Étude des éléments structuraux

Détermination des armatures transversales

INTRODUCTION GENERALE :

  La ville de Tlemcen a connu ces dernières années, une croissance démographique importante, ceci a conduit vers la faible disponibilité de terrain deconstruction. Dans ce cadre, afin de réduire l’effet de cette croissance, les constructions en élévation sont privilégiées, pour économiser la surface occupée au sol, malgré les difficultés de la réalisation, et le coût de la réalisation élevé. Dans ce contexte nous allons étudier un bâtiment constitué d’un sous-sol à usage de parking, d’un RDC commerciale et 10 étages à usage d’habitation, sis au SIDI OTHMANE ,comune de Tlemcen, Daïra de Tlemcen. Néanmoins, il faut faire la conception et l’étude de cet immeuble tout en respectant les règlements et les recommandations, de telle manière que ce bâtiment puisse résister aux différents chargements auxquelles il est soumis, compte tenu de sa durée de vie envisagée et de son coût.

Etude dynamique

 Introduction :
Les séismes sont des catastrophes naturelles qui affectent la surface de la terre, ils s’expliquent par l’activité des couches constitutives du globe terrestre telles que définie par la théorie de la tectonique des plaques, pour cela l’homme est menacé à travers leurs effets directs sur les ouvrages et peuvent par ailleurs provoquer des effets secondaires tel que les incendies et les explosions…).De ce fait, il est nécessaire de construire des structures pouvant résister à de tels phénomènes, afin d’assurer au moins une protection des vies humaines.Notre objectif n’est pas seulement de faire une étude dynamique du bâtiment, mais aussi de faire appel à des modélisations qui permettent de simplifier suffisamment les problèmes pour pouvoir faire l’analyse de l’ouvrage et de déterminer leurs caractéristiques dynamiques lors de ses vibrations.

But de l’étude dynamique :
L’étude du comportement dynamique des bâtiments est importante, pour la détermination des caractéristiques dynamique de la structure, et aussi pour mieux comprendre et prédire la réponse sismique de la structure. L’utilisation des connaissances peut permettre de réduire les conséquences des séismes pour la population.A l’heure actuelle, il y a plusieurs logiciels pour faire l’étude dynamique, ces logiciels sont basés sur la méthode des éléments finis permettant le calcul automatique des structures diverses. Pour l’étude de ce bâtiment on va utiliser le SAP2000.

Définition du sap2000 :
SAP2000 est un logiciel de calcul des efforts internes dans les structures, que ce soit en béton armé, charpente métallique ou un autre matériau de construction et sous n’importe quelle forme de chargement : ponctuel, linéaire, surfacique…. Il existe même plusieurs types de chargement statique (poids propre de la structure et charges d’exploitations) ou dynamique (séisme, explosion…).Ce logiciel est fréquemment utilisé par les ingénieurs civils lors de la conception et l’analyse de ponts, d’édifices et de barrages, etc.

Modélisation de la structure :
La modélisation de la structure c’est une opération par laquelle on établit le modèle d’un système complexe, afin de l’étudier. La modélisation sur SAP2000 consiste en les étapes suivantes :
1. Entrer la géométrie du modèle (position des nœuds, connectivité des éléments).
2. Spécifier les propriétés des éléments et les assigner aux éléments.
3. Définir les cas de charges (statique et dynamique) et assigner ces charges aux nœuds et aux éléments.
4. Spécifier les conditions aux limites (appuis, diaphragmes, …etc).
5. Démarrer l’exécution du problème, apporter des corrections au modèle s’il y a lieu.
6. Visualiser les résultats (à l’écran, sur fichier, etc…)

Méthodes utilisées pour les calculs :
D’après le RPA 99 version 2003, on peut utiliser trois méthodes pour calculer les forces sismiques :
 Méthode statique équivalente
 Méthode d’analyse modale spectrale
 Méthode d’analyse dynamique par accélérogrammes
Pour ce bâtiment, on va utiliser deux méthodes : la méthode statique équivalente et la méthode d’analyse modale spectrale, et ceci en utilisant le logiciel SAP2000.

