Bâtiment en charpente métallique a usage administratif (R.D.C + II)

Caractéristiques structurales

Ossature de la structure :L’ossature de la structure est constituée par des portiques métalliques auto-stable et contreventé par des palées triangulées en X ou en V qui assurent la stabilité verticale et horizontale. Elle est constituée de poteaux en HEA et des poutres en IPE.
Planchers : Le plancher composant les structures horizontales sont des planchers mixtes acier béton à dalles collaborant la composition. Le bac d’acier est un profile en tôle nervurée laminée a froid. Cet élément sert non seulement armature mais aussi de coffrage pour la dalle en béton armé. A cet effet, il permet :
D’assurer un coffrage efficace et étanche en supprimant les opérations de décoffrage. De constituer une plateforme de travail avant la mise en œuvre du béton. Les planchers reposant sur un ensemble de poutres (principales) et de solives (secondaires) métallique de type IPE.
Pour notre bâtiment, concernant les planchers courants on a choisit des planchers mixtes à dalles participantes dont les constituants sont :
Dalle en béton armée d’épaisseur : 10cm ;Tôle nervurée.(HI-bande-800) Poutres de section : IPE; Connecteurs de cisaillement de type : goujons.
L’escalier : Les escaliers sont des éléments d’ouvrage permettant de passer d’un étage à un autre. Ils sont en structure métallique.
Le revêtement :  Le revêtement horizontal sera en carrelage pour tous les niveaux. Le revêtement vertical sera en plâtre pour les murs et plafonds, et en mortier de ciment pour les parements extérieurs.
Conception du système de fondation : Conformément aux recommandations de l’étude de sol, Le système de fondations choisi sera de type fondations superficielles en semelles isolées.
La terrasse : Elle est inaccessible .
L’acrotère : Est un élément coulé sur place, encastré dans le plancher terrasse.
La maçonnerie : Les murs extérieurs seront en double cloisons en briques creuses de (10+10)cm avec une lame d’air de 5cm ,les murs intérieurs seront en briques creuses d’épaisseur 10cm.

Les Combinaisons d’actions : « CCM97-article 2.3.2.2 »

Le CCM97 est un document technique réglementaire qui a pour objectif de fournir une codification du dimensionnement par calcul et des vérifications des structures de bâtiments à ossatures métalliques. Dans ce présent passage, nous allons justifier l’origine des combinaisons d’actions ultimes et de service utilisées pour cette structure. Les actions que le CCM97 prévoit sont comme suit :
Actions permanentes Gi:
Comprenant : Le poids propre des éléments structuraux. Le poids propre des éléments fixes. Les poussés et pression des terres et hydrostatiques. Les déformations permanentes imposées à la construction telle que les déplacements différentiels des appuis.
Actions variable Qi :
Comprenant : Les charges d’exploitations . Les charges appliquées en cours d’exécution. Les actions climatiques.
Actions accidentelles Ai :
Comprenant : Les actions sismiques, les explosions, les chocs,…etc. Pour ce qui concerne les états limites, le CCM97 explique que les états limite permettent de combiner les charges G, Q, S, W, E, afin de simuler au mieux un phénomène qui peut se produire, en prenant en compte, qui représente la limite maximal considérée pour les charges.
Grace à ces combinaisons, nous pourront déterminer les efforts maximal et les déplacements ultimes afin de les comparés à l’effort ou au déplacement toléré.
Situations accidentelles «RPA 99 version 2003 article 5.2» : Ce sont des actions qui ne surviennent que rarement durant la vie de l’ouvrage mais dont les conséquences peuvent être très néfastes, si des dispositions ne sont pas prises lors de la conception et de la réalisation de l’ouvrage. Parmi ces actions, on peut répertorier : l’action sismique notée E , le choc, l’incendie, l’explosion, etc.

Critères de classification par le RPA99 version2003 

Classification de l’ouvrage :
Pour ce cas, et d’après la classification RPA : ORAN se situe dans une zone de sismicité moyenne ZONE IIa.
La classification des ouvrages se fait sur le critère de l’importance de l’ouvrage  relativement au niveau sécuritaire, économique et social.
Groupe 1A : Ouvrage d’importance vitale. Groupe 1B : Ouvrage de grande importance. Groupe 2:Ouvrage courant ou d’importance moyenne. Groupe 3 : Ouvrage de faible importance.
Cet ouvrage représente un bâtiment à usage administratif, il est considéré comme ouvrage courant ou d’importance moyenne (bâtiment d’habitation collective ou à usage de bureaux dont la hauteur ne dépasse pas 48m) (§3.2 RPA99 V2003) .Le sol est de catégorie S3 (site meuble).

