PFE Larbi
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PFE Larbi
Ministre de lenseignement
suprieur et de la recherche
scientifique
Tous mes infinis remerciements mon promoteur Dr : M.Hafidi pour son aide,
ses conseils et ses remarques qui mon permis de prsenter mon travail dans sa
meilleure forme.
Mes remerciements sadressent aussi, tous le personnelle de lagence CTC-SUD
dAlger, particulirement monsieur : B.Brahimi pour son aide, sa patience, et
ses encouragements.
Enfin je remercie tous ceux qui ont contribus de prs ou de loin llaboration
de ce modeste travail, trouvant ici lexpression de
ma profonde gratitude et profonds respects.
Larbi.
Juin 2008.
Chapitre I : Introduction .
1
Chapitre II : Generalites 4
II-1 Prsentation de louvrage 4
II-2 Rglements utiliss . 4
II-3 Matriaux... 5
Chapitre III : Conception de louvrage .. 7
III-1 Conception architecturale..
7
III-2 Conception structurale
7
III-3 Conception parasismique..10
III-4 Conception des escaliers
10
III-5 Conception du systme de fondation ..10
Chapitre IV : Evaluation des charges11
IV-1 Charge permanentes.11
IV-2 Charge variable.. 13
IV-2-2 Charges climatiques.14
IV-2-2-1 Leffet de vent .. 14
IV-2-2-3 Effet de la neige.. 22
IV-2-2-4 Effet de la variation de la temprature
23
Chapitre V : Predimensionnement des lments 24
V-1 Introduction . 24
V-2 Predimensionnement des lments24
V-2-1 Les solives ..24
V-2-2 Les poutres 26
V-2-3 les poteaux. 28
V-3 Predimensionnement des escaliers 30
Chapitre VI : Etude des planchers 34
VI-1 Etude dun plancher mixte dalle collaborante.34
VI-2 Etude de la dalle en bton.
40
VI-3 Etude des connecteurs . 43
Chapitre VII : Etude sismique et analyse dynamique47
VII-1 Critres de classification par le RPA 99/2003.47
VII-2 Choix de la mthode de calcul 48
VII-3 Mthode danalyse modale spectrale 48
VII-4 Analyse dynamique 51
VII-4-1 Objectifs de ltude dynamique51
VII-4-2 Modlisation de la structure tudie 51
VII-4-3 Description du logiciel ETABS.. 51
VII-4-4 Etapes de la modlisation de la structure sous ETABS.52
VII-4-5 Analyse modale.53
VII-5 Vrification de la structure ...57
Chapitre VII : Vrification de lossature.62
VIII-1 Introduction.62
VIII-2 Vrification des poteaux treillis au phnomnes d'instabilit .. 62
VIII-2-1 Vrification du poteau RDC le plus sollicit. 63
VIII-2-1 Vrification du poteau du 4me au 7me tage le plus sollicit 67
VIII-3 Vrification des diagonales des pales de stabilit.. 70
VIII-4 Vrification des poutres.71
Chapitre I X : Etude des Assemblages.72
IX-1 Introduction ..72
IX-2 prsentations de logiciel Robot millennium 73
IX-3 Calcul des assemblages.. 74
IX-3-1 Assemblage poteau HEA800 -poutre HEA650 (jarret) 74
IX-3-2 Assemblage poutre principale HEA650 - solive IPE180..77
IX-3-3 Assemblage poteau-poteau par clissage
80
IX-3-4 Assemblage poutre-poutre par clissage.. 81
IX-3-5 Assemblage des pales de stabilit 2UPN 320 en X 82
Chapitre X : Etude dancrage. 84
X-1 Introduction . 84
X-2 Dfinitions.84
X-3 Hypothse 85
X-4 Calcul du pied de poteau encastr..85
Chapitre XI : Etude de linfrastructure88
XI-1 Introduction .....
88
XI-2 Pr dimensionnement des lments du sous sol ..88
XI-3 Etude Du Voile Priphrique.91
XI-4 Etude du radier gnral .95
Rsistance au feu ...
105
Conclusion.
106
Chapitre I: Introduction Mmoire de fin dtudes
CHAPITRE I
INTRODUCTION
Lensemble des critres de conception dune ossature mtallique dun btiment doit tre
conue et labor de faon ce que les proprits du matriau acier soient utilises au
mieux, en effet lacier possde de trs bonnes capacits de rsistance lorsquil est soumis
la traction. En effet les valeurs de la limite dlasticit et de la rsistance la traction de ce
matriau sont trs leves en compression, le comportement de lacier est identique au
comportement en traction, mis part les phnomnes dinstabilit ventueles
I-1 Rsistances aux tempratures leves
Dans un contexte dun incendie lacier mauvaise rputation, on lui reproche de navoir
quune faible rsistance aux tempratures leves et de faciliter la propagation du feu par
conduction de chaleur. Les caractristiques mcaniques de lacier diminuent lorsque la
temprature augmente, il peux y avoir risque deffondrement de la structure.
I-2 Rsistance la corrosion
Lacier expos une atmosphre agressive, en bordure de mer la surface de lacier se
dtriore par corrosion, la forme de corrosion la plus courante et la corrosion uniforme qui
se traduit par la formation de rouille (ce produit compos doxyde plus au moins hydrats,
ne se forme quen prsence doxygne et deau temprature ordinaire) cette corrosion et
dite aqueuse et reprsente la forme la plus frquemment rencontr en construction
mtallique.
Une construction bien conue bien protge et entretenue, prsentera une rsistance la
corrosion pratiquement illimite.
Protection contre la corrosion et le revtement par peinture ou par zingage, lautre
catgorie de protection regroupe les aciers patinables et aciers inoxydables.
I-3 Caractristiques disolation thermique et phonique
Lacier tant un matriau conducteur, ses capacits disolation thermique et phonique ne
sont pas levs. En consquence lutilisation de lacier sont comme matriau isolant nest
pas envisageable, cependant une combinaison de lacier avec dautre produit donne lieu
des lments grande capacits thermiques et phoniques.
Dans le prsent mmoire jessayerai dappliquer toutes les connaissances acquises durant
mon cursus lENTP sur un projet rel .Lobjectif principal sera de comprendre et de
complter les informations dj acquises dans le cours de charpente mtallique, ensuite
viendra le second but qui est de prsenter un travail satisfaisant en vue dobtenir le diplme
dingnieur dtat.
CHAPITRE II
GENERALITES
=7850 kg/mm2
Poids volumique
- Assemblages
Les assemblages principaux des systmes structuraux, assurant la stabilit sont :
Boulons haute rsistance type HR 10.9.
Electrodes ou fil de soudage dont les caractristiques mcaniques sont au moins
quivalentes celles des nuances dacier utilises.
Puisque le site est en zone sismique, seul les assemblages rigides sont autoriss (voir RPA
8.1.1).
II-3-2 Le bton arm
A. Le bton
Pour la ralisation de linfrastructure et des planchers, le type de ciment utilis est le CPA
caractris par le dosage de 350Kg /m3 dont les autres caractristiques sont les suivants
o Poids volumique : =2500 kg/mm2
o Rsistance caractristique la compression fc28=2.5 kg/mm2
o Rsistance caractristique la traction ft28=0.21 kg/mm2
CHAPITRE III
CONCEPTION DE LOUVRAGE
Lune des phases les plus dterminantes dans un projet de construction est la
phase de conception,et de modlisation dune structure.
Celle ci doit tre traite dans les premires lignes dtude du projet. Lexprience a
montr quune conception rflchie assure souvent un comportement simple et satisfaisant
de la structure.
Ce travail de conception fait appel aux connaissances de lingnieur et son exprience,
il ne peut tre automatis cause de la varit des problmes rsoudre, sans oublier
lvolution incessante des types douvrages. Il est donc ncessaire dtre au courant de
toutes les variations des prix et du changement dans tous les domaines (nouvelles
mthodes dexcution, nouvelles formes douvrages, nouveaux matriaux).
Donc lune des prrogatives principales de lingnieur sera de proposer et dtudier un
concept de systme structural pour lossature, linfluence des charges latrales et verticales
sur la conception de cette dernire et en particulier sa stabilit tout en respectant les
besoins du matre de louvrage et les formes architecturales.
III-1 Conception architecturale
La composition gnrale du projet se repartit sur 2 bloc,le premier bloc est une tour
en(R+7+2 s/sol) cest lobjet de ltude alors que le second est une salle de confrence
en(R+2 s/sol) annexe du premier bloc, les 7 niveaux du premier bloc sont distiner pour
lhbergement,le RDC est une salle de confrence,le s/sol infrieur sera destine pour les
archive alors que le s/sol suprieur sera amnag en parking . Il est complt lextrieur
par des escaliers de secours.