Méthode statique équivalente :
Conditions d’application : Les règles d’utilisation de cette méthode sont mentionnées dans le RPA 99 version 2003(page 39), ces règles sont :
a. Le bâtiment ou le bloc étudié, satisfaisait aux conditions de régularité en plan et en élévation prescrite, avec une hauteur au plus égale à 65 m en zone I.
b. Le bâtiment ou bloc étudié présente une configuration irrégulière tout en respectant outres les conditions de hauteur énoncées les conditions complémentaires suivantes :
Zone I : Tous les groupes.
Zone II : – Groupe d’usage 3.
– Groupe d’usage 2, si la hauteur est inférieure ou égale à 7 niveaux ou 23 m.
– Groupe d’usage 1B, si la hauteur est inférieure ou égale à 5 niveaux ou 17 m.
– Groupe d’usage 1A, si la hauteur est inférieure ou égale à 3 niveaux ou 10 m.
Zone III : – Groupe d’usage 3 et 2, si hauteur est inférieure ou égale à 5 niveaux ou 17m.
– Groupe d’usage 1B, si la hauteur est inférieure ou égale à 3 niveaux ou 10m.
– Groupe d’usage 1A, si la hauteur est inférieure ou égale à 2 niveaux ou 8 m.
Principe :
Le principe de cette méthode, consiste à remplacer les forces réelles dynamiques qui se développent dans la construction, par un système de forces statiques fictives, dont les effets sont considérés équivalents à ceux de l’action sismique. Les forces sismiques horizontales équivalentes, seront considérées appliquées successivement, suivant deux directions orthogonales caractéristiques choisies par le projeteur.

Les différentes dispositions des voiles :
Dans notre bâtiment nous allons utiliser un contreventement mixte poteaux voiles, et pour choisir la meilleure disposition des voiles, on doit respecter certains critères :
 Les conditions architecturelles.
 Eviter la torsion d’ensemble.
 Le nombre des voiles et leur épaisseur doit être suffisant, pour assurer la rigidité de bâtiment.
 Les deux premiers modes doivent être transrationnelle, ou bien calculer le ferraillage des poteaux et des voiles, sous la sollicitation de torsion.
 Une grande distance entre les éléments parallèles, favorise la résistance de la structure à la torsion, grâce à un bras de levier important dans le plan horizontal. Dans le cadre de notre travail, on va faire plusieurs dispositions, mais on va choisir celle qui nous donne la période la plus petite. On va aussi prendre en considération le côté économique.

