Soutenance mémoire
Généralité et présentation de l’ouvrage
Introduction
Le domaine de la construction est un domaine vaste, qui à connue dans sont histoire plusieurs rénovation, non seulement dans les procédées de conception et de réalisation, mais aussi dans les techniques et les matériaux utilisés dans les structures selon le besoin. Ainsi on a désormais une variété de choix dans les matériaux, le béton armée le béton précontraint l’acier et l’aluminium.En Europe Le fer a commencé à faire son apparition comme élément de construction au XVIII° siècle, alors que les matériaux usuels à cette époque étaient le bois et la pierre, XIX° siècle: Avec l’introduction du fer comme élément de construction, les méthodes de conception furent bouleversées. Le concepteur ne travailla plus en effet avec des éléments singuliers, mais avec des profilés standards en I, T, L. Les progrès techniques dans le domaine sidérurgique contribuèrent à l’apparition d’un nouveau matériau l’acier .
À la Première moitié du XX° siècle l’acier a subit une forte concurrence au béton.
L’engouement pour ce nouveau matériau entraîna une baisse significative du nombre d’ouvrages en métal construits durant cette période, cependant, que de nombreux concepteurs contribuèrent à faire évoluer la construction métallique et à sensibiliser la profession sur ses avantages et sa rationalité. La situation était toute inverse en Amérique du nord où l’acier répondait de manière tout à fait satisfaisante à la création d’immeubles de grande hauteur à coûts modérés, et fût utilisé massivement.
Actuellement, en Algérie l’utilisation de la charpente métallique est fortement employée dans le secteur industriel, pour le quel le gouvernement algérien a accordé la priorité à la mise en place d’un tissu industriel public et privé diversifié. Pour les concepteurs et les ingénieurs en génie civil, un défi à relever les constructions industrielles où les grand portées sont très courante dans les bâtiments industriels leur fonctionnalités ainsi que leur qualité architectural sont influencées par de nombreux facteurs; par exemple le plan d’implantation, la polyvalence et la qualité souhaitée pour le bâtiment ; l’acier offre de nombreuses possibilités agréables et flexibles, En outre l’aspect économique de la structure joue un rôle important pour les grandes portées et le dimensionnement est optimisé afin de réduire la quantité du matériaux .
Dans le cadre de notre formation d’ingénieur en génie civil à la faculté de Abou bakr belkaid de Tlemcen, un projet d’étude doit être réalisé. Il s’agit d’étudier un hall industriel destiné à la fabrication mécanique. Le projet compte un certain nombre de particularités qui nécessitent un travail rigoureux ; une étude doit être faite à partir des plans architecturaux donc, il faut proposer une géométrie de portique étudier la stabilité de la structure, faire le choix technologique concernant l’enveloppe du bâtiment. Ce travail nous a amené à définir les hypothèses de charges telle que le vent, neige, séisme ; l’élaboration de la note de calcul concernant les éléments structuraux et Les éléments secondaires (panne, lisse, potelet…etc.)
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.
Les valeurs des coefficients partiels de sécurité à prendre en considération sont représentes dans le tableau suivant :
Réglementation parasismique Algérien
La réglementation relative à la construction parasismique se compose de texte d’origine législative et de texte technique, les présentes regèles viennent d’assurer une protection acceptable des vies humaines et des constructions vis-à-vis des effets des d’actions sismiques par conception et dimensionnement appropriés. Pour les ouvrages courants, les objectifs ainsi visés consistent à doter la structure rigide et suffisante pour limiter les dommages non structuraux et d’éviter les dommages structuraux. D’une ductilité et d’une capacité de dissipation pour d’énergies adéquates pour permettre une résistance à effondrement, sans perte de stabilité.