Laccs au premier niveau est assur par des escaliers en bton arm lextrieur.
III-2 Conception structurale
III-2-1 Superstructure horizontale
Le terme de superstructure horizontale dsigne les planchers courants et terrasses.
a) Plancher courant
Les plancher sont, gnralement constitus dossatures en IPE et de platelages
(gnralement des bacs acier en tle paisse), utiliss comme coffrage perdus .ce type de
b) plancher terrasse
Pour le plancher terrasse on a choisi une couverture comprenant
- Bacs acier
- Isolant
- Etanchit (multicouches) Elle est considre comme non accessible et sera calcule
pour supporter
CHAPITRE IV
EVALUATION DES CHARGES
(Faux plafond)
Plancher tage courant
Lame d'air
Ext. Int.
Cloisons extrieures
Mur intrieur
Brique (e=10cm) 0,1*900.90 kg/m
Revtement intrieur (e=2cm)0,02*20040kg/m
G=130 kg/m
IV-1-5 Acrotre
Enduit ciment sur le deux faces40 kg /m2
Acrotre(e=10cm), (suite de cloisons) 90 kg /m2
Gacr=130 kg/ml
IV-2 Charge variable
Les actions variables Qi, dont lintensit varie frquemment et de faon importante
dans le temps.
IV-2-1 Charge dexploitations
Correspondent aux mobiliers et aux personnes qui habitent ou frquents limmeuble.
Pour cela il y a des normes qui fixent les valeurs des charges en fonction de la
destination de louvrage et qui sont inscrits dans le rglement technique DTR (charges et
surcharges).
Plancher terrasse inaccessible100 kg/m2
Plancher courant (2me tage)150 kg/m2
Plancher courant (salle de confrence).400 kg/m2
Plancher courant (parking) ....250 kg/m
Escalier 250 daN/m2
34,68 m
V1
20 m
V2
20 m
Action de vent
Dans notre structure on a: Lx= Ly =20 m donc on fait le calcul sur un seule sens.
Pour les structure en acier: H = 34,68m et b = 20 m
Aprs l'interpolation on aura: Cd = 0,97 (Ch3 paragraphe 2.1.1 figure 3.1).
Dtermination de la pression dynamique qdyn
Structure permanente: qdyn = qref *Ce(zj) (Ch2 paragraphe 3.2).
qref: est la pression dynamique de rfrence qref = 375 N/m2
Ce : cest le coefficient dexposition au vent donn par la formule suivante:
7 Kt
Ce ( z) = Ct ( z) 2 Cr ( z) 2 1 +
Ct ( z) C r ( z)
Elvation
Vue en plan
Cas o d > e
d e
e/5
A B C h
vent
D E b e/5 cas ou de
Vent
A B
vent h
A B C e= Min (b, 2h)
A' B' Figure2.1: Lgende pour les parois verticales
AA BB C D E
Cpe,10 Cpe,1 Cpe,10 Cpe,1 Cpe,10 Cpe,1 Cpe,10 Cpe,1 Cpe,10 Cpe,1
-1.0 -1.3 -1.08 -1.0 -0.5 -0.5 +0.8 +1.0 -0.3 -0.3
d he
e/4 F
b h
G H I
vent
e/4 F
e/10
e = Min ( b , 2h )
e/2
b : dimension du cot perpendiculaire au vent.
On dtermine la pression extrieur des toitures plates : via le tableau 5.2 du RNV 99
Alors dans notre cas :
Parois verticales : on a b = d = 20 m ; h = 34,68 m.
e = Min (20, 2*34,18) donc e = 20 m.
Les zones de pression et les valeurs respectives des coefficients correspondant ces zones
sont portes sur la figure suivante:
-1
-0,8
+ 0,8 -0,3
Vent
-0,8
-1
Figure 2.4:Cpe sur les parois verticales
Toiture
Dans notre cas: b = 20 m h = 34,68 m et e = 20 m. Les zones de pression et les
valeurs respectives des coefficient correspondant ces zones sont portes sur la figure
suivante:
-1,6
5m
2m 8m 10 m
D F G H I
Cpe 10 Cpe10 Cpe 1 Cpe 10 Cpe 1 Cpe10 Cpe 1 Cpe10 Cpe 1
-1,6
-1,1
+0,8
-1,6
-1,8 Paroi verticale
5m
-2,6
10m
-2
-1,5 -1
-2,6 -0,6
5m
2m 8m 10m
R = q j S j + F f rj
RX = RY =2618,5 KN
Donc on a:
C. Dtermination de
Pour notre btiment linclinaison de la toiture est =0. Et selon le tableau 6.1
On a : 0 30 = 0,8
Donc: S = 0,8 0,140 = 0,112 KN/m
S 11,2 daN/m=11,2 kg/m.
IV-2-2-4 Effet de la variation de la temprature
On doit tenir compte des effets de la dilatation thermique chaque fois qu'ils risquent
d'engendr des efforts anormaux dans les lments de la charpente mtallique son produire
de dsordres dans les appuis et dans les lments exposs a lair libre (variation plus lev
de gradient thermique)
Pour notre structure ;on n'a pas pris en compte l'effet de la temprature pour les justification
suivantes :
a- la longueur minimale pour la quelle on doit tenir compte l'effet thermique est de 25m, et
celle de notre cas est de 20m.
b- notre charpente n'est pas expose l'air libre (effet de masque).
CHAPITRE V
PREDIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS
V-1 Introduction
Les prsentes rgles ont pour but de codifier les mthodes de calcul applicables
l'tude des projets de constructions en acier.
L'application de ces rgles conduit pour les diffrents lments des constructions
un degr de scurit sensiblement homogne pour les diffrents modes de sollicitations et
les diffrents types de constructions.
Les lments secondaires sont destins reprendre la sollicitation, comme les vent
par exemple, et assurer la stabilit base sur la RDM et les rgles CM66.
V-2 Predimensionnement des lments
V-2-1 Les solives
Les solives Sont des poutrelles en IPE qui travaillent a flexion simple leur
cartement (la distance entre une solive et lautre) est pratiquement dtermin par la rgle
empirique de pr dimensionnement.
0 . 7 L 1 . 50
(chapitre2.2) LES CHARPENTE METALLIQUE par E.GUSTIN et J.DIEHL
On opte pour une distance de L=1,40m
V-2-1-1 Pr dimensionnement des solives du plancher terrasse
Longueur des solivesL=4,00m
Lentraxe des solives.L=1,40m
Solive
1,40m
Poutre principale
4,00m
G=760,2kg/ml
Surcharges :
Charge dexploitation Q= 100 kg/m2
charge de neige N0=11,2 kg/m2 Q= (100+11.2) x1,4=155,68 kg/ml
Q+N0=155,68 kg/ml
Combinaison des charges
4 17
Charge pondre : G + (Q + N 0 )
3 12 Charge non pondre :G+Q+ N0
384 2,1 10 I
6
Donc
5 9,15 400 4 300
I =1089,28 cm 4
384 2,1 10 400
6
b) Condition de rsistance
La solive est sollicit a la flexion simple
M max Ql 2 12,34 400 2
e Avec M max = = =246800 kg.cm
Wx 8 8
(Q pondre)
M max 246800
Wx = =102,83 cm 3
e 2400
Pour choisir le profil il faut que les deux conditions soient satisfaites :
{I x 1089,28cm4
IPE 180
{Wx 102,83cm3
IPE180 18,8 23,9 180 91 5,3 1317 101 146 22,2 7,42 2,05
.