Table des matières

Introduction générale
CHAPITRE 1: Présentation du projet et caractéristiques des matériaux
1.1 Introduction
1.2 Présentation de l’ouvrage
1.3 Description géométrique
1.4 Conception de l’ouvrage
1.4.1 Ossature
1.4.2 plancher
1.4.3 Escalier
1.4.4 Revêtement
1.4.5 La maçonnerie
1.4.6 L’ascenseur
1.4.7 Acrotères
1.4.8 Les fondations
1.5 Caractéristique mécaniques des matériaux
1.5.1 Béton
1.5.2 résistance caractéristique à la compression
1.5.3Résistance caractéristique à la traction
1.5.4Les états ultimes :
1.5.5 Coefficient de poisson
1.5.6 Module de déformation longitudinale
1.6 Acier
1.6.1 Contrainte de calcul
1.6.2 Contrainte limite de traction des armatures
1.6.3 Diagramme de déformation d’une section en béton arme
1.6.4 Contrainte ultime de cisaillement
1.7 Les sollicitations de calcul vis-à-vis les états limites
1.8 Méthodes de calcul
1.9 Hypothèse de calcul :
CHAPITRE 2 : Pré dimensionnement et descente des charges
2.1 Introduction
2.2 Pré-dimensionnement
2.2.1 Les Plancher
2.2.1.1 Plancher corps creux
  2.2.1.2 Dimensionnement des poutrelles
2.2.1.3 Les planchers à dalle pleine
2.2.2 Acrotère
2.2.3 Les poutres
2.2.3.1 Poutre principal
2.2.3.2 Poutres Secondaires (Chainages)
2.2.3.3 Poutres palières
2.2.4 Les escaliers
2.2.5 la rampe d’accès
2.2.6 Les voiles
2.3 Évaluation des charges et surcharges DTR (B.C2-2)
2.3.1 Plancher terrasse inaccessible
2.3.2 Plancher étage courant
2.3.3 Escalier
2.3.4 Maçonnerie
CHAPITRE 3 : Etude des éléments secondaires
3.1 Introduction
3.2 Étude du plancher
3.2.1 Calcul des poutrelles:
3.2.2 Détermination des armatures longitudinales des poutrelles
3.2.3 Détermination des armatures transversales des poutrelles
3.2.4 Ferraillage de la dalle de compression
3.3 Étude des escaliers
3.3.1 Combinaisons d’actions
3.3.2 Détermination des efforts internes
3.3.3 Détermination du ferraillage
3.4 Etude de la poutre palière
3.4.1 Charge supportée par la poutre palière
3.4.2 Réaction du palier sur la poutre
3.4.3 Calcul du ferraillage de la poutre palière
3.4.4 Détermination des effort internes de la poutre palière
3.5 Etude de la rampe d’accès
3.5.1 Les charges appliquées sur la rampe d’accès
3.5.2 Les combinaisons d’actions
3.5.3 Détermination du ferraillage
3.5.4 Schéma du ferraillage
3.6 Etude de la dalle pleine
3.6.1 Introduction
3.6.2 Pré dimensionnement
 3.6.3 Charges appliquées sur le balcon
3.6.4 Calcul du ferraillage
3.6.5 Schéma de ferraillage de balcon
3.7 Etude de l’ascenseur
3.7.1 Introduction
3.7.2 Etude de la dalle d’ascenseur
3.7.3 Détermination des sollicitations
3.7.4 Détermination du ferraillage de la dalle
3.7.5 Vérification des contraintes dans le béton
3.7.6 Conclusion
3.8 Étude de L’acrotère
3.8.1 Poids propre de l’acrotère
3.8.2Calcul de l’excentricité
3.8.3 Détermination du ferraillage
3.8.4 Calcul des contraintes
CHAPITRE 4 : Etude dynamique
4.1 Introduction
4.2 But de l’étude dynamique
4.3 Définition du sap2000
4.4 Modélisation de la structure
4.5 Méthodes utilisées pour les calculs
4.6 Méthode statique équivalente
4.6.1 Coefficient d’accélération de la zone A
4.6.2 Coefficient de comportement R
4.6.3 Facteur de qualité
4.6.4 Période empirique
4.7 Les différentes dispositions des voiles
4.8 Facteur d’amplification dynamique moyen D
4.9 Poids totale de la structure
4.10 Caractéristique géométrique et massique de la structure
4.11 Participation massique
4.12 L’effort tranchant à la base
4.13 La répartition des efforts élastiques en chaque étage
4.14 Les combinaisons d’actions
4.15 Vérifications
4.16 La répartition des efforts élastiques en chaque étage
4.17 Vérification vis-à-vis des déformations
4.18 Vérification de l’effet P-Δ
4.19 Méthodes dynamiques
4.20 Méthode dynamique modale spectrale
4.21 Résultante des forces sismiques de calcul
4.22 Conclusion
