Ces panneaux permettent un écartement des pannes relativement grand et représente surtout un gain de temps appréciable au montage. Ils se composent de deux lobes en acier plats ou nervurés et d’une âme rigide isolante. Pour cet ouvrage, nous avons utilisé des panneaux sandwiches du type « TL 75 » constitués d’une peau externe trapézoïdale et d’une peau interne linéaire intercalées par une mousse dure conçue pour l’isolation thermique.

CALCUL DE LA FORCES DE FROTTEMENT FFR

Les constructions pour lesquelles les forces de frottement doivent être calculées sont celles pour lesquelles soit le rapport d/b ≥3, soit le rapport d/h ≥3 ou (b=m) est la dimension de la construction perpendiculaire au vent, (h=m) est la hauteur de la construction, et (d=m) est la dimension de la construction parallèle au vent (RNV99).

LES PIEDS DE POTEAUX

Pour maintenir sans danger le pied du poteau au sol, ce dernier est solidement encastré à la semelle par utilisation d’un ensemble d’éléments : une plaque d’assise, un scellement rempli de mortier de calage, des boulons d’ancrage, une fondation en béton, une bêche de cisaillement en I, une plaque de positionnement/nivellement en acier et une armature de fondation. Ce dispositif permet de contrecarrer l’effort vertical de compression et de soulèvement induit par la détermination de toutes les combinaisons possibles de cas de charges et de déterminer avec précision le moment fléchissant Figure 6. 7 : Le pied de poteau

Dimensionnement de la plaque d’assise Constituée d’un plat rectangulaire en acier, la plaque d’assise est destinée à maintenir solidement le poteau à l’armature de fondation. Pour ce faire, elle est soudée par le biais d’un cordon de soudure à la base du poteau sur tout le contour de la section transversale du profilé.

CALCUL DES FONDATIONS

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.

CONCLUSION

Ce projet de fin d’étude nous a permis de mettre à profit les connaissances apportées dans le cadre de la formation de Master Génie Civil et de mieux les intégrer dans un projet complet. Grace à ce projet de fin d’étude, nous avons appris à utiliser à intégrer les connaissances prodiguées lors de notre formation. Il nous a permis de pré-dimensionner, calculer et vérifier des éléments d’une construction métallique tout en tenant en compte des effets d’instabilité. D’une manière plus précise, nous avons mis en application les règlements telle que C.C.M. 97, R.N.V.99 et le, R.P.A.99. La modélisation de notre structure était la phase la plus difficile dans ce projet. D’une manière générale, les défauts géométriques des éléments structuraux d’un ouvrage et plus particulièrement ceux affectant les poteaux créent des problèmes en ce qui concerne le comportement mécanique de cette structure et par conséquent sa réponse à des sollicitations. Ces défauts qu’ils soient de fabrication ou de montage peuvent avoir des conséquences fâcheuses sur la résistance ou l’instabilité d’une structure métallique, chose qui a été étudiée dans ce travail. En ce qui concerne les poteaux d’une structure métallique sollicités en compression et qui risquent de flamber sont susceptibles aux défauts géométriques.

En effet, tout excentricité du point d’application de la force de compression induit des effets secondaires d’instabilité qui réduisent la capacité portante de cet élément par rapport à celui d’un élément parfait. Après avoir calculé notre structure métallique, on a recalculé cette même structure mais une fois réalisée. Des relèves topographiques ont eu lieu et on a déterminé les efforts dans les poteaux à nouveau. Dans un dernier temps, on a simulé cette fois ci des défauts de conception ou de montage et voir leur incidence sur sa réponse (résistance et instabilité) en veillant à ce que ces défauts restent dans les limites de le règlement algérien. On peut donc conclure que les défauts simulés (respectivement relevés après construction) à notre structure tout en restant dans les limites des normes augmentent les efforts dans les poteaux chose qui est évidente. Par contre cette augmentation ne concerne que peux de poteaux pour ne pas dire 1 ou 2 et elle est significative. Elle peut atteindre jusqu’à 162% de l’effort normal et 220% du moment de flexion dans le poteau n°10. Malgré ce surplus d’efforts, les poteaux qui ont été dimensionnés pour une structure sans défauts résistent bien à ces augmentations et restent stables. En perspective, il serait aussi intéressant de voir l’incidence de défauts qui sont au delà de la norme. Aussi, voir l’influence des alignements des poteaux, leur rotation sur la résistance d’une structure. Et en fin, d’étudier l’incidence d’une instabilité d’un ou plusieurs éléments sur le comportement globale d’une structure métallique.