G=617,4 kg/ml
Surcharge :
Charge dexploitation Q= 150 kg/m2 Q= 150x1,4=210 kg/ml
Q=210 kg/ml
Combinaison des charges
4 3
Charge pondre : G+ Q
3 2 Charge non pondre : G+Q
G=2172kg/ml
Surcharges :
chargedexploitationQ= 100kg/m2
Q= (100+11.2) x4,00=444,8 kg/ml
charge de neige N0=11,2 kg/m2
Q+N0=444,8 kg/ml
Combinaison des charges
4 17
Charge pondre : G + (Q + N 0 )
3 12 Charge non pondre :G+Q+ N0
a) Condition de flche
La flche doit satisfaire la condition suivante f max f
Pour une poutre bi articule
5QL4
f max =
384 EI
l
f (Q charge non pondre)
300
f = 5 26,16 2000
4
384 2,1 10 I
6
Donc
5 26,16 2000 4 300
I =389285,71 cm 4
384 2,1 10 2000
6
b) Condition de rsistance
La solive est sollicit a la flexion simple
M max Ql 2 35,26 2000 2
e Avec M max = = =17630000 kg.cm
Wx 8 8
(Q pondre)
M max 17630000
Wx = =4897,22 cm 3
e 3600
Pour choisir le profil il faut que les deux conditions soient satisfaites :
HEA650 190 241,6 640 300 26 175200 11720 5474 781,6 26,93 6,97
HEA400 125 159 390 300 19 45069 8564 2310 571 16,8 7,34
Giron g = 30cm
L = g (n-1) = 30(11-1)
L=3m
Linclinaison de la paillasse :
187
tg= = 31,93
300
1,6 m 6
0,8m
4m
1,6 m 6
1,3m 3m 1,3m
Les charges appliques
Vole :
Tle strie .45kg/m2
Carrelage ...40kg/m2
Mortier de pose .40kg/m2
G=125kg/m2
Palier :
TN40 ...10 daN/ m
Dalle en bton (paisseur = 8cm)200 daN/ m
Mortier de repos (paisseur = 2cm).36 daN/ m
Revtement carrelage (paisseur = 2cm).40 daN/ m
G = 286 kg/ m
q=250 kg/m2
V-4 Pr dimensionnement des lments porteur
a) Cornire de marche Q
On modlise la marche comme une poutre simplement appuy.
Q=(G+q)g
g=30cm=0,3m 160cm
Q=112,5kg/ml
Le pr dimensionnement se fait partir de la condition de flche
5 QL4 l
f max f
384 EI 300
5 Q L 250 5 1,12 (160) 300
4 3
I I = 8,53cm 4
384 384 2,1 10 6
1,678(160) 2
f= = 1858kg / cm 2 e = 2400 kg/cm2 La condition est vrifier.
8.2,89
On a :
3,00m 1,3m
1,6
q1= (125 + 250) = 300kg / ml
2
1,6
q2= (286 + 250) = 428,8kg / ml
2
On vrifier selon le critre de dformation la flche :
l=400cm
p=428,8kg/ml
5 QL4 l
f max f
384 EI 300
5 Q L 300 5 4,288 (400 ) 300
4 3
I I = 510,5cm 4
384 384 2,1 10 6
On optera pour le limon le profil UAP 150.(Ix=797cm4)
1,6 4 3
q1= ( 125 + 250) = 433,33kg / ml
2 3 2
1,6 4 3
q2= ( 286 + 250) = 605,06kg / ml
2 3 2
La charge quivalente :
qqui = (q1L1+q2L2)/(L1+L2)
L1=300cm
L2=130cm qqui=485,24kg/ml
4,852(400) 2
f = = 915,5kg / cm2 e = 2400 kg/cm2
8.106
La condition est vrifie.
CHAPITRE VI
ETUDE DES PLANCHERS
Les structures de planchers sont constitues dossatures plus lourdes, recevant des
platelages de forte inertie, ncessaires pour reprendre de fortes charges (surcharges
dexploitations, de bureaux) pouvant atteindre plusieurs tonnes au m2.
Les ossatures de planchers sont constitues de poutres croises, les solives (support de
platelage) portant sur des poutre matresses, quelles mmes portes sur des poteaux.
Bien entendue quil y a divers types de planchers, parmi eux on se base sur un plancher dit
mixte (acier/bton), et le plus rpandu dans les constructions
Mtalliques.
VI-1 Etude dun plancher mixte dalle collaborante
VI-1-1 Largeur de la dalle collaborant
b
t=8cm
ha=17cm d0=13cm
h=18cm
Tel que:
h : hauteur de la poutre mtallique.
t : paisseur de bton.
d0 : distance entre le centre de gravit du bton et celui de lacier.
Ib : inertie du bton.
I : inertie de la section homogne.
= 0,6. e
1re phase :
Poutrelle seule :
Charge permanantes :
P=poid du bton frais +poid propre de la solive=200+18,8=218,8 kg/m.
M0= pl/8= 218,8 x 4/8 = 437,6 kg.m.
T0= pl/2= 218,8 x 4 /2 = 437,6 kg.
Contraintes: va= va= ha/2=9cm.
a0 = M0. va /Ia=43760 x 9 /1317 = 299,04 kg/cm.
a0 = 299,04 kg/cm.
437,6
0= T0 / Sa = = 56,55 kg/cm.
14,6 0,53
2me phase :
Poutrelle collaborante :
a) Dtermination de la largeur de la dalle associer aux solives
Elle est donne par la formule suivante :
l/2
b / 2 = min
L/10
Sachant que :
L : porte de la solives.
l : entraxe des solives.
(1,4/2) x2=1,4
b = min b = 0,8m
(4/10) x2=0,8
b) Calcul des solives
Section mixte s=A+ B n avec B=bt et
n =15 (coefficient dquivalence)
s = 23,9 + (80 8 15) = 66,56 cm2
bt t + h 80 8 8 + 18
d = = = 8,33cm
n 2s 15 2 66,56
h
v= + d =9 +8,33 = 17,33cm
2
h
v'= + t d = 9 + 8 - 8,33 = 8,67cm
2
bt 3 bt t + h
I= IA+A d2+ + ( d )2
12n n 2
80 8 3 80 8 8 + 18
I= 1317+23,9(8,33)2 + + ( 8,33) 2 = 4133,46 cm4
12 15 15 2
ql 2
Moment de flexion M= b
8
4 17
q= (GDALLE + Gsolive ) + (Q + N0 )
3 12
4 17 4,00 2
M= 0,8 ( (543) + (100 + 11,2)) = 1410,44 kg.m
3 12 8
b)-1 Dtermination des contraintes de flexion
Acier
a1 = Mv/I= 141044 17,33/4133,46 = 591,34 kg/cm2
a1 = M (v-t)/I= 141044(8,67-8)/4133,46= 22,86 kg/cm2
Bton
b1 = M (v-t)/n I = 141044(8,67-8)/ (15 4133,46) = 1,52 kg/cm2
b2= M v/n I = (141044 8,67) / (15 4133,46) = 19,72 kg/cm2
b)-2 Vrification leffort tranchant
4
= 0,8 (543) + (100 + 11, 2)]
ql 17 4,00
T= = 1410,44 kg
2 3 12 2
T 1410,44
= = = 147,84kg / cm2 < 0,6 2400 = 1440kg / cm2
ha 18 0,53
5QL4
f = (Q non pondre)
384 EI
5 6,54 400 4 L
f = = 0, 25cm < = 1,33cm
384 2,1 10 4133,46
6
300
Donc la condition de flche est vrifie.
b)-4 Contraintes additionnelles de retrait
(h + t ) 18 + 8
= = = 13 cm
2 2
IA 1317
= = = 4,23 cm
A 23,9 13
B.E A . . . A
K=
n.I A . A + B.I A + B. A. 2
2 8
Mp=2se = 2 x 3251,2 x 36 =234086,4 kg.m M f < M p Acceptable..
8cm
HEA650
4m 4m 4m
G=(2500x0.08)+80=280 kg/m2.
Q=150 kg/m2.
-la combinaison de charge LELU donne, leffort ultime Nu :
Sur appui :
May=Max=603 kg.
VI-2-3 Ferraillage
En trave :
M tx 904,5.10 5
bu = = = 0,030 0,186 (Section sans armatures comprimes).
bd 2 fbu 4.0,072 2.14,16
=10% =348Mpa
N SER .l 2 x 430.4 2
Mser = = = 860 kg.m
8 8
1 1 2 1 1 2(0,03)
= = = 0,038
0,8 0,8
b = d .(1 0,4 )
Zb=0,07m
M tx 904,5.10 5
As = = .10 4 = 3,17cm 2 / ml
zb . s 0,070.348
As=3,17 cm2/m
En appuis
M tx 603.10 5
bu = = = 0,02 0,186 (Section sans armatures comprimes).
bd 2 fbu 4.0,072 2.14,16
=10% =348Mpa
1 1 2 1 1 2(0,02)
= = = 0,025
0,8 0,8
b = d .(1 0, 4 ) = 0.0712m
M tx 603.10 5
As = = .10 4 = 2,44cm2 / ml
zb . s 0,071.348
As=2,44cm2/ml
VI-2-4 Ferraillage minimum
diamtre des armatures : h0/10=80/10=8mm
sections des armatures
Aymin= 8 h0(FeE400) 8x0,08=0,64 cm2/ml
3 h0=24cm
Stxmin Stx24cm
33cm
4 h0=32cm
Stymin Sty32cm
45cm
ferraillage adopt :
En trave :
Axt=510 :3,93 cm2/ml
Ayt= 510 :3,93 cm2/ml
En appui :
Aa=510 :3,93 cm cm2/ml
Conclusion
La dalle ncessite un ferraillage en 2 points
D'abord dans la partie infrieure au le bton est tendu, pour viter les fissuration dues au
moment en trave (entre solive).
la partie suprieure pour viter d'une part les fissures dues la dilatation et d'autre part les
fissures dues aux moments ngatifs au niveau des supports
Tel que :
T : effort tranchant maximum.