Action de la neige
La neige peut se déposer sur une toiture de nombreuses manières différentes suivant la forme de la toiture, ses propriétés thermiques, la rugosité de sa surface, l´importance de la quantité de chaleur engendrée sous la toiture, les caractéristiques du terrain environnant et celles des conditions météorologiques locales, en particulier l´importance des vents, les variations de température et la fréquence des précipitations (pluie ou neige). Par ailleurs, les dépôts de neige peuvent résulter d´une accumulation provenant de différentes directions ou d´une ou plusieurs chutes de neige au cours d´un même épisode climatique.
Présentation de l’ouvrage
Ce projet est un hall industriel en charpente métallique qui ce compose d’un bâtiment principal comportant quatre versants et un plancher en mezzanine intérieur.
La surface totale de l’ouvrage est de 2112 m². La hauteur du hall est de 9 .60 m un lanterneau linéaire au dessus du bâtiment s’élève à une hauteur de 10.90 m
L’ouvrage dispose d’un lanterneau linéaire au quelle s’associer des panneaux vitrés peuvent servir pour la ventilation et l’évacuation des fumées et des gaz chauds en cas d’incendie.
Matériaux
Acier
Dans le monde de la construction métallique, l’acier fait l’objet d’une normalisation rigoureuse, dans laquelle on spécifier la limite d’élasticité fy, la résistance à la rupture fu et l’allongement à la rupture ξ. Le choix de la nuance d’aciers dépend des facteurs techniques et économiques.
Pour notre ouvrage le choix de la nuance d’acier choisi est de type Fe360 car elle repend avantageusement de prévenir avant de rompre, temps, par exemple, pour l’évacuation des personnes, contrairement aux ruptures brutales des aciers durs.
Cette qualité représente donc une sécurité dans l’exploitation des structures.
Couverture et bardage
Choix du système de couverture
Un grand nombre de facteur entre en ligne lors de la sélection d’un élément ou d’un système de toiture à fin de satisfaire les critères de conception, parmi les principaux facteurs que nous avons choisi lors de la sélection de produit et de système de la toiture sont :
– Assurée le fonctionnement élémentaire de la protection face aux intempéries
– Fournir une isolation thermique
– Satisfaire à l’exigence acoustique les quelles peuvent comprendre le contrôle du bruit de réverbération dans l’espace intérieur
– Satisfaire à l’exigence relative à la charge de neige de vent et aux autres charges d’exploitation.
Ce pendent le choix qui répond à nos exigences, c’est le système panneaux sandwich type TL-75 qui est constitué d’un parement extérieur et un parement intérieur qui sont collés à une mousse rigide en polyuréthane. Ces caractéristiques ce présentent comme suite :
– Epaisseur totale 75mm
– Largeur de panneau 1000mm
– Poids du panneau 14.2 kg/m²
– Classement de la résistance au feu M2
– Le choix du système de bardage
Le bardage répondant à l’exigence d’une isolation thermique et acoustique est le système panneaux sandwich de type LL60 les caractéristiques sont les suivant :
– Epaisseur de la nervure 0.5 mm
– Largeur 1000mm
– Poids volumique du panneau 13kg/m²
Ce panneau enveloppe les parois verticales du pignon et du long-pan d’une hauteur de 4.50m de haut en bas, par contre la partie inferieur est enveloppée par un mur en maçonnerie double parois.
Calcul et dimensionnement du chemin de roulement
Introduction
Pour notre halle industriel, il nécessite l’emploi d’engins de manutention.Ce chapitre représente le calcul du chemin de roulement étendu sur une longueur de 36 m abritant un pont roulant (bipoutre) de capacité de 5 tonnes.
Le pont roulant
Est un engin de levage mobile circulant sur une voie de roulement. Il est constitué d’une ou plusieurs poutres sur lesquelles se déplace, transversalement à la voie principale, un palan (chariot) de transfert équipé d’un treuil pour le levage de la charge.
La voie de roulement
Est la structure porteuse de l’engin de levage, constituée de deux poutres de roulement et ses supports, les deux poutres parallèles surmontées d’un rail spécial et sur lesquelles circule le pont roulant.
