Soutenance mémoire
Dimensionnement des éléments de fondation
Introduction générale
Les technologies des bâtiments industriels peuvent être étendues à un large éventail de types de bâtiments, dont les installations sportives et de loisirs, les supermarchés ou encore les halles industrielles, sujet de notre étude.En effet, ce genre de bâtiments industriels est composé d’une ossature en portiques et des revêtements métalliques de tous types. La technique permet de créer de grands volumes ouverts, efficaces, faciles à entretenir et adaptables en fonction des évolutions de la demande. Cependant, les fonctionnalités ainsi que la qualité architecturale des constructions industrielles sont influencées par de nombreux facteurs tels que l’implantation,la polyvalence et la qualité souhaitée pour le bâtiment, ce qui rend l’ingénieur-concepteur face à de nombreuses possibilités de configurations pour mettre en œuvre les idées architecturales tout en répondant aux exigences fonctionnelles mais aussi économiques.Dans ce sens, l’acier se présente comme un matériau à usage fonctionnel à la fois agréable et flexible. Ce matériau est donc choisi pour des raisons économiques, mais également pour d’autres raisons telles que la qualité architecturale et le respect de l’environnement.De plus, l’utilisation de l’acier dans les bâtiments industriels est soumise à des règles, dont le dimensionnement qui permet d’assurer la résistance de l’ouvrage tout en optimisant l’utilisation du matériau.Dans le cadre de ce projet de fin d’étude, nous allons nous intéresser aux dimensionnements dans les halles industrielles à travers un cas d’étude. Pour ce faire, ce travail est composé de huit chapitres, dans les contenus vont être organisés comme suit
• Le premier chapitre contient une généralité sur les halles métalliques et présente la localisation et les données géométriques de l’ouvrage.En plus, il donne un aperçu sur les règlements de calcul et de dimensionnement et aussi les matériaux de construction utilisés
• Dans le deuxième chapitre, on présente les principes et la procédure pour la détermination des différentes charges (permanentes, d’exploitation et climatiques) selon les documents techniques règlementaires
• Le troisième chapitre consiste à dimensionner le pont roulant ainsi que ces caractéristiques.
• Le quatrième chapitre est dédié au prédimensionnement des éléments secondaires
• Le cinquième chapitre représente l’étude sismique effectuée à l’aide d’un logiciel ROBOT qui nous a permis d’analyser notre structure
• Le sixième chapitre concerne le dimensionnement des éléments structuraux (traverses, sablières, poteaux, palées de stabilités et les contreventements)
• Le septième chapitre, traite l’étude des assemblages afin d’assurer la continuité et la bonne transmission des sollicitations dans la structure à dimensionner, (poteautraverse, traverse –traverse, diagonale de palé de stabilité, poteau-console de la poutre de roulement, panne-traverse.)
• Dans le huitième chapitre, on à étudier les modes d’appuis de la super-structure
(pieds de poteau, pieds de potelet) ainsi que la partie infrastructure béton armé
(Semelles, longrines et fût).
Le panneau sandwich
Le panneau sandwich est un panneau composé de trois différentes couches
• Une sous-face décorative
• Une couche d’isolation
• Un parement hydrofuge
Il existe un certain nombre de panneaux sandwich pour toiture certains ont un parement en tôle, d’autres forment des toitures en bois. De même, l’isolant utilisé dans un panneau sandwich peut différer. Quel que soit le modèle, le panneau sandwich fait à la fois office de revêtement de toiture et d’isolant de combles.Pour notre projet le choix s’est porté sur deux types de panneaux sandwich. Le premier est réservé à la toiture et il est de type (TL75) constitué en monobloc, formé par deux parements métalliques en tôle, isolant de manière durable et étanche, un noyau de mousse polyuréthane, de portance élevée et d’une grande rigidité, allie une grande résistance au feu à l’esthétique. Le deuxième est prévu pour les parois de bardage et il est de type (LL40) pour une meilleure isolation thermique.
La modélisation
Un système constructif nécessite une bonne combinaison de ses composantes. C’est d’ailleurs une tâche importante pour l’ingénieur qui doit assurer la réalisation d’un projet homogène et résistant à la fois. De ce fait, il fait appel à la modélisation qui est un outil permettant la représentation d’un certain nombre de données de la réalité afin de les résumer sous forme condensée aisément manipulable.En effet, le présent travail a interrogé dans un premier temps, la modélisation en utilisant le logiciel Autodesk Robot structural analysis. L’objectif est de
• Prédire le comportement du système constructif d’une halle industrielle pour différentes conditions de fonctionnement (charges climatiques et sismiques), c’est-à- dire l’analyse de son comportement face aux actions possibles et en tirer des informations significatives utiles pour la conception et l’amélioration de ce système constructif.