S : moment statique par rapport laxe neutre de la section.
I0 : inertie de la section.
VI-3-2 Choix des connecteurs
Les connecteurs sont gnralement raliss par des corniers ou bien des UPN ou parfois
des goujons pour cette tude le choix a t port sur des connecteurs souples en profils,car
les connecteurs rigides sont moins pratiques parce quil peuvent introduire des risques de
ruptures au niveau du bton.
VI-3-3-1 Glissement admissible dun connecteur Q
Le glissement admissible prendre en compte dans les calcule est donne par la
formule suivante :
Q = 40.(SC + 2 ec ) . 28 .bc
SC 2,4cm
hc 9 ec cm
Application
28=250 kg/m
VI-3-3-2 Dtermination de leffort de glissement admissible Q
Q = 40.(SC + 2 ec ) . 28 .bc
hc 9 ec cm
on choisi : hc=hb -2cm (pour tenir compte de lenrobage des connecteurs sous la dalle)
hb : hauteur de dalle
hc=8 -2cm = 6cm.
hc2 6 2
ec = = 0,444cm e c = 0, 45cm (Vrifier)
9 2 92
hc 9 0,4 hc 5,69cm
On prend :hc=6cm
On choisira un profil cornire 60x60x4(mm)
IPE180: b=91mm bc=b-40=91-40=51mm bc=5cm
-Calcule des glissements :
T.S
S=
I
T=ql/2= 1410,44 kg
S=Bf/n (f:distance entre le centre de gravit du bton et laxe neutre)
B=bt
f =4+0,67
S=8.80.4,67/15=199,25 cm3
T.S
S= =(1410,44*199,25 )/ 4133,46=67,98 kg/cm
I
Vrification :
Effort de cisaillement :
Pour les cordons frontaux, on doit vrifier que :
Q/2
e
0,85.bc .a
CM 66 : p132 =0,96
On prend leffort maximal soit Q
Q= S.d =67,98x30=2039,4 kg
Q/2 1019,7
= = 499,85kg / cm2 < 2400kg / cm2 cest vrifier.
0,85.bc .a 0,85.5.0,5.0,96
Moment de renversement :
M=0,7 Q es
Q=2039,4 kg
es=0,8
M=0,7. 2039,4. 0,8 =1142,06 kg.cm
Daprs le CM66 p 142
N Mh
e 1,18 2 e
la h l1 a 1 1 + 2(h 2e) l 2 a 2 2
2
On a :
N=0
h=6 cm
l2=0
l1=bc=5cm
a=0,5 cm
=0,96
-2400 79,30 2400 kg/cm2 Cest vrifi.
CHAPITRE VII
ETUDE SISMIQUE ET ANALYSE DYNAMIQUE
Le sisme est un phnomne naturel qui affecte la surface de la terre, il Produis des
dgts destructifs au niveau des construction et par consquent les vies humaine. Et donc
notre but est de remdier ce phnomne par la conception adquate de louvrage de faon
ce quil rsiste et prsente un degr de protection acceptable aux vies humains et aux biens
matriels.
Pour cela l'application de rgle parasismique actuelle "RPA99 version2003" concerne
le calcul des charges sismiques et les dispositions constructives sont obligatoires pour toutes
les constructions abritant des personnes, situes dans toutes les zones sauf 0.
C'est en gnral l'ingnieur du bureau d'tudes qui est charg d'appliquer ces rgles et de
dimensionner les lments en bton arm, acier, bois ou bien mixtes.
Daprs le RPA la dtermination de la rponse dune structure et son dimensionnement
peuvent se faire par trois mthodes de calcul
Mthode statique quivalente.
Mthode danalyse spectrale.
Mthode danalyse dynamique par acclrographe.
VII-1 Critres de classification par le RPA 99/2003
VII-1-1 Classification des zones sismiques
Le territoire national est divis en quatre (4) zones de sismicit croissante, dfinies sur
la carte des zones de sismicit et le tableau associ qui prcise cette rpartition par wilaya et
par commune.
ZONE 0 : sismicit ngligeable.
ZONE I : sismicit faible.
ZONE IIa et IIb : sismicit moyenne.
ZONE III : sismicit leve.
VII-1-2 Classification de louvrage
Pour notre cas, et daprs la carte et le tableau cit prcdemment :
Alger se situe dans une zone de sismicit leve ZONE III.
Selon le rapport gotechnique relatif cet ouvrage, on est en prsence dun sol meuble de
catgorie S3.
VII-2 Choix de la mthode de calcul
Pour pouvoir utilise la mthode statique quivalente il faut que :
Le btiment ou bloc tudi, satisfaisait aux conditions de rgularit en plan et en lvation
prescrites au chapitre III, article 3.5 (RPA 99 version 2003) avec une hauteur au plus gale
65m en zones I , II et 30m en zones III.(Article 4.1.2 (RPA 99 version 2003)
Dans notre cas la mthode statique quivalente nest pas applicable selon larticle 4.1.2
(Zone III et groupe dusage 2 notre structure dpasse 30 mtre).
Conclusion
Le calcul sismique se fera par la mthode dynamique spectrale du fait que notre
btiment ne rpond pas aux critres exigs par le RPA99 pour pouvoir utiliser la mthode
statique quivalente (H=34,18 m >30m)
VII-3 Mthode danalyse modale spectrale
VII- 3- 1 Principe de la mthode
Le principe de cette mthode rside dans la dtermination des modes propres de
vibrations de la structure et le maximum des effets engendrs par laction sismique, celle ci
tant reprsente par un spectre de rponse de calcul. Les modes propres dpendent de la
masse de la structure, de lamortissement et des forces dinerties.
VII-3-2 Modlisation
Le modle de btiment utiliser doit reprsenter au mieux les distributions des rigidits
et des masses de faon prendre en compte tous les modes de dformations significatifs
dans le calcul des forces dinerties sismiques.
La modlisation se base essentiellement sur quatre critres propres la structure et au
site dimplantation :
La rgularit en plan.
La rigidit ou non des planchers.
Le nombre de degrs de libert des masses concentres.
La dformabilit du sol de fondation.
VII-3-3 Nombre des modes considrer (RPA99 /V2003)
Daprs le RPA99/version2003 (article 4.3.4 -a) :
Pour les structures reprsentes par des modles plans dans deux directions orthogonale, le
nombre de modes de vibration retenir dans chacune des deux directions lexcitation doit
tre tel que :
La somme des masses modales effectives pour les modes retenus soit gale a 90%au
moins de la masse totale de la structure.
O que tous les modes ayant une masse modale effective suprieure 5% de la masse
totale de structure soient retenus pour la dtermination de la rponse totale de la structure.
Le minimum de modes retenir est de trois dans chaque direction considre.
VII-3-4 Spectre de rponse de calcul
Lvaluation du risque sismique prendre en compte pour une construction risque
spcial, (Installation classique .installation nuclaire,..etc.) Conduit choisir des sismes
caractristiques de chaque site ; dits sisme de rfrence,qui permettent dexprimer ce
risque .pour le besoins du calcul dynamique, ces sismes sont le plus souvent reprsents
sous forme de spectre de repense spcifiques du site ou, plus rarement, sous forme dune
fonction temporelle de lacclration, de la vitesse ou du dplacement.
Laction sismique est reprsente par le spectre de rponse de calcul suivant :
(4.13 RPA 99 version 2003)
T Q
1.25 A1 + 2.5 1 0 T T1
T1 R
Q
2.5 (1.25 A) T1 T T2
Sa R
= 2/3
g Q T2
2.5 (1.25 A) T2 T 3.0 s
R T
2/3 5/3
2.5 (1.25 A) T2 3 Q T > 3 .0 s
3 T R
Critre q Pq
1. Conditions minimales sur les files de
contreventement 0,05 Non observ
2. Redondance en plan 0,05 Non observ
3. Rgularit en plan 0 observ
4. Rgularit en lvation 0 observ
5. Contrle de la qualit des matriaux 0,05 observ
6. Contrle de la qualit de lexcution 0,1 Non observ
P q 0,25 Q=1,25
De plus de part a spcificit pour le calcul des btiments, ETABS offre un certain
avantage par rapport au codes de calcul utilisation plus tendue. En effet, grce ces
diverses fonctions il permet une dcente de charge automatique et rapide, un calcul
automatique du centre de masse et de rigidit, ainsi que la prise en compte implicite dune
ventuelle excentricit accidentelle. De plus, ce logiciel utilise une terminologie propre au
domaine du btiment.ETABS permet galement le transfert de donne avec dautres
logiciels (AUTOCAD, SAP2000 et SAFE).