Analyse dynamique de la structure 

L’étude dynamique d’une structure permet de déterminer les caractéristiques dynamiques propres. Ces derniers sont obtenus en considérant le comportement en vibration libre non amorti, qui permettra de calculer les efforts et les déplacements maximums lors d’un séisme.
Modélisation de la structure :
Le modèle de bâtiment à utiliser doit représenter au mieux les distributions des rigidités et de masse de façon à prendre en compte tous les modes de déformations significatifs dans le calcul des forces d’inerties sismiques.
Le logiciel ROBOT, conçu pour le calcul et la conception des structures d’ingénieries, spécialement dans le domaine du bâtiment et des ouvrages de génie civil, permet dans un premier temps de modéliser la structure réelle.

DIMENSIONNEMENT DES ESCALIERS

Un escalier est une succession des marches et contre marches permettant de passer d’un niveau à un autre, un palier dont la fonction est de permettre le repos pendant la monté.
Pour notre structure en dispose d’un escalier métallique qui permet à l’accès à l’étage réservée pour les bureaux, notre escalier métallique permet un passage fréquents de plus il est sert comme une voie préférentielle pour évacuation en cas de sinistre.
La Volée est comprise entre deux paliers successifs. Le Limon est un élément incliné supportant les marches, et aussi appelé crémaillère, pour les limons on emplois des profilés ou de la tôle, le dispositif le plus simple consiste à utiliser un fer à U sur l’âme verticale. Le garde-corps est utilisé pour assurer la sécurité pour le personnels .

Rôle des assemblages 

Les assemblages ont pour fonction d’assurer la liaison ou la continuité des composants élémentaires entre eux, en assurant la transmission et la répartition des diverses sollicitations souvent importantes, généralement statiques, mais quelque fois dynamiques (effets de chocs, vibration etc.…) entre les pièces, sans générer des sollicitations parasites notamment de torsion afin de réaliser l’ossature de l’ouvrage projeté. Pour réaliser une structure métallique, on dispose de pièces individuelles, qu’il convient d’assembler : Soit bout à bout (éclissage, raboutages), Soit concourantes (attaches poutre / poteau, treillis…etc.).
Pour conduire les calculs selon les schémas classiques de la résistance des matériaux, il y a lieu de distinguer, parmi les assemblages : Les assemblages articulés, qui transmettent uniquement les efforts normaux et tranchants, Les assemblages rigides, qui transmettent en outre les divers moments.

