Résistance du potelet au déversement

Résistance du potelet au déversement

Etude sismique

Des actions dynamiques complexes sur un bâtiment, et sur toute construction bâtie, sont générées par des actions et autres phénomènes sismiques. Ces actions sismiques imposent aux fondations la manifestation de mouvements essentiellement horizontaux. Les forces d’inertie créées par leur masse, qui s’oppose aux mouvements, permettent aux constructions de résister à ces mouvements entraînant, par la même, des efforts dans la structure. Ce présent chapitre est consacré à la détermination de ces dits efforts que la structure est susceptible de subir. Pour ce faire, il est nécessaire de faire appel à l’une des trois méthodes de calcul préconisées par le « règlement parasismique Algérien (RPA 99-Version 2003) ».Notre choix s’est porté sur la méthode d’analyse modale spectrale du fait de son caractère très fiable et du calcul simple pour sa mise en application par le biais d’un logiciel, ce qui évite les calculs manuels pouvant engendrer des erreurs aux conséquences très préjudiciables. Cette méthode, parfaitement éprouvée et avérée la plus performante, est largement utilisée dans le monde entier.

Dimensionnement des éléments structuraux

La stabilité statique doit être assurée tant au niveau de la structure globale qu’au niveau de chaque élément pris séparément. C’est pourquoi il est exigé de procéder au calcul de la structure sous toutes les combinaisons possibles définies d’une manière règlementaire. Les diverses sollicitations, générées par les actions, développent des contraintes au sein même des matériaux ce qui peut provoquer la déformation des éléments qui composent la structure. Il est impératif donc de vérifier que les contraintes et les déformations sont en deçà des limites admissibles pour garantir le degré de sécurité souhaité.Justification des montants et des diagonales des poutres en treillis Au rôle identique à celui des ailes d’un profilé laminé en double « T » (reprendre le moment de flexion) et à celui du réseau de barres comprimées ou tendues (diagonales et montants) qui ont pour rôle d’équilibrer l’effort tranchant tout en servant à l’introduction des forces concentrées, une poutre en treillis composée de deux membrures représente, d’une manière générale, la solution idoine la plus légère pour réaliser un élément fléchi d’une portée supérieure à 20 mètres. Les résultats à prendre en compte sont ceux tirés de la modélisation par le biais du logiciel SAP 2000, spécialement conçu à cet effet.Protection et entretien de la structure VIII.1 Introduction Les constructions métalliques, quelles qu’elles soient, représentent des risques de dommages importants en cas de non entretien ou de mauvaise pose. Leur principal ennemi est alors la corrosion ainsi que les incendies (action accidentelle).L’incendie fait partie des situations de risque, auquel les bâtiments peuvent être exposés pendant leur durée de service. Les mesures de protection sont exigées pour tous les bâtiments quel que soit le matériau de la structure porteuse. Elles peuvent paraître importantes pour les structures métalliques ; car de nos jours, l’utilisation des éléments en acier devient de plus en plus courante dans les constructions. Or, en matière de résistance au feu, l’acier, bien que matériau incombustible, voit ses caractéristiques mécaniques s’amoindrir lorsque la température augmente. La résistance au feu indique le temps durant lequel, lors d’un feu, un élément de construction (paroi, poteau, poutre ….) conserve ses propriétés physique et mécanique. Ainsi les structures métalliques non protégées atteignent des valeurs de résistance au feu de 30min. Elles nécessitent donc une protection adéquate contre l’incendie car, en matière de résistance au feu, aucune méthode de calcul n’existe actuellement pour permettre aux ingénieurs de vérifier de manière simplifiée la tenue au feu des éléments en acier le cas échéant. Aucune industrie du domaine de la construction n’a autant investi que la filière acier pour connaitre, améliorer en continu et maitriser le comportement au feu des composants du système de construction. Ainsi, plusieurs techniques furent proposées, notamment le refroidissement par eau ou les peintures intumescentes, qui restent les plus utilisées.