VII-4-4 Etapes de la modlisation de la structure sous ETABS
1) opter pour un systme dunits (Kg.m).
2) dfinition de la gomtrie de base.
3) dfinition des matriaux.
4) dfinition des sections.
5) dfinition de llment dalle .
6) ajouter diffrents groupes pour faciliter la localisation des lments.
7) dfinition des charges appliquer.
8) introduction du spectre de rponse appliquer.
9) dfinition des combinaisons de charges et qui sont les suivantes
C1 : G+Q
C2 :1,33G+1,5Q
C3 : G+Q+EX
C4 : G+Q+EY
C5 :0,8G+EX
C6 :0,8G+EY
C7 : G+Q+1,2EX.
C8 : G+Q+1,2EY.
10) affecter chaque lment les sections dj prdfinies.
11) ajouter un diaphragme chaque plancher.
12) Dfinir les conditions aux limites :
a)pour les fondations en choisissant un type dappui.
b) pour les pales de stabilits en ajoutant des articulations et en rigidifiant les zones
qui doivent ltre selon la conception choisie au dpart.
13) lancer lanalyse.
14) ouvrir le fichier rsultat dont lextension est .OUT afin de vrifier les dplacements, la
priode de la structure, le taux de participation de la masse pour voir si le nombre de modes
choisies est suffisant.
15) visualisation des efforts trouvs (M, N, T) et du taux de travail des sections.
VII-4-5 Analyse modale
Lanalyse modale spectrale dsigne la mthode de calcul des effets maximaux dun
sisme.
Sur une structure, elle est caractrise par une sollicitation sismique dcrite sous forme
dun spectre de rponse.
Pour le comportement global, celui ci peut tre considre comme la somme des
contributions des diffrents modes.
Ce type danalyse peut tre appliqu tout types de structure avec des rsultats plus
exacts et souvent satisfaisant condition davoir fait une bonne
modlisation.
Il est caractris par les donns suivants :
Groupe dusage : groupe2
Pourcentage damortissement critique : = 5 %.
Facteur de qualit : Q = 1,25
sa/g
t(s)
On remarque daprs le tableau prcdent que la participation de la masse atteint les 90%
dans le 9 me mode avec une participation de masse gale a 93,28% dans le sens x-(sens
centreventer par des pales de satabilit) et de 93,09% dans le sens y-(sens de portique
autostable).
C C
B B
Remarque
Pour les charges horizontales, on a pris que les charges dues au sisme parce que elles sont
plus prpondrantes celle dues au vent.Ces charge nous donne des efforts tranchants la
base gale : Vt =261,8 t (vent).sens x
Vt =280,15 t (sisme). sens x
VII-5 Vrification de la structure
VII-5-1 Vrifications selon Euro code 3
Aprs le lancement de lanalyse, ETABS 9 fournit la possibilit davoir un ratio
demande /capacit des sections, ce qui permettra doptimiser au maximum notre structure et
cela suivant lEurocode 3.
Comme premire constatation nous pouvons dires que certaines sections passent tandis que
dautre doivent tre changes vue quelle sont sous dimensionnes, cela nous amne
travailler dune faon itrative jusqu' lobtention des ratios voulus.
VII-5-2 Vrifications de la structure selon le RPA99/V2003
VII-5-2-1 Vrification de la force sismique la base
Daprs larticle du RPA99/2003 (4.3.6) La rsultante des forces sismiques la base Vt
obtenue par combinaison des valeurs modales ne doit pas tre infrieure 80% de la
rsultante des forces sismiques dtermine par la mthode statique quivalente V pour une
valeur de la priode fondamentale donne par la formule empirique approprie. Soit :
Vt > 0.8 V
Suite lapplication du spectre de calcul dans les deux sens de la structure, les rsultats
sont comme suit :
Effort sismique dans le sens X, Vt = 280153,49 kg
Effort sismique dans le sens Y, Vt = 300090,3 kg
Valeurs de Vt dans le cas le plus dfavorable sous (G+Q+E).
Calcul de la force sismique totale
A.D.Q
La force sismique totale V est donne par la formule suivante : V= .W
R
A : coefficient dacclration de zone, donn par le tableau 4.1 (RPA 99)
Zone III
A = 0.25
Groupe dusage 2
Pour le sens longitudinal (sens X) la structure est contrevente par pales triangules en X
R=4
Pour le sens transversal (sens Y) la structure est contrevente par un portique autostable
ordinaire R = 6
On prend : R = 4(R prend la valeur la plus petite, RPA p.28).
Q : facteur de qualit : Q=1,25
W : poids de la structure
W est gal la somme des poids Wi de tous les niveaux.
W= Wi Avec : Wi =WGI + WQI formule (4.5)
Do :
Vt (kg) V (kg) 80%V 0.8V < Vt
Sens X 280153,49 327440 261952 vrifie
1me tage 0,77 3,08 1,8 1,54 6,16 2,72 < 3,74
2me tage 1,29 5,16 2,08 2,29 9,16 3 <3,74
3me tage 2,1 8,4 3,24 3,11 12,44 3,28 < 3,74
4me tage 2,98 11,92 3,52 3,91 15,64 3,2 < 3,74
5me tage 3,79 15,16 3,24 4,67 18,68 3,04 < 3,74
6me tage 4,61 18,44 3,28 5,36 21,44 2,76 <3,74
7me tage 5,38 21,52 3,08 5,96 23,84 2,4 < 3,74
1me tage 237353 3,74 1,8 267480,34 0,00427 2,72 280073,11 0,0062
me
2 tage 238246 3,74 2,08 251830,06 0,00526 3 258919,93 0,0074
3me tage 237981 3,74 3,24 235560,84 0,00875 3,28 234525,63 0,0089
4me tage 237981 3,74 3,52 208643,58 0,01074 3,2 206854,24 0,0098
5me tage 237981 3,74 3,24 174824,87 0,01179 3,04 174484,77 0,0111
6me tage 237981 3,74 3,28 135221,37 0,01543 2,76 134509,53 0,0131
7me tage 265292 3,74 3,08 82463,04 0,02649 2,4 80527,25 0,0211
CHAPITRE VIII
VERIFICATION DE LOSSATURE
VIII-1 Introduction
Le calcul dune structure exige que sous toutes les combinaisons dactions possibles
dfinies rglementairement, la stabilit statique soit assure,
Tant globalement, au niveau de la structure.
Quindividuellement au niveau de chaque lment.
Les actions dveloppent diverses sollicitations, qui gnrent des contraintes au sein du
matriau et des dformations des lments.
Il sagit donc, afin de garantir le degr de scurit souhait de vrifier que les contraintes et
les dformations restent en dessous des limites admissibles.
Et pour ce la on va tudier dans ce chapitre deux types de comportement caractristiques,
dnomms phnomnes dinstabilit qui sont :
-Le flambement : qui affecte les barres simplement comprimes (flambement simple) ou
comprimes et flchies (flambement flexion).
-Le dversement : qui affecte les semelles comprimes des pices flchies.
VIII-2 Vrification des poteaux treillis aux phnomnes d'instabilit
(flambement+dversement) :
Les poteaux sont sollicits par :
Des efforts verticaux provenant du vent, sisme.
Des moments flchissant rsultants des efforts horizontaux.
Les diffrentes sollicitations des poteaux doivent tre combines dans les cas les plus
dfavorables; qui sont :
Compression maximale et moment compatible.
Moment maximal et compression.
-La vrification des poteaux soumis la compression + flexion, se fait selon la formule :
9
(k + f )k m e (CM66 Art 13,531 p.231).
8
La vrification des lments verticaux (poteaux) dune structure doit tre calcul pour les
poteaux les plus sollicits de chaque niveau.