Table des matières

CHAPITRE 1 « GENERALITES »
1.1 INTRODUCTION
1.1.1 Avantages
1.1.2. Inconvénients
1.2. PRESENTATION DU PROJET
1.3 DONNEES CONCERNANT LE SITE
1.4 DESCRIPTION DE L’OUVRAGE
1.5. REGLEMENTS UTILISES
1.6 MATERIAUX UTILISES
1.6.1. L’acier de construction
1.6.2. Le béton :
1.7 LA TOITURE
1.8 LA MAÇONNERIE :
1.9. LES ASSEMBLAGES :
1.9.1. Le boulonnage :
1.9.2 Le soudage :
CHAPITRE2 : EVALUATION DES CHARGES
2.1 INTRODUCTION
2.2 CHARGES PERMANENTES
2.2.1 Mure
2.2.2 Toiture
2.3 CHARGES D’EXPLOITATION
2.4 CALCUL DES CHARGES DE LA NEIGE
2.4.1 Valeurs caractéristique de la neige Sk
2.4.2 Coefficient de forme de la toiture μ
2.4.3 Valeurs des charges de la neige S
2.5 EFFET DU VENT
2.5.1 Données relatives au site
2.5.2 Calcul de la pression due au vent qj
a. Détermination de coefficient dynamique Cd
b. Calcul de la pression dynamique qdyn
D .Le coefficient de pression intérieure : ‘’Cpi’’
2.6 CALCUL DE LA FORCES DE FROTTEMENT FFR
CHAPITRE 3.ÉTUDE DES ÉLÉMENTS SECONDAIRES
3.1. INTRODUCTION
3.2. CARACTERISTIQUES DE LA TOLE DE LA COUVERTURE
3.3 CALCUL DES PANNES DE COUVERTURE
3.3.1 Charges à prendre en considération
3.3.2 Espacement Entre Pannes
a. Combinaison des charges et actions
b. Moment maximum pour une poutre continue sur 4 appuis simples
c. Vérification de l’espacement
3.3.3 Dimensionnement des Pannes
a. Combinaison des charges
b. Calcul des moments sollicitant à l’ELU
c. condition de flèche à l’ELS
d. condition de flèche avec poids propre inclus
3.3.4 Classe du profilé
a. Classe de l’âme fléchie
b. Classe de la semelle comprimée
3.3.5 Vérification des contraintes
3.3.6 Résistance de la Panne au Déversement
3.3.7 Résistance au voilement par cisaillement
3.3.8 Stabilité au flambement de la semelle comprimée dans le plan de l’âme
3.3.9 Conclusion
3.4. CALCUL DE L’ECHANTIGNOLLE
a. L’excentrement « t »
b. Calcul du moment de renversement ??
c. Module de résistance de l’échantignolle
d. Calcul de l’épaisseur de l’échantignolle « e »
3.5 CALCUL DES CHENEAUX
3.5.1 Calcul de la section et du diamètre du chéneau
a. Chéneau rive
b. Chéneau intermédiaire
CHAPITRE 4 ETUDES SISMIQUES
4.1 INTRODUCTION
4 .2 LA METHODE D’ANALYSE MODALE SPECTRALE
4.2.1. Principe de la méthode
4.2.2 Spectre de réponse de calcul
a. Classification des zones sismiques
b. Classification de l’ouvrage
4.3 LES RESULTATS DE L’ANALYSE MODALE
4.3.1 Vérification de la période fondamentale de la structure
4.4 RESULTATS DE LA ANALYSE SPECTRAL
4.4.1 Vérification de la force sismique à la base
4.4.2 Vérification des déplacements
CHAPITRE 5 : DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS STRUCTURAUX
5. 1. INTRODUCTION
5.2. JUSTIFICATION DE LA TRAVERSE (IPE 55)
5.2.1. Caractéristiques de la traverse (IPE 55)
5.2.2 Efforts sollicitant
5.2.3 Classe de la section transversale
a. Classe de l’âme
b. Classe de la semelle
5.2.4. Vérification de la flèche
5.2.5. Condition de résistance
a. Cisaillement
b. Flexion composée
5.2.6. Vérification au déversement
5.3 JUSTIFICATION DES POTEAUX DE RIVE
5.3.1 Caractéristiques du poteau « HEA3) »
5.3.2 Efforts sollicitant
5.3.3 Classe de la section transversale
a. Classe de l’âme comprimée
b. classe de la semelle comprimée
5.3.4 Condition de résistance « moment fléchissant plus effort normal »
a. Résistance au flambement
5.4 JUSTIFICATION DES POTEAUX INTERMEDIAIRES
5.4.1 Caractéristiques du poteau (HEA3)
5.4.2 EFFORTS SOLLICITANTS
5.4.3 Classe de la section transversale
a. Classe de l’âme comprimée
b. Classe de la semelle comprimée
5.4.4. Condition de résistance « moment fléchissant plus effort normal »
Résistance au flambement
5.5. JUSTIFICATION DES STABILITES
5.5.1 Les éléments comprimés
a. Vérification au flambement
b. Résistance au flambement
c. Résistance plastique de la section brute
5.5.2 Les éléments tractés
a. Résistance ultime
b. Résistance plastique de calcul de la section nette
c. Résistance plastique de calcul de la section brute