La corrosion

La corrosion désigne l’altération d’un matériel par réaction chimique avec un oxydant. La lutte contre la corrosion et le vieillissement dans le domaine du bâtiment est très importante en terme de sécurité, d’économie de matériaux et d’allongement des cycles de vies. Les composants en acier ordinaire, contrairement à d’autres matériaux de construction, ne comportent que rarement des surfaces laissées à l’état brut. Pour garantir la durabilité, les ingénieurs optent pour un système de prévention :

Par contre, si la structure est installée dans un local fermé (cas de piscine), l’humidité relative de l’air joue un rôle très important. En effet, sans traitement d’air adapté, un climat de serre s’installe en peu de temps. La vapeur d’eau est emprisonnée, l’air se sature progressivement et la vapeur se condense sur les parois froides, ce qui entraine une augmentation du degré hygrométrique de l’air ambiant, influant sur les occupants et entrainant, surtout de graves incidences sur les matériaux de construction (corrosion, moisissures). Pour prévenir une détérioration du bâtiment, la déshumidification en particulier est préconisée. En effet, en utilisant un déshumidificateur, l’humidité est extraite par des pompes à chaleur et des récupérateurs. La chaleur, ainsi extraite de l’air, est mélangée à l’air sec et réinjectée dans la piscine. En général, ce cycle est suffisant pour maintenir la température ambiante à niveau et pour récupérer l’énergie calorifique supplémentaire pour le chauffage de l’eau du bassin. Le but du déshumidificateur n’est pas d’obtenir « un air sec » mais plutôt pour maintenir une hygrométrie dite de confort (60-70%) et surtout pour protéger la structure contre les dommages de l’humidité.

Conclusion

Il est facile, voir aisée, d’« échafauder » sur papier un plan le plus parfait et de présenter un projet théorique le plus « beau » du monde, encore faut-il que cela soit concrètement réalisable sur le terrain et que tous les éléments soient entièrement réunis. Chaque cas est spécifique dans sa conception et sa réalisation, ce qui implique à ce titre un traitement spécifique tenant compte de tous les facteurs endogènes et exogènes. Il est indéniable que, d’une manière générale, dans n’importe quelle discipline bien définie, la formation de l’homme n’est jamais complète et reste toujours à parfaire. Notoirement, il est connu et reconnu que l’être humain est un éternel insatisfait et qu’il cherche en permanence à améliorer ses connaissances et les ouvrages qu’il sera amené à réaliser. Cet état d’esprit ouvre la voie à l’innovation, le perfectionnement et la maîtrise des sujets à traiter.

Néanmoins, dans l’absolu, ceci n’est pas suffisant. Il importe d’abord et avant tout d’aimer son métier, de le pratiquer avec sagacité, clairvoyance et pragmatisme, ce qui nécessite en sus une panoplie de qualités telles que l’esprit d’équipe, le sens du commandement, l’honnêteté intellectuelle, le sens de l’écoute et une disponibilité à toute épreuve. Notre modeste projet de fin d’études, indéniablement perfectible, consiste à présenter, dans son aspect théorique, la réalisation d’une piscine olympique dont l’ossature est essentiellement composée de deux blocs en charpente métallique. Ce travail nous a permis de mettre en pratique l’enseignement acquis et d’approfondir davantage nos connaissances en analyse et calcul de structure, tant ceux obtenus par l’utilisation de logiciels que ceux issus des vérifications et dimensionnements manuels. Ce projet nous a ainsi donné l’occasion de nous familiariser avec les différents outils informatiques utilisés dans la profession (SAP 2000, Autocad, Teckla) et de maitriser les différentes dispositions légales et règlementaires régissant les principes et les concepts de calcul d’ouvrages dans le domaine du bâtiment et de la construction. L’expérience obtenue à partir du projet proposé a été très instructive dans la mesure où elle nous a permis, grâce au stage pratique effectué sur site, de sortir de l’environnement théorique pour être confronté à une situation professionnelle réelle et de nous impliquer, d’une manière directe, au fonctionnement d’une affaire. Nous espérons avoir été à la hauteur de nos modestes prétentions et que cet humble travail servira comme point de départ à d’autres travaux qui pourront l’enrichir, l’améliorer et le compléter.