ENTP 62 JUIN2008
Chapitre VII:Vrification de lossature Mmoire de fin dtudes
HEA800 244 285,8 790 300 28 303400 12640 7682 842,6 32,58 6,65
x
*Calcul du Poteau treillis au flambement simple
Am=Am=285,8cm2
y
A= Am+Am=571,6 cm2
V0=V0=0,75m=75cm
h0= V0+V0=150cm
lm=600cm
l=600cm
Adiagonale=32,2 x 2= 64,4 cm
ld=335cm
I m =Im=303400cm4
Vrification des transons de membrure
On doit vrifier : kme et kme
N=450211,3 kg
=N/A=450211,3/571,6= 787,63 kg/cm
lm 600
m= = = 18, 41
Im 303400
Am 285,8
ENTP 63 JUIN2008
Chapitre VII:Vrification de lossature Mmoire de fin dtudes
On peut calculer
e
Km= (0,5 + 0,65 ) + (0,5 + 0,65 e ) 2 e
k k k
I(inertie quivalente)
Ix=Im +Im+AmV0+AmV0=303400+303400+285,8(0,75)+285,8(0,75)
I=607121,5 cm4
26 A 26 571,6
= 1 + =1 + = 2,81
Aa
2
16,56 2 29,90
==16,562,81=27,77
k= E/ = (3,14).2,1 106/27,77=26848,92 kg/cm
=k/=26848,92/787,63=34,08
ENTP 64 JUIN2008
Chapitre VII:Vrification de lossature Mmoire de fin dtudes
1 34,08 1
K1= = = 1,01
1,3 34,08 1,3
Donc
K1. Km =1,01.1,012.787,63 = 805,05 < e
Vrification du treillis leffort tranchant
I 607121,5 3,14
T= (k1 1) = 787,63 (1,01 1) = 333,66kg
V0 l 75 600
fyy = MI YY
=
1184560,9
25601,25
= 146,33kg / cm < 2400kg / cm
v 75
fxx = MI xx
=
82018
607121,5
= 0,01kg / cm < 2400kg / cm
v 75
ENTP 65 JUIN2008
Chapitre VII:Vrification de lossature Mmoire de fin dtudes
J l2 1043,23 600 2
D= 1 + 0,156 = 1 + 0,156 = 1,10
I X h02 25601,52 150 2
ENTP 66 JUIN2008
Chapitre VII:Vrification de lossature Mmoire de fin dtudes
HEA600 178 226,5 590 300 25 141200 11270 4787 751,4 24,97 7,05
UPN200 25,3 32,2 200 75 11,5 1910 148 191 27 7,7 2,14
ENTP 67 JUIN2008
Chapitre VII:Vrification de lossature Mmoire de fin dtudes
==14,973,06=26,19
k= E/ = (3,14).2,1 106/26,19=30183,18 kg/cm 15541.49
=k/=30183,18/562,54=53,65
1 53,65 1
K1= = = 1,006
1,3 53,65 1,3
Donc
K1. Km =1,006.1,008.562,54 = 570,44 < e
Vrification du treillis leffort tranchant
I 282654,81 3,14
T= (k1 1) = 562,54 (1,006 1) = 106,8kg
V0 l 75 374
ENTP 68 JUIN2008
Chapitre VII:Vrification de lossature Mmoire de fin dtudes
fyy = MI YY
=
226571,0
22794,81
= 745,4kg / cm < 2400kg / cm
v 75
fxx = MI xx
=
23614,1
282654,81
= 6,26kg / cm < 2400kg / cm
v 75
J l2
D= 1 + 0,156
I X h02
J l2 704,09 374 2
D= 1 + 0,156 = 1 + 0,156 = 1,014
I X h02 22794,81 150 2
ENTP 69 JUIN2008
Chapitre VII:Vrification de lossature Mmoire de fin dtudes
ENTP 70 JUIN2008
Chapitre VII:Vrification de lossature Mmoire de fin dtudes
UPN320 59,5 75,8 320 100 17,5 10870 597 679 80,6 12,1 2,81
ENTP 71 JUIN2008
Chapitre IX : Etude des assemblages Mmoire de fin dtudes
CHAPITRE IX
ETUDE DES ASSEMBLAGES
IX-1 Introduction
La conception et le calcul des assemblages revtent en construction mtallique , une
importance quivalente celle du dimensionnement des pices pour la scurit finale de
la construction , Les ossatures ne prsentent gnralement pas de redondances
importantes et les assemblages constituent donc de point de passage oblig pour les
sollicitations rgnant dans les diffrents composants structurels ; En cas de dfaillance
dun assemblage , cest bien le fonctionnement global de la structure qui est en cause .
- Les assemblages sont des ensembles constitus de plusieurs composants.
- Les abouts des lments structurels liaisonns.
- Les pices accessoires de liaison
- Les organes de fixation proprement dits assurant la solidarisation effective entre les
composants en prsence
IX-1-1 Rle des assemblages
Un assemblage est un dispositif qui permet de runir et de solidariser plusieurs
pices entre elles , en assurant la transmission et la rparation des diverses
sollicitations entre les pices , sans gnrer des sollicitations parasites notamment de
torsion .
Pour raliser une structure mtallique ; on dispose de pices individuelles, quil
convient dassembler :
- Soit bout a bout (clissage, rabotages).
- Soit concourantes (attaches poutre/poteau, treillis et systmes rticuls)
Pour conduire les calculs selon les schmas classiques de la rsistance des matriaux
, il y a lieu de distinguer ,parmi les assemblages :
- Les assemblages articuls, qui transmettrent uniquement les efforts normaux et les
tranchants.
- Les assemblages rigides, qui transmettrent en outre les divers moments.
Il existe plusieurs mthodes de calcul des assemblages et pour notre cas on aura utiliser
la norme NF P-22-460.
IX-3 Calcul des assemblages
IX-3-1 Assemblage poteau HEA800 poutre HEA650 :(jarret)
ROBOT - ASSEMBLAGES
Calcul de l'Encastrement Traverse-Poteau - NF P 22-460
Jarret infrieur :
Semelle = 26 Ame = 14 Angle = 12.3
Raidisseur poteau : Suprieur = 17 Infrieur = 17
Raidisseur suprieur : Epaisseur =0 Hauteur =0 Longueur = 0
Soudures : Ame =9 Semelle = 20 Raidisseur = 11
Distances de calcul :
N - Type - Distances
1- I a1=45 a2=58 a5=36 a6=64 a'1=28 a'2=58 a'5=58 a'6=73
2- C a1=45 a2=58 a'1=28 a'2=58 s2=100
3- C a1=45 a2=58 a'1=28 a'2=58 s2=100
4- C a1=45 a2=58 a'1=28 a'2=58 s2=100
5- C a1=45 a2=58 a'1=28 a'2=58 s2=100
6- C a1=45 a2=58 a'1=28 a'2=58 s2=100
7- C a1=45 a2=58 a'1=28 a'2=58 s2=100
8- C a1=45 a2=58 a'1=28 a'2=58 s2=100
E:Extrieurs I:Intrieurs C:Centraux
RESULTATS
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
EFFORTS
Moment = 475.00
Effort tranchant = 247.00
Effort axial = 1.00
Efforts par boulon [9.2.2.2.3]
di : position du boulon
Ft : effort transfr par la platine de l'lment aboutissant
Fa : effort transfr par l'me de l'lment aboutissant
Fs : effort transfr par la soudure
Fp : effort transfr par l'aile du porteur
Fb : effort transfr par le boulon
Fi : effort admissible
Boulon N di Ft Fa Fs Fp Fb Fi %
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Effort tranchant
[9.2.2.1] 13.72 < 71.97 vrifi
Effort axial N = 0.15*n*Fb
[9.1] |1.00| < 589.03 vrifi
La mthode de calcul est applicable
Effort axial
N < 0.05 * (A * fy) 1.00 < 435.32 force axiale nglige
Moment
[9.2.2.2.1] 475.00 < 762.00 vrifi
Ratio : 0.62
Barre N : 0 0
Profil : HEA 650 IPE 180
Matriau : ACIER E36 ACIER
fe : 355.00 235.00
BOULONS :
Diamtre = 14 14
Classe = 4.6 4.6
Fb = 240.00 240.00
Nombre = 2 2
Ecartement = 125 120
Entraxe = 70 70
Niveau 1er boulon = 30 30
CORNIERE :
Profil : CAE 100x10 Hauteur = 130
Grugeage :
Hauteur g1 = 30
Hauteur g2 = 0
Longueur = 150
RESULTATS
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
----
EFFORTS
Effort tranchant Fz = 14.00
BOULONS :
Cisaillement
Ct de la poutre porte T < 1.3 * n * Ab * b / sqrt(1+(a * )/)
T = |14.00| < 36.16 vrifi
Ct de la poutre porteuse T < 1.3 * n' * Ab' * b
T = |14.00| < 71.76 vrifi
PROFILES :
Pression diamtrale
Ct de la poutre porte T < 3 * n * d * ea * t / sqrt(1 + (a * )/)
T = |14.00| < 60.25 vrifi
Ct de la poutre porteuse T < 6 * n' * a' * ea' * t
T = |14.00| < 920.16 vrifi
Distance transversale
Ct de la poutre porte T < 1.25 * n * ea * t * t
T = |14.00| < 93.41 vrifi
Effort tranchant
Ct de la poutre porte T < 0.65 * (ha - n*d) * ea * t
T = |14.00| < 89.05 vrifi
Moment flchissant
Ct de la poutre porte T < I/f * I/v * t
T = |14.00| < 48.65 vrifi
CORNIERE :
Pression diamtrale
Ct de la poutre porte T < 6 * n * d * ec * c / sqrt(1 + (a * )/)
T = |14.00| < 227.35 vrifi
Ct de la poutre porteuse T < 6 * n' * d' * ec * c
T = |14.00| < 451.20 vrifi
Distance transversale
Ct de la poutre porte T < 2.5 * n * ec * v * c
T = |14.00| < 352.50 vrifi
Ct de la poutre porteuse T < 2.5 * n' * ec * v' * c
T = |14.00| < 352.50 vrifi
Effort tranchant
Ct de la poutre porte T < 0.866 * ec *(hc - n * d) * c
T = |14.00| < 199.44 vrifi
Ct de la poutre porteuse T < 0.866 * ec *(hc - n' * d') * c
T = |14.00| < 199.44 vrifi
Moment flchissant
Ct de la poutre porte T < 2/a * (I/v)c * c
(I/v)c = ec * [hc^2 / 6 - n * d * * r1 / ( * hc)], r1 = (n-1) * /2
T = |14.00| < 197.02 vrifi
Ct de la poutre porteuse T < ec * hc^2 / (3a') * c
T = |14.00| < 220.64 vrifi
Ratio : 0.39
Assemblage satisfaisant vis vis de la Norme
ep20
ep12 ep12
HEA650
Profil HEA650
Epaisseur de laile es=26mm boulon HR 10.9 18
Epaisseur de lme ea=13,5mm boulon HR 10.9 18
Section des ailes
Ss=26 x 300 x 2=15600 mm
Section de lme
Sa=13,5 x 534=7209mm
-Effort ultime dans les semelles
Fs=Ss x e=15600 x 36 =561600 daN
-Effort ultime dans lme
Fs=Sa x e=7209 x 36 = 259524 daN
Aile
20 Boulons HR 10.9 20
T admissible = 17640 daN (par boulon).