La poutre de roulement
Est l’élément porteur longitudinal de la voie, les poutres de roulement sont des poutres simples ou continues. Leurs appuis sont constitués par corbeaux (consols) fixés sur les poteaux de la halle.
Etude du Plancher mixte et des Escaliers
Etude de la dalle mixte
Introduction
Les constructions mixtes permettant une construction à la fois légère, flexible et robuste, et présente une résistance au feu élevée sans isolation additionnelle. Un plancher collaborant est un élément de construction constitué d’une Tôle d’acier profilée laminé à froid un recouvrement de béton comportant un treillis d’armature, qui repose sur la structure porteuse du bâtiment composé de poutrelle métalliques.
En d’autre part la tôle, représente plusieurs fonctionnements:
– Une plate-forme de travail
– De coffrage lors du bétonnage de la dalle
– D’armatures inférieures de la dalle mixte
Pour notre hall industriel le plancher collaborant à usage de bureau administrative il s’étale sur une surface de 294 m², les dimensions du plancher sont représentée sur la figure suivant :
Procédure de calcul
Le calcul se fait en deux phases, phase de construction et la phase finale.
phase de construction
L’acier et le béton travaille indépendamment, en doit prendre en compte les charges suivant :
– Poids propre du profilé
– Poids propre de la tôle
– Poids du béton frais
– Surcharge de construction « personnel d’exécution, personnel d’encadrement, équipent de chantier léger »
phase définitive
Marquer par le durcissement du béton dans ce cas la, le béton et l’acier travaille ensemble les charges à prendre en considération sont les suivant
– Poids du revêtement sol
– Poids du revêtement mortier
– Poids du béton durci
– Charge d’exploitation « bureaux »
Dimensionnement de la dalle mixte du plancher
Dans cette partie, nous allons concevoir et calculer la dalle mixte de plancher pour qu’elle résiste aussi bien en phase de chantier qu’après le développement de l’action mixte en phase final.
Etude Sismique
Introduction
Parmi les catastrophes naturelles, les tremblements de terre sont sans doute celle qui ont le plus d’effet destructeurs dans les zones urbanisées. Pouvons-nous prévoir un séisme ?
Il semble que nous pouvons l’anticiper de seulement quelques secondes, en effet les phénomènes sismiques ne sont pas parfaitement connus. Toute fois à chaque séisme nous observent un regain d’intérêt pour la construction parasismique. En Algérie, les deux tremblements de terre de 1980 ; survenue à la wilaya de Chlef et de 2003 à Boumérdes, ont certainement contribuée à la prise en compte de ces phénomènes dans la construction. Lors de toutes catastrophe naturelle ; on se doit de protégée avant tous hommes qui, prés des lieux du désastre, courant un danger.
Cela implique à la fois une connaissance scientifique du phénomène ainsi que la métrise des moyens techniques pour y faire face. Les risques du séisme dépendent de l’activité tectonique, ainsi que la nature du sol, caractéristique régionales ; pour notre ouvrage implantes dans la wilaya de Tlemcen commune de Remchi le règlement national classe cette zone comme zone I, zone de faible sismicité
La réglementation parasismique à savoir RPA99v2003. Ce derniers proposes trois méthodes de calcul dont les conditions d’applications différentes et cela selon le type de la structure à étudier, le choix des méthodes de calcul et la modélisation de la structure doivent avoir pour objectif de s’approcher au mieux le comportement réel de l’ouvrage ces méthodes sont les suivantes :
– Méthode statique équivalente
– Méthode d’analyse modale spectrale
– Méthode d’analyse dynamique par accelerogrammes
L’analyse de la structure est faite par le logiciel Robot qui à base de la méthode des éléments fins.