Table des matières

Dédicaces
Remerciements
Résumé, Abstract, ملخَص
Liste des figures
Liste des tableaux
INTRODUCTION
I.Présentation de l’ouvrage
I.1. Présentation du projet
I.2. Données géométriques de l’ouvrage
I.3. Localisation et données concernant le site
I.4. Règlements utilisés
I.5. Matériaux utilisés
I.5.1. Acier
I.5.2. Boulons d’assemblage
I.5.3. Béton armé
I.5.4. Les aciers d’armatures
I.6. Conception structurelle
I.7. Le dimensionnement des différents éléments
I.8. Conception architecturale
I.9. Conception structurale
I.9.1. Partie horizontale
I.9.2 Partie verticale (les façades
II.DESCENTES DES CHARGES
II.1. Introduction
II.2. Les charges permanentes
II.3. Les surcharges d’exploitations
II.3.1. Charge de la neige
II.3.2. Action du vent sur la construction
II.3.3. Force de frottement du vent
III. ETUDES DES ELEMENTS SECONDAIRES
III.1. Calcul des pannes de couverture
III.2. Espacement entre pannes
III.2.1.Charges à prendre en considération
III.2.2. Combinaisons des charges et action
III.2.3. Moment maximum pour une poutre continue sur 4 appuis simples
III.2.4. Calcul de l’espacement42
III.2.5.1. Combinaisons des charges
III.2.5.2 Calcul des moments sollicitants (ELU
III.2.6. Condition de flèche (ELS
III.2.7. Condition de flèche avec poids propre inclus
III.2.8. Classe du profilé IPE 1405
III.2.8.1. Classe de l’âme fléchie
III.2.8.2. Classe de la semelle comprimée
III.2.9. Vérification des contraintes
III.2.10. Résistance de la panne au déversement
III.2.11. Résistance au voilement par cisaillement
III.2.12. Stabilité au flambement de la semelle comprimée dans le plan de l’âme
III.3. Calcul des liernes
III.3.1. Dimensionnement des liernes
III.4. Calcul des lisses
III.4.1. Introduction
III.4.2. Détermination des sollicitations
III.4.2.1. Evaluation des charges et surcharges
III.4.2.2. Vérification des lisses de long-pan
III.4.2.3. Vérification à la résistance
III.4.2.4. Vérification au déversement
III.4.2.5. Vérification à l’état limite de service (la flèche
III.5. Calcul des potelets
III.5.1. Calcul des charges et surcharges revenants au potelet le plus chargé
III.5.2. Dimensionnement du potelet
III.5.2.1. Incidence de l’effort normal
III.5.2.2. Vérification des contraintes
III.5.2.4. Résistance du potelet au déversement
IV.ETUDE SISMIQUE
IV.1. Introduction
IV.2. Principe de la méthode
IV.3. Spectre de réponse de calcul
IV.4. Analyse dynamique de la structure
IV.5. Modélisation de la structure
IV.5.1. Etapes de la modélisation de la structure
IV.6. Analyse modale
IV.7. Vérification de la structure
IV.7.1. Vérification de la période fondamentale de la structure
IV.7.2. Vérification de la force sismique à la base
IV.7.3. Vérification des déplacements
V.DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS STRUCTURAUX
V.1. Introduction
V.2. Justification des traverses des lanterneaux
V.2.1. Charges réparties sur la traverse
V.2.2. Caractéristiques du profilé pour les traverses
V.2.3. Efforts sollicitants
V.2.4. Classe de la section transversale
V.2.5. Résistance de la traverse au déversement
V.3. Justification des poteaux des lanterneaux
V.3.1. Efforts sollicitants
V.3.2. Caractéristiques du profilé du poteau
V.3.3. Classe de la section transversale
V.3.4. Condition de résistance (moment fléchissant +effort normal
V.3.5. Résistance au flambement
V.4. Justification des traverses de la toiture
V.4.1. Efforts sollicitants
V.4.2. Les caractéristiques de la traverse
V.4.3. Résistance de la traverse au déversement
V.5. Justification des montants et des diagonales des poutres en treillis
V.5.1. Introduction
V.5.2. Les éléments comprimés, les montants
V.5.2.1. Résistance plastique de calcul de la section brute
V.5.3. Les éléments comprimés, les diagonales
V.5.3.1. Résistance plastique de calcul de la section brute
V.5.4. Les éléments tendus, les diagonales
V.5.4.1. Résistance plastique de calcul de la section brute
V.5.4.2. Résistance ultime de calcul la section nette au droit des trous de fixations.
V.5.4.3. Résistance plastique de calcul de section nette
V.6. Justification de la membrure supérieur et inférieur