CHAPITRE 5 : Etude des éléments structuraux
5.1 Introduction
5.2 Les poteaux
5.2.1 Définition
5.2.2 Combinaisons des charges
5.2.3 Vérification du coffrage
5.2.4 Vérification des sollicitations tangentes
5.2.5 Sollicitations à considérer
5.2.6 Calcul du ferraillage longitudinal
5.2.7 Calcul du ferraillage transversal
5.2.8 Zone nodale
5.2.9 Vérification à l’ELS
5.2.10 Schéma du ferraillage
5.3 Les poutres
5.3.1 Introduction
5.3.2Combinaisons des charges
5.3.3 Recommandation du RPA99, version 2003
5.3.4 Sollicitations dans les poutres
5.3.5 Calcul des poutres principales
5.3.5.1 Détermination des armatures longitudinales des poutres principales
5.3.5.2Vérification des contraintes dans le béton
5.3.5.3 Vérification de la flèche
5.3.5.4 Détermination du diamètre des armatures transversale
5.3.6 Calcul des poutres secondaires
5.3.6.1 Détermination des armatures longitudinales des poutres secondaires
5.3.6.2 Vérification des contraintes dans le béton
5.3.6.3 Vérification de la flèche
5.3.6.4 Détermination du diamètre des armatures transversale
5.3.6.5 Détermination de la quantité d’armatures transversales
5.3.7 Schéma du ferraillage des poutres principales et secondaires
5.3.8 Tableau récapitulatif des poutres
5.3.9 Vérification des zones nodales
5.3.10 Détermination du moment résistant dans les poteaux
5.3.11 Détermination du moment résistant dans les poutres
5.4 Les Voiles
5.4.1 Introduction
 5.4.2 Le rôle des voiles de contreventement
5.4.3 Caractéristiques géométriques des voiles
5.4.4 Calcul sous Mmax et Ncor
5.4.5 Vérification sous les sollicitations tangentes
5.5 Etude du voile périphérique (sous -sol)
5.5.1 Dimensions du voile
5.5.2 Evaluation des charges
5.5.3 Coefficient de poussée des terres au repos K0
5.5.4 Calcul de forces
5.5.4.1 Force due à la poussée du sol
5.5.4.2 Force due à la surcharge q
5.5.6 Calcul du moment
5.5.7 Calcul de ferraillage du voile périphérique
5.5.8 Vérification de l’effort tranchant
5.5.9 Vérification à ELS
5.6. Conclusion
CHAPITRE 6 : Etude de l’infrastructure
6.1 Introduction
6.2 Hypotheses de calcul
6.3 Semelles filantes
6.4 Définition d’un radier général
6.5 Pré dimensionnement du radier
6.6 Vérifications nécessaires
6.6.1 Vérification au poinçonnement
6.6.2 Calcul de débordement D
6.6.3 Vérification de la contrainte du sol
6.6.4 Vérification du tassement
6.6.5 Vérification de la stabilité au renversement
6.7 Calcul du poids propre du remblai
6.8 Calcul de la charge N
6.9Différentes sollicitations
6.10 Ferraillage du radier
6.10.1 Ferraillage de la dalle
6.10.2 Vérification de la dalle à l’ELS
6.10.3 Vérification au cisaillement
6.10.4 Calcul du Ferraillage de la nervure
6.10.5 Vérification au cisaillement
6.10.6 Détermination des armatures transversales
6.10.7 Schéma de ferraillage du radier
CHAPITRE 7 : Etude économique
7.1 Introduction
7.2 Présentation de projet
7.3 Cycle de vie d’un projet de construction
7.4 Les acteurs dans notre projet
7.5 Planification de notre projet
7.5.1 Works Breakdown Structure (WBS)
7.5.2 Priorités du projet (PP)
7.5.3 La matrice des priorités (MPP)
7.5.4 Matrice des responsabilités (RACI)
7.5.5 Diagramme de GANTT
7.5.5.1 MS Project
7.5.5.2 La notion tâche
7.5.5.3 Les 4 types de liaisons des tâches
7.6 Détermination des ressources humaines
7.7 Détermination des ressources matérielles
7.8 Estimation de la durée des activités
7.9 Le devis quantitatif – estimatif de notre projet
7.9.1 Méthode de calcul
7.9.2 Calcul de devis quantitatif – estimatif de notre projet
7.9.3 Calcul du coût des logements par la méthode paramétrique
7.10 Conclusion
Conclusion générale
Références bibliographiques
Annexe A: interprétation et conclusion du rapport géotechnique
Annexe B: WBS
Annexe C: Diagramme de Gant
Annexe D: Plans architectures
Annexe E: plans génie civil

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