Méthode de calcul
– Calcul de l’effort tranchant statique par la méthode statique équivalent :
La méthode de calcul la plus adaptée pour le calcul dynamique des structures est celle qui est basée sur l’utilisation des spectres de réponse. Mais le RPA exige que l’effort tranchant dynamique soit supérieur à 80°/° de l’effort tranchant statique donc on va calculer l’effort tranchant statique par la méthode statique équivalente.
Principe de la méthode
Les forces réelles dynamiques qui se développent dans la construction sont remplaces par un système de forces statique fictives dont les effets sont considérés équivalents à ceux de l’action sismique
Calcul de la force sismique total
La force totale (V) appliquée à la base de la structure doit être calculée successivement dans les deux directions horizontales orthogonales selon la formule :
Vérifications des éléments structuraux
Introduction
Âpres avoir modélisé notre structure sur le logiciel Robot, on passe aux différentes vérifications exigés par le CCM97. Le calcul d’une structure exige que sous toutes les combinaisons d’actions définies réglementairement, la stabilité doit être assurée tant globalement, au niveau de la structure, qu’individuellement au niveau de chaque élément.
Il faut que les barres résistent aux instabilités, c’est-à-dire, successivement, au flambement, dû à l’action d’une compression axiale, au déversement qui se développe sous l’action d’un moment fléchissant, et voilement dû à une sollicitation d’effort tranchant.
Vérification de la traverse IPE450
La traverse de notre structure est un élément porteur constituant la partie du portique, supportant la panne et la couverture. Leur fonction principale est de transmettre les actions agissantes sur la toiture aux poteaux. La vérification se fait pour la traverse la plus sollicitée sous une combinaison d’action déterminée.
Vérification des poteaux (Halle)
Les poteaux des portiques de la structure, ont pour fonction de transférer aux fondations les efforts provenant des actions agissantes sur le portique .Ces efforts, introduits par la traverse, sont principalement, un effort normal de compression et un ou moment de flexion. Il se peut y avoir des actions transversales dues au vent sur la façade.
Pour le poteau d’une longueur de 8 m désigné en bleu qui est supposé encastré-encastré dans le plan (X-Z) et encastré-appuies dans le plan (Y-Z) et sollicité par la combinaison
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Table des matières
Remerciement
Dédicaces
Liste des notations
Résumé
Liste des tableaux
Listes des figures
Chapitre-1 Généralité et présentation de l’ouvrage
1.1 Introduction
1.2 CCM 97 règle de conception et de calcul des structures en acier
1.2.1 Action permanente Gi
1.2.2 Actions variable Qi
1.2.3 Actions accidentelles Ai
1.3 Réglementation parasismique
1.4 Coefficient du vent
1.5 Coefficient neige
1.6 Présentation de l’ouvrage
1.6.1 Localisation géographique
1.6.2 Présentation du fonctionnement du bâtiment
1.6.3 Conception des Structures : Le choix d’une conception doit
1.6.4 Caractéristique géométrique
1.7 Matériaux : Pour notre projet, on a choisit les matériaux de constructions suivants
1.7.1 Acier
1.7.2 Béton
1.7.3 L’acier utilisé dans l’infrastructure
1.8 Couverture et bardage
Chapitre-2 Détermination des charges Climatique
2.1 Introduction
2.2 Détermination de l’action du vent
2.2.1 Détermination de la pression aérodynamique
2.2.2 Calcul de la pression dynamique de point qp
2.2.3 Coefficient de pression extérieur