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Table des matières

Chapitre I. Présentation du projet
I.1. Introduction
I.2.Situation et implantation de l’ouvrage
I.3.Caractéristiques
I.4.Caractéristiques structurales
I.5.Matériaux utilisé
I.5.1.Acier
I.5.2. Propriété de l’acier
I.6.Régularité de la structure
I.7.Règlements Utilisés
I.8. Les Actions agissant sur la structure
I.9. Les situations du projet
I.10. Les Combinaisons d’actions : « CCM97-article 2.3.2.2 »
I.11.Limites des flèches et des déplacements
Chapitre II. Descente des charges
II.1. Introduction
II.2. Charge permanente
II.2.1. Niveau Plancher terrasse inaccessible
II.2.2. Niveau Plancher courant
II.2.3. Escalier
II.2.3.1. Volée
II.2.3.2 : Palier
II.2.4. Murs extérieurs
II.2.5. Murs intérieurs
II.3. Surcharges d’exploitations
II.4. Les charges climatiques
II.4 .1.Effet de la neige
II.4.1.1.Introduction
II.4.1.2.Calcul de la charge de neige
II.4.2.Effet du vent
II.4.2.1.Principes du DTR RNV (version 2013)
II.4.2.2.données relatives au site
II.4.2.3.Coefficient d’exposition au vent (Ce)
II.4.2.4.Coefficient de topographie Ct(z)
II.4.2.5.Coefficient de rugosité Cr(z)
II.4.2.6.Intensité de la turbulence
II.4.2.7. La pression dynamique de pointe qp
II.4.2.8.Coefficient dynamique Cd.
II.4.2.9.Calcul de la pression dùe au vent
Chapitre III. Pré dimensionnement des éléments structuraux
III.1 Introduction
III.2 Pré dimensionnement
III.2.1.1 L’entraxe des solives
III.2.1.2 Solive du plancher terrasse
III.2.1.3 Solive de plancher étage courant
III.2.2 Les poutres principales
III.2.2.2. Poutre de rive pour terrasse
III.2.2.3 Poutre intermédiaire pour étage courant
III.2.2.4 Poutre de rive pour étage courant
III.2.3 Les poutres secondaires
III.2.3.1 Poutre secondaire pour terrasse
III.2.3.2 Poutre secondaire pour étage courant
III.2.4 Les poteaux
III.2.4.1 Vérification de la condition de résistance (ELU)
Chapitre IV. Etude du plancher collaborant
IV.1. Introduction
IV.1.1. Les caractéristiques des matériaux utilisés
IV.1.2. Procédure de calcul
IV.1.3. Dimensionnement de la dalle mixte du plancher
IV.1.4. Vérification de la tôle en tant que coffrage
Chapitre V .Etude sismique
V.1. Introduction
V.2. Critères de classification par le RPA99 version2003
V.2.1. Classification de l’ouvrage
V.3. Principe de la méthode modale spectrale
V.4. Analyse dynamique de la structure
V.4.1. Modélisation de la structure
V.4.2. Calcul de la force sismique totale
V.4.3. Spectre de réponse
V.5. Nombre de modes de vibrations à considérer
V.5.1. Pourcentage de participation de masse
V.5.2. Les réponses modales de la structure
V.6. Vérification de la structure
V.6.2.Vérification de la force sismique à la base
V.6.3.Vérification des déplacements
Chapitre VI. Dimensionnement des éléments principaux et secondaires
VI.1. Introduction
VI.2. Dimensionnement des poutres
VI.2.1. Poutre principale
VI.2.1.1Vérification à la résistance Vérification au cisaillement
VI.2.1.2Vérification au moment résistant
VI.2.1.3Vérification au déversement
VI.2.2 Vérification de la poutre secondaire
VI.2.2.1Vérification à la résistance Vérification au cisaillement
VI.2.2.2Vérification au moment résistant
VI.3.Vérification des systèmes de contreventement.
VI.3.1Vérification sous l’effort de traction
VI.3.1.2Vérification sous l’effort de compression
VI.3.2.Vérification des poteaux HEA 450
VI.3.2.1. Poteau de rive HEA 450 Etage courant
VI.3.2.2. Classe du profilé HEA 450
VI.3.2.3. Vérification de la résistance à la flexion composée
VI.3.2.4. Vérification des déplacements
VI.4. DIMENSIONNEMENT DES ESCALIERS
VI.4.1.1.Evaluation des charges
VI.4.1.2.Pré dimensionnement des cornières
VI.5.Etude des limons
VI.5.1Evaluation des charges
VI.6. Etude du palier de repos
VI.6.1. Evaluation des charges sur le palier
VI.6.1.1. Pré-dimensionnement de la poutre palière
VI.7. Calcul de l’acrotère
VI.7.1.Introduction
VI.7.1.1.Calcul au séisme
VI.7.1.2.Armature des sollicitations
Chapitre VII . Etude des assemblages
VII.1 Introduction
VII.2 Rôle des assemblages
VII.3 Fonctionnement des assemblages
VII.4 Calcul des assemblages
VII.4.1.1 Efforts sollicitant
VII.4.1.2 Soudure de la platine
VII.4.1.3 Disposition constructive
VII.4.1.4 Vérification a la traction
VII.4.1.5 Vérification au poinçonnement de la platine
VII.4.1.6 Vérification de la pression diamétrale
VII.4.2 Assemblage poteau- poutre secondaire (HEA450 – IPE 220)
VII.4.2.1. Efforts sollicitant
VII.4.2.2. Epaisseur de la cornière
VII.4.2.3. Disposition constructive
VII.4.2.4. Vérification au cisaillement
VII.4.2.5. Vérification de la pression diamétrale
VII.4.3. Assemblage poutre – solive (IPE 500 – IPE 360)
VII.4.3.1. Efforts sollicitant
VII.4.3.2. Epaisseur de la cornière
VII.4.3.3. Disposition constructive
VII.4.3.4. Vérification au cisaillement
VII.4.3.5. Vérification de la pression diamétrale
VII.4.4 Assemblage des contreventements
Chapitre VIII . Etude des fondations
VIII.1.Introduction
VIII.2.Choix du type de fondation
VIII.3.Rapport géotechnique
VIII.4. Assemblage pied de poteaux encastrés
VIII.4.1.Dimensionnement de la plaque d’assise
VIII.4.1.1.Disposition constructive
VII.4.2. Résistance des tiges d’ancrage
VIII.4.3.Vérification de la soudure
VIII.5.Calcul des semelles
VIII.5.1 :Pré dimensionnement
VIII.5.1.1 Hauteur de la semelle
VIII.6.Calcul des longrines
VIII.6.1.1 : Dimensionnement des longrines
VIII.6.1.2 : Calcul du ferraillage
VIII.6.1.3 : Vérification de condition de non fragilité
VIII.6.1.4 : Calcul des armatures transversales

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