On vrifie :Fs/2n=561600/2.20=14040 daN< Tadm.
Ame
9 Boulons HR 10.9 20
T admissible = 17640 daN (par boulon).
On vrifie :Fs/2n= 259524 /2.9= 14418 daN< Tadm.
Gousset
1-Ailes
St= 300 x 20 x 2+116 x 20 x 4= 21280 mm
Strous= 20 x 20 x 8= 3200 mm
Sreduite= St-Str= 18080 mm
Contrainte dans le gousset:
=Fs/Sred=561600/18080= 31,06 < 36 daN/mm .cest vrifi.
2-Ame
St=534 x 12 x 2=12816 mm
Strous=20 x 12 x 6=1440 mm
Sreduite=St-Str=11376 mm
Les efforts :
La diagonale est constitue dune section 2 UPN320 reprenant un effort de traction
Nd= 67662,38 daN; Gousset (soud sur le poteau): e= 12mm
Nombre de boulons
On prendra 6 boulons ordinaires
Les boulons doivent reprendre la totalit des efforts. Pour choisir leur classe
et leur diamtre il faudra calculer leffort revenant chaque boulon.
Sachant que les boulons travaillerons aux cisaillement (la diagonale
tant attacher aux deux extrmits, on aura un double cisaillement) .
67662,38
Soit : =5638,53daN/boulon.
26
On prendra 6 boulon 16 de classe 10.9.
2UPN320
GOUSSET
CHAPITRE X
ETUDE DANCRAGE
X-1 Introduction
Lencastrement dun pied de poteau sur un massif en bton est ralis au moyen
dune platine appuye sur le massif ancre par des tiges de scellement.
Pour le dimensionnement de lencastrement cest dire la dtermination des efforts dans
les tiges dancrages et dans la platine, le moment et leffort normal exerces sur la base
du poteau sont quilibr par la traction des tiges dancrages et la compression du bton
X-2 Dfinitions
X-2-1 La platine dextrmit
Cest un plat en acier rectangulaire soud a la base du poteau par un cordon de
soudure appliqu sur le pourtour de la section du profil constituant le poteau .elle est
perce sur sa ligne mdiane pour recevoir les extrmits filetes de deux tiges dancrages
scells dans fondation .sous laction du serrage des crous, la platine prend directement
appui sur surface de bton de fondation, la platine peut tre renforce par un raidisseur
X-2-2 Les tiges dancrage
Elles sont droites ou recourbes une extrmit, elles sont destines sopposer un
effort trs important. Lextrmit recourbe de certaines tiges saccroche une barre
horizontale, appele cl dancrage, encastre dans le bton de fondation. Lautre
extrmit, celle qui est filete, traverse la platine sur laquelle elle est boulonne.
X-2-3 La bche
La bche est un tronon de profil soud sous la platine pour armer une bute contre
le bton. Elle sert la transmission au bton de fondation leffort horizontal qui peut
affecter le poteau
X-2-4 La contre platine
La contre platine est une plaque en acier lamin scelle la surface de bton de
fondation, la contre platine a deux fonctions, lun est destine pour rpartir les efforts de
compression transmis par le poteau et lautre permet au pied de poteau des mouvements
de rotation.
X-3 Hypothse
La liaison des poteaux leur extrmit est considre comme encastr dans les deux
sens longitudinal et transversal.
Le bton est dos 350 kg/ m3 ; fc28 =25 MPA
X-4 Calcul du pied de poteau encastr
ROBOT - ASSEMBLAGES
Calcul du Pied de Poteau encastr
DONNEES
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Poteau : Profil : HEA 800
Matriau : ACIER
fe : 235.00
Angle = 0.0
Bton : Dosage = 350.00
fc28 = 0.03
Sigma = 14.17
RESULTATS
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
EFFORTS
Cas 0: ""
Ratio : 0.91
Assemblage satisfaisant vis vis de la Norme
Chapitre XI
ETUDE DE LINFRASTRUCTURE
XI-1 Introduction
L'instabilit des constructions lors d'un sisme majeur est souvent cause par le sous
dimensionnement des fondations. Celles-ci doivent transmettre au sol, les charges verticales
et les charges sismiques horizontales. Cela exige d'une part une liaison efficace des
fondations avec la superstructure, et d'autre part, un bon ancrage au niveau du sol.
XI-2 Pr dimensionnement des lments du sous sol
XI-2-1 Les dalles
Les dalles sont des plaques minces dont lpaisseur est faible par rapport aux autres
dimensions en plan, elles se reposent sur deux, trois, ou quatre appuis.
La dtermination de lpaisseur de la dalle, dpend de plusieurs conditions :
a) Rsistance a la flexion
lx l
On a : -pour les dalles reposant sur 2 appuis : e x
35 30
lx l
-pour les dalles reposant sur 3 ou 4 appuis ; e x
50 40
Dans notre btiment, les dalles sont reposes sur quatre appuis.
La dalle la plus sollicite est de dimension (7,00 x 4,00) m2 .
Soit lx, ly les portes mesures entre nus des appuis avec lx la plus petite porte de cette
dalle donc : lx = 4,00 m
Ceci engendre :
400/50 e 400/40
8,00 e 10,00 cm on prends e = 10 cm
r = 18 KN/m3
Kp = 0,33
d o P =248,08 KN/ml
Mx
My
3,57m
Q=3,18t /m2
h = h Kp=4,24 t/m2
qu
panneaux Lx(m) Ly(m) xels yels xelu yelu
(KN/m)
3,57 x7,00 3,57 7,00 0,51 0,0987 0,3758 0,0951 0,25 31,8
2- Calcul du ferraillage
- Dtermination des efforts
Les efforts a LELU ( = 0)
Lx / Sens x-x
Lx(m) Ly(m)
Ly x Mx(kn .m) Mtx(kn .m) Max(kn .m)
0,0951 38,5428 28,9071 19,2714
Sens y-y
3,57 7,00 0,51
y My(kn .m) Mty(kn .m) May(kn .m)
0,25 9,6357 7,2267 4,8178
Les efforts a LELS ( = 0.2)
Lx / Sens x-x
Lx(m) Ly(m)
Ly x Mx (kn .m) Mtx(kn .m) Max(kn .m)
0,0987 40,002 30,0014 20,0001
Sens y-y
3,57 7,00 0,51
y My(kn .m) Mty(kn .m) May(kn .m)
0,3758 15,0327 11,2745 7,5163
sens xx yy xx yy
M (kn.m) 19,2714 4,8178 28,9071 7,2267
As (cm) 3,34 0,82 5,08 1,23
As min (cm2/ml) 2,17 2,17 2,17 2,17
Choix des barres/ml 10HA10 10HA10 10HA12 10HA10
Espacement (cm) 20 20 20 20
- Dtermination des armatures LELS
Le ferraillage a LELS. = 0.2
Appui Trave
sens xx yy xx yy
M (kn.m) 20,0001 7,5163 30,0014 11,2745
As (cm) 3,47 1,26 4,81 1,84
As min (cm2/ml) 2,17 2,17 2,17 2,17
choix des barres/ml 10HA10 10HA10 10HA12 10HA10
Espacement (cm) 20 20 20 20
XI-3-3 Vrifications
1) - Les conditions exiges par le RPA99/version 2003 sont
- Un pourcentage minimum de 0,1 de la section dans les deux sens et la disposition se fait
en deux nappes.