2.2.4 Coefficient de pression intérieur
2.2.5 Détermination de la pression statique du vent
2.3 Détermination de l’action de la neige
2.3.1 La charge caractéristique de la neige par unité de surface
Chapitre-3 Dimensionnement des éléments secondaires
3.1 Étude des pannes pour la toiture à plusieurs versants
3.1.1 Fonctionnement de base
3.1.2 Choix des panneaux de couverture
3.1.3 Dimensionnement des pannes
3.1.4 Vérification de la résistance de la panne
3.1.5 Resistance de la panne au déversement
3.1.6 Calcul des liernes
3.1.7 Assemblage des pannes à la structure principale
3.2 Étude des pannes (lanternant linéaire)
3.2.1 Introduction pour cette partie les données géométriques sont les suivant
3.2.2 Évaluation des charges et surcharges
3.2.3 Vérification de la résistance des pannes
3.2.4 Resistance de la panne au déversement
3.3 Étude de la panne pour l’avancement de toiture
3.3.1 Dimensionnement des panneaux de couverture
3.3.2 Dimensionnement des pannes
3.3.3 Vérification de la résistance des pannes
3.3.4 Resistance de la panne au déversement
3.3.5 Dimensionnement de l’échantignolle
3.4 Dimensionnement des lisses de bardage
3.4.1 Détermination du poids propre du bardage
3.4.2 Détermination de la portée maximale pour le bardage
3.4.3 Détermination des charges et surcharges
3.4.4 Vérification de la sécurité structurelle dans le domaine élastique
3.4.5 Vérification au déversement
3.4.6 Calcul des liernes de long- pan
3.5 Les potelets
3.5.1 Évaluations des charges et surcharges revenantes au potelet le plus Sollicité
3.5.2 Détermination de la section du potelet
3.5.3 Vérification de la section à la résistance
3.5.4 Vérification d’élément aux instabilités
3.6 Calcul des chéneaux
3.6.1 Introduction
3.6.2 Dimensionnement de chéneau de rive
3.6.3 Dimensionnement de chéneau intermédiaire
Chapitre-4 Calcul et dimensionnement du chemin de roulement
4.1 Introduction
4.1.1 Caractéristiques des ponts roulants
4.2 Classification des ponts roulants
4.2.1 Coefficient et Classements des ponts roulants selon le CTICM
4.2.2 Description générale du calcul
4.2.3 Définition des charges
4.2.4 Calcul des réactions des galets de pont roulant
4.2.5 Le choix du rail de roulement
4.3 Pré dimensionnement de la poutre de roulement
4.3.1 Condition de la flèche
4.3.2 Classe du profilé HEB 300 Tableau 53.1 CCM97
4.3.3 Vérification de la résistance de la poutre de roulement
4.3.4 Résistance de l’âme à la charge transversale
4.3.5 Calcul du support du chemin de roulement
Chapitre-5 Etude du Plancher mixte et des Escalier
5.1 Etude de la dalle mixte
5.1.1 Introduction
5.1.2 Les caractéristiques des matériaux utilisés
5.1.3 Procédure de calcul
5.1.4 Dimensionnement de la dalle mixte du plancher
5.1.5 Vérification de la tôle en tant que coffrage
5.1.6 Vérification de la dalle mixte
5.1.7 Etude et dimensionnement de la poutre mixte (Solive)
5.1.8 Etude et dimensionnement de la poutre principale (sommier)
5.2 Etude de l’escalier
5.2.1 Dimensionnement de cornière de support
5.2.2 Dimensionnement de limon
5.2.3 Dimensionnement de la poutre palière
Chapitre-6 Etude Sismique
Introduction
6.1 Analyse de la structure
6.1.1 Méthode de calcul
6.1.2 Calcul de la force sismique total
6.1.3 Vérification de la résultante des forces sismiques
Chapitre-7 Vérifications des éléments structuraux
7.1 Introduction
7.1.1 Vérification de la traverse IPE450
7.1.2 Vérification de la traverse débordanteIPE270
7.1.3 Vérification des poteaux (Halle)
7.1.4 Vérification des poteaux de la mezzanine HEA200
7.1.5 Vérification de la poutre au vent