5.6 JUSTIFICATION DES CONTREVENTEMENTS
5.6.1 Les éléments comprimés
a. Vérification au flambement
b. Résistance au flambement
c. Résistance plastique de la section brute
5.6.2 Les éléments tractés
a. Résistance ultime
b. Résistance plastique de calcul de la section nette
c. Plastique de calcul de la section brute
5.7 INTRODUCTION
5.8 JUSTIFICATION DES POTEAUX DE RIVE
5.8.1Caractéristiques du poteau (HEA 22)
5. 8.2 Efforts sollicitant
5.8.3 Classe de la section transversale
a. Classe de l’âme comprimée
b. classe de la semelle comprimée
5.8.4 Condition de résistance « moment fléchissant plus effort normal »
a. Résistance au flambement
5.9 JUSTIFICATION DES POTEAUX INTER MEDIANE
5.9.1 Efforts sollicitant
5.9.2. Classe de la section transversale
a. Classe de l’âme comprimée
b. Classe de la semelle comprimée
5.9.3. Condition de résistance « moment fléchissant plus effort normal »
5.9.4. Résistance au flambement
5.1 LES ELEMENTS COMPRIMES, LES MONTANTS
5.1.1Classe de la section transversale
a. Ailes comprimées
5.1.2 Vérification de flambement
5.1.3 Résistance plastique de calcul de la section brute
5.11 Membrure supérieur 2L 9x9x9
5.11.1Vérification de flambement
5.11.2 Résistance plastique de calcul de la section brute
5.12 LES ELEMENTS TENDUS, LES DIAGONALES
5.12.1 Résistance plastique de calcul de la section brute
5.13 MEMBRURE INFERIEURE 2L 9X9X9
5.13.1Vérification de flambement
5.13.2 Résistance plastique de calcul de la section brute
CHAPITRE 6 ASSEMBLAGE
6.1. INTRODUCTION
6.2. LIAISON POTEAU-TRAVERSE (HEA3-IPE55)
6.2.1 Efforts sollicitant
6.2.2 Soudure de la platine
a. Cordon de soudure
b. Soudure de la semelle tendue
c. Soudure de l’âme
6.2.3 Disposition constructives
a. Choix de diamètre du boulon
b. Pince longitudinale e 1
c. Pince transversale e 2
6.2.4 Calcul des boulons sollicités en traction
6.2.5 Calcul des boulons sollicités au cisaillement
6.2.6 Vérification à la pression diamétrale
6.3 LIAISON TRAVERSE-TRAVERSE (IPE 55– IPE 55)
6.3.1 Efforts sollicitant
6.3.2 Soudure de la platine
a. Cordon de soudure
b. Soudure de la semelle tendue
c. Soudure de l’âme
6.3.3 Disposition constructives
a. Choix de diamètre du boulon
b. Pince longitudinale e 1
c. Pince transversale e 2
6.3.4 Calcul des boulons sollicités en traction
6.3.5 Calcul des boulons sollicités au cisaillement
6.3.6 Vérification de la pression diamétrale
6.4 ASSEMBLAGE PAR COUVRE JOINT
6.4.1 Vérification des Boulons
a. Vérification au cisaillement
b. Vérification de la pression diamétrale
6.4.2 Pièces assemblées
a. Tirant
b. Couvre joint
6.5 LIAISON BARRES DE LA FERME
6.5.1 Efforts sollicitant
6.5.2. Soudure du gousset
6.5.3. Disposition constructive
a. Pince longitudinale
b. Pince transversale
c. Vérification des boulons sollicités au cisaillement
d. Vérification de la pression diamétrale
6.6. LIAISON POTEAU-FERME
6.6.1. Les efforts sollicitant
6.6.2. Détermination des nombres de boulons nécessaires
a. Disposition des boulons
b. Vérification de l’effort tranchant
c. Résistance du boulon au cisaillement
d. Vérification de la pression diamétral
e. Résistance des boulons à la traction
6.7 LES PIEDS DE POTEAUX
6.7.1 Dimensionnement de la plaque d’assise
a. Cordons de soudure
b. Résistance de calcul à l’écrasement du matériau de scellement
c. Estimation de l’aire de la plaque d’assise
d. Vérification de la résistance de calcul de la plaque d’assise
e. Détermination de l’épaisseur minimale requise de la plaque d’assise
f .Calcul de la largeur d’appui additionnel C
g .Calcul de la section efficace Aeff
h .Calcul de la résistance à l’effort axial
i. Calcul de la résistance de la plaque d’assise au moment fléchissant
j. Calcul du moment de flexion MSd
k. Vérification de la résistance au cisaillement de la plaque d’assise
l. Résistance des tiges d’ancrage au cisaillement
6.7.2 Vérification des tiges d’ancrage
6.7.3 Vérification de la tige d’ancrage à l’adhérence

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