Sens y-y
Ay Aymin tel que Aymin = 0 ( y) = 8.epaisseur
pour Fe = 400
t min (3h;33cm)
Dans le sens le plus sollicit :
t 33cm......vrifie
HA12 20 cm HA10
HA10
20 cm
20 cm
- Facilit de coffrage.
- Rapidit d'excution.
- Semelle mieux convenir face aux dsordres ultrieurs qui peuvent provenir des
tassements ventuels.
4
2 3K
Lmax = Le Ce qui conduit h 3 Lmax
2 E
Avec:
Le: Longueur lastique.
K: Module de raideur du sol, rapport l'unit de surface K = 3 kg/cm
I: Etant l'inertie de la section du radier.(bande de 1m)
E: Module d'lasticit E = 32164,19 kg/cm
Do:
3 3
4
2
h 3 7,00 = 0,48m ; On prendra: h = 60cm
32164,19
XI-4-1-2 Condition forfaitaire
Lmax
h ; Lmax = 7,00m
10
700
h = 70cm
10
h 70 cm, On prendra h = 70cm
D'aprs ces conditions, nous adoptons une paisseur du radier h = 70cm
Nu = 7446,72 t
Nser = 5401,76 t
XI-4-2 Vrifications
XI-4-2-1 Vrification la contrainte de cisaillement
Vu
u = u' = 0,05 fc 28 ; b = 1m ; d = 0,9hd = 0,9 70= 63cm
b.d
Vu = qu Lmax = NU .b . Lmax
2 Srad 2
7446,72 1 7
Vu = . = 51,71t
504 2
51,71
u = = 82t / m 2 = 0,82 MPA
0,63
Elle est juge ncessaire pour justifier le non soulvement du btiment sons leffet de la
sous pression hydrostatique .On doit vrifier :
N h Sr
Avec :
N : effort normale total du btiment la base du radier 7446,74 t
: Coefficient de scurit vis--vis du soulvement ( =1.5)
: Poids volumique de leau ( = 1t/m3)
h : Profondeur de linfrastructure (h =9,14 m)
XG=10,5 m
Centre de gravit du radier
YG =12 m
Les inerties sont :
Ix = 24192 m4.
Iy = 18522 m4.
ELU
S=504 m2
NU
qu = = 147,75 KN / m 2
S rad
q u = 147,75 KN / m 2
ELS
N ser
q ser = = 107,17 KN / m 2
S rad
q ser = 107,17 KN / m 2
- Calcul du ferraillage
Le ferraillage se fera pour le panneau le plus sollicit ; qui est le panneau (4x7) m :
Sens x Sens y
Lx Ly Lx
Ly Mx M tx Ma My M ty Ma
(m) (m) x y
kN.m kN.m kN.m kN.m kN.m kNm
4 7 0.57 0.0910 156,03 117,02 78,01 0.4357 67.98 50,98 33,99
1 ) Ferraillage du dbord
b = 1m
h = 70cm 0.5 m
d = 24cm
L = 0.5m Figure: pousse des terres sur le dbord
qu = 147,75 KN m 2
q ser = 107,17 KN m2
fbc = 14,16 MPa
.
Calcul l'ELU :
qu L2
Mu = M u = 18.46 KN.m
2
M u (MN.m) d (m) Z (m) (
A s cm 2
)
0,018 0,63 0,0032 0,62 1,44
Tableau : Ferraillage du dbord LELU.
Calcul l'ELS :
q ser L2
M ser = = 13 . 17 KN .m
2
M ser d X Z M1 As
0,013 0,63 0,527 0,454 1,82 1,78
Tableau: Ferraillage du dbord LELS.
2) Condition de non fragilit :
ftj
As min = 0,23bd
As As min Tel que fe
As min = 7,60m
As=Max (As min; As ult; As ser) = 7,60 cm2
Choix des barres du dbord : 6HA14 (As=9.24cm2)
RESISTANCE AU FEU
Malgr tout les avantages que possdent les construction en acier,la rsistance au feu reste
le grand inconvnient,et comme il ny a aucune rglementation Algrienne concernant la
rsistance au feu,on a pris quelque prcaution comme par exemple une conception des
escaliers extrieurs en bton arm qui permettent une vacuation rapide en cas dincendie, le
temps dvacuation ne doit pas dpasse le degr de rsistance au feu qui est caractris par
le temps coul entre le dbut et le moment ou les lments de la structure ont atteint les
limites assignes comme critre de non fonctionnement.
Il ya aussi dautre prcaution prendre cest de protger les lments porteurs de la
structure surtout les poteaux par des couches protectrices contre le feu, ce mode de
protection quon appelle protection par isolation.
Ce mode de protection consiste enrober les lments avec des matriaux isolants qui
retardent leur chauffement.
Les principaux matriaux isolants sont le pltre, les fibres minrales, le bton, les
peintures
Ils sont appliqus soit par protection sous lhabillage par plaque soit par panneau ou
coquilles.
CONCLUSION
Les ouvrages mtalliques peuvent tre de conception trs diffrentes et comporter des
ossatures qui peuvent tre de faible hauteur et de grande surface au sol, (usines, entrepts)
de grandes hauteurs et de faible surface au sol, tel que les tours, ils peuvent aussi tre de
dimensions intermdiaires (logements, bureaux .). Ce mmoire trait essentiellement ce
dernier cas. Pour simplifier, on peut dire que notre btiment 07 tages et compos de
planchers superposs et des poteaux. Lossature aussi constitue assure la transmission aux
fondations des charges verticales sollicitant les planchers. Mais le btiment est galement
soumis des actions horizontales des au vent ou aux sismes. Lossature a t complte
par des contreventements verticaux sous forme de poutres treillis encastres dans les
fondations, et des contreventements horizontaux constitus par les surfaces rigides de nos
planchers.
La conception et le calcul des constructions mtalliques sont rgis ce jour par les rgles
CM66, qui rglementent tous les btiments en acier (cour de Mr OUAKLI). Cependant,
compte tenu de lanciennet de ces rgles, ainsi que lvolution importante des
connaissances et des recherches en construction mtallique de nombreux points des rgles
CM66 ont t repris par des textes de publication rcente tel que lEUROCODE 3 et
EUROCODE 4 partie 1-1 ce dernier utilis partiellement en France que depuis 2005.
En effet les rgles du CM66 fondes sur le seul comportement lastique de lacier,
ramnent tous les calculs des contraintes une contrainte de rfrence, qui est la limite
lastique e de lacier utilis. En revanche les nouvelles publications autorise le
dpassement du seuil dlasticit e et dfinit des mthodes de vrification prenant en
compte la plastification de lacier. Ces textes restent encore peu utiliss ce jour dans notre
pays.
En comparaison des constructions en bton arm ou prcontraint, les constructions
mtalliques exigent quune attention toute particulire soit porte sur certains points
nvralgiques notamment :
Jespre que ce travail aura une double rpercussion ,la premire cest de me servir
comme lment de rfrence pour mon dbut dans la charpente mtallique vu que cest un
type de construction trs prometteur et dont les avantages ne sont plus prouver .
En second lieu, il servira certainement comme support pour mes futurs camarades qui
seront intresss par cette voie.
7m
6m
8m
20m
Plan RDC
Plan du 1re tage
34,18 m
20 m
34,18 m
20 m
PORTIQUE LONGITUDINEAUX
34,18 m
23 m
PORTIQUES TRANSVERSEAUX
20 m
23 m
PLANCHER TERRASSE
34,18 m
m
23 m
20 m
VUE EN 3 D DE LA STRUCTURE