V.6.1. Caractéristiques de la membrure
V.6.2. Efforts sollicitants
V.6.3. Classe de la section transversale
V.6.3.1. Classe de l’âme fléchie
V.6.3.2. Classe de la semelle comprimée
V.6.3.3. Vérification de la flèche
V.6.3.4. Condition de résistance
V.6.4. Résistance de la poutre au déversement
V.7. Justification des poteaux
V.7.1. Efforts sollicitants
V.7.2. Classe de la section transversale
V.7.2.1. Classe de l’âme comprimée
V.7.2.2. Classe de la semelle comprimée
V.7.3. Condition de résistance « moment fléchissant+effort normal
V.7.3.1. Résistance au flambement
V.8. Justification des poteaux
V .8.1. Caractéristiques de la section
V.8.2. Effort sollicitants
V.8.3. Classe de la section transversale
V.8.3.1. Classe de l’âme comprimée
V.8.3.2. Classe de la semelle comprimée
V.8.4. Condition de résistance
V.8.4.1. Résistance au flambement
V.9. Justifications des contreventements
V.9.1. Les éléments comprimés
V.9.1.1. Vérification au flambement
V.9.1.2. Résistance plastique de la section brute
V.9.2. Les éléments tractés
V.9.3. Résistance ultime
V.9.4. Résistance plastique de calcul de la section nette
V.9.5. Résistance plastique de calcul de la section brute
V.9.6. Vérification
V.10 Vérification de la structure à la température
VI.CALCUL DES ASSEMBLAGES
VI.1. Introduction
VI.2. Liaison poteau-traverse
VI.2.1. Efforts sollicitants
VI.2.2 Soudure de la platine
VI.2.2.1. Soudure de la semelle tendue
VI.2.2.2. Soudure de l’âme
VI.2.3. Dispositions constructives
VI.2.4. Calcul des boulons sollicités en traction
VI.2.5. Calcul des boulons sollicités au cisaillement
VI.2.6. Résistance au cisaillement et à la traction
VI.2.7. Vérification de la pression diamétrale
VI.2.8. Assemblages des diagonales
VI.2.8.1. Résistance ultime de la section de la gorge
VI.2.8.2. Résistance ultime de la section de contact
VI.3 Liaison poteau-ferme
VI.3.2 Soudure de la platine
VI.3.2.1 Soudure de la semelle tendue
VI.3.2.2 Soudure de l’âme
VI.3.3 Disposition constructive
VI.3.4 Calcul des boulons sollicités en traction
VI .3.5 Calcul des boulons sollicités au cisaillement
VI.3.6 Résistance au cisaillement et à la traction
VI.3.7 Vérification de la pression diamétrale
VI.4 Assemblage par couvre joint
VI.4.1 Boulons
VI.4.2 Pièces assemblées
VI.5. Les pieds de poteaux
VI.5.1. Dimensionnement de la plaque d’assise
VI.5.1.1. Cordon de soudure
VI.5.1.2. Calcul de la résistance à l’effort axial
VI.5.1.3. Calcul de la résistance à la plaque d’assise au moment fléchissant
VI.5.1.4. Calcul du moment de flexion
VI.5.1.5.Vérification de la résistance au cisaillement de la plaque d’assise
VII. Calcul des ancrages et des fondations
VII .1. Les tiges d’ancrage
VII.2. Vérification des tiges d’ancrage
VII.2.1. Condition d’équilibre selon le code BAEL
VII.2.2. Résistance des tiges d’ancrage au cisaillement
VII.3. Calcul des fondations
VII.3.1. Dimensionnement de la semelle intermédiaire
VII.3.1.1. Détermination de d et h
VIII.3.1.2. Calcul du ferraillage
VII.3.1.3. Détermination de la hauteur du patin ‘e’
VII.3.1.4. Calcul de l’espacement
VII.3.2. Calcul des longrines
VII.3.3. Dimensionnement de la semelle d’angle
VII.3.3.1. Détermination de d et h
VII.3.3.2. Calcul du ferraillage
VII.3.3.3. Détermination de la hauteur du patin ‘e’
VII.3.3.4. Calcul de l’espacement
VII.3.4. Dimensionnement de la semelle centrale
VII.3.4.1. Détermination de d et h
VII. 3.4.2. Calcul du ferraillage
VII.3.4.3. Détermination de la hauteur du patin ‘e’
VII.3.4.4. Calcul de l’espacement
VII.3.5. Dimensionnement de la semelle intermédiaire
VII.3.5.1. Détermination de d et h
VII.3.5.2. Calcul du ferraillage
VII.3.5.3. Détermination de la hauteur du patin ‘e’
VII.3.5.4. Calcul de l’espacement
VII.3.6. Dimensionnement de la semelle d’angle
VII.3.6.1. Détermination de d et h
VII.3.6.2. Calcul du ferraillage
VII.3.6.3. Détermination de la hauteur du patin ‘e’
VII.3.6.4. Calcul de l’espacement
VIII. Protection et entretien de la structure
VIII.1. Introduction
VIII.2. Résistance au feu
VII.3. La corrosion

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