7.1.6 Vérification des diagonales de palée de stabilité
7.1.7 Vérification des tirants
Chapitre-8 Calcul des d’assemblage
8.1 Introduction
8.1.1 Assemblage poteau – traverse (IPE450-IPE450)
8.1.2 Vérification de la soudure de la semelle a la traction
8.1.3 Vérification de la soudure de l’âme au cisaillement
8.1.4 Détermination des efforts dans les boulons
8.1.5 Détermination de diamètre requise des boulons
8.1.6 Vérification à la résistance de l’assemblage
8.1.7 Vérification des boulons à l’interaction cisaillement-traction
8.1.8 Vérification au poinçonnement de la semelle du poteau
8.1.9 Vérification à la pression diamétrale
8.1.10 Vérification à la résistance de l’âme du poteau dans la zone tendue
8.1.11 Vérification à la résistance de l’âme du poteau dans la zone comprimée
8.1.12 Vérification à la résistance de l’âme du poteau dans la zone cisaillée
8.2 Assemblage travers – traverse (IPE450-IPE450)
8.2.1 Vérification de la soudure de la semelle a la traction
8.2.2 Vérification de la soudure de l’âme au cisaillement
8.2.3 Détermination des efforts dans les boulons
8.2.4 Détermination de diamètre requise des boulons
8.2.5 Vérification à la résistance de l’assemblage
8.2.6 Vérification des boulons a l’interaction cisaillement-traction
8.2.7 Vérification au poinçonnement de la semelle du poteau
8.2.8 Vérification a la pression diamétrale
8.3 Assemblage des diagonales de palée de stabilité (2L100X100X8)
8.3.1 Vérification de la soudure gousset-semelle du poteau à la traction
8.3.2 Vérification au cisaillement des boulons
8.3.3 Vérification a la pression diamétrale
8.3.4 Vérification à la résistance du bloc
8.4 Assemblage par axe d’articulation
8.4.1 Résistance au cisaillement de l’axe
8.4.2 Résistance à la pression diamétrale de la chape et de l’axe d’articulation
8.4.3 Résistance à la flexion de l’axe
8.4.4 Résistance de l’axe au cisaillement et à la flexion Combinée
8.4.5 Vérification à la résistance des boulons M10
8.4.7 Vérification au poinçonnement de la semelle formule 6.2-CCM97
8.4.8 Vérification de la soudure à la traction (tirant-pièce)
8.5 Assemblage poutre principale- solive
8.5.1 Vérification au cisaillement des boulons tableau 6.5.3-CCM97
8.5.2 Vérification de la Pression diamétral tableau6.5.3-CCM97
8.5.3 Vérifier le cisaillement du bloc
8.6 Assemblage Panne-travers
8.6.1 Résistance des boulons au cisaillement tableau 6.5.3-CCM97
8.6.2 Résistance des boulons à l’effort combinée traction-cisaillement
Chapitre-9 Détail d’ancrages et Fondation
9.1 Pieds de poteaux
9.1.1 Dimensionnement de la plaque d’assise
9.1.2 Resistance du béton à la compression
9.1.3 Resistance de calcul à l’écrasement du matériau de scellement
9.1.4 Estimation de l’aire de la plaque d’assise.
9.1.5 Cordon de soudure
9.1.6 Calcul de la résistance à la flexion en présence de l’effort axial
9.1.7 Vérification de la résistance de tiges d’ancrage
9.1.8 Résistance de la partie tendue de l’assemblage
9.1.9 Résistance à la flexion de la plaque d’assise (par unité de longueur)
9.1.10 Vérification à la résistance en flexion
9.2 Étude de l’infrastructure
9.2.1 Introduction
9.2.2 Détermination des sollicitations
9.2.3 Dimensionnement de la semelle
9.2.4 Vérification des contraintes
9.2.5 Vérification de la stabilité au renversement
9.2.6 Détermination des armatures de la semelle
9.2.7 Calcul des longrines
9.2.8 Vérification de la condition de non fragilité
9.2.9 Ferraillage transversal
9.2.10 Calcul d’espacement des cadres
9.2.11 Le fut
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