• Elaborer des lignes directrices à suivre pour le dimensionnement, les types d’assemblage et l’étude sismique du système constructif de cette halle industrielle. Le système ROBOT regroupe plusieurs modules spécialisés dans chacune des étapes de l’étude de la structure (création du modèle de structure, calcul de la structure, dimensionnement). Les modules fonctionnent dans le même environnement.
Les modes d’assemblage
Les assemblages ont pour rôle de transmettre les efforts de traction, de compression et de cisaillement d’une pièce à l’autre. C’est pourquoi il est très important de les réussir afin d’éviter les ruptures aux niveaux des nœuds. Les types d’assemblage adoptés dans ce projet sont les suivants
Le boulonnage Le boulonnage est le moyen d’assemblage le plus utilisé en construction métallique du fait de sa facilité de mise en œuvre et des possibilités de réglage qu’il ménage sur site.Pour notre cas, on a utilisé les boulons de haute résistance (HR) pour les assemblages rigides des portiques auto stables. Ils comprennent une tige filetée, une tête hexagonale et un écrou en acier à très haute résistance.
Le soudage
Le soudage est une opération qui consiste à joindre deux parties d’un même matériau avec un cordon de soudure constitué d’un métal d’apport, ce dernier sert de liant entre les deux pièces à assembler.
Eléments constitutifs du pont roulant
• Ossature
C’est l’ensemble de charpente il contient les éléments suivants Poutres principales (passerelle plus garde corps) et Sommier.contient les éléments suivants Galet de roulement ; Tambour ; Moteur de levage ; Moteur de direction ; Moufle.
• Chemin de roulement
Le chemin ou la voie de roulement est la structure porteuse de l’engin de levage, constituée d’une ou deux poutres de roulement et ses supports. Il est supporte par une console qui sollicitée par les efforts suivant
– Le poids propre de la poutre de roulement et du rail ;
– Les actions verticales et horizontales des galets du pont roulant ;
– Le poids propre de la console elle-même.
• La poutre de roulement
La poutre de roulement est l’élément porteur longitudinal de la voie (profilé laminé, poutre composée à âme pleine, poutre treillis), les poutres de roulement sont des poutres simples ou continues. Leurs appuis sont constitués par corbeaux fixés sur les montants de cadres de halle.
Différents mouvements possibles
• Mouvement de levage Mouvement vertical du crochet ou des accessoires de levage (avec ou sans charge) selon l’axe (OY).
• Mouvement de direction
• Mouvement de translation Déplacement de l’ensemble, de l’appareil sur le chemin de roulement selon l’axe (OZ).
• Orientation Rotation autour de l’axe (Oy).
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Table des matières
Dédicace
Remerciements
Résumé
Abstract
Liste des
Liste des tableaux
Liste des notations.
Introduction générale
Chapitre I Présentation de l’ouvrage
I .1.Introduction
I .2.Présentation du projet
I.3. Documents Techniques Réglementaires
I.3.1. Les paramètre des matériaux
I.3.2.La modélisation
I.3.3.Les modes d’assemblage
I .4.Conclusion
Chapitre II Evaluation des charges et surcharges.
II.1.Introduction
II.2. Charges Permanentes
II.3. Surcharges d’exploitation
II.3.1. Surcharges d’exploitation de la toiture
II.4. Surcharges climatiques
II.4.1. Neige
II.4.2.Surcharges du vent
II.5. Conclusion
Chapitre III Etude du pont roulant
III.1. Introduction
III.2. Ponts roulants
III.2.1.Différents types de ponts roulants
III.2.2. Eléments constitutifs du pont roulant
III.2.3.Différents mouvements possibles
III.2.4. Caractéristiques du pont roulant
III.2.5. Classement des ponts roulants
III.2.6. Les coefficients des ponts roulants
III.3. Description générale du calcul
III.3.1. Calcul de la poutre de roulement
III.3.2. Choix du rail
III.3.3. Prédimensionnement de la poutre de roulement
III.4.Résistance du profilé sous charges verticales
III.4.1.Vérification à L’ELU (Effort tranchant + Moment fléchissant)
III.5. Vérification sous charge horizontale
III.5.1. Résistance de l’âme au voilement par cisaillement
III.5.2. Résistance au déversement
III.5.3. Résistance de l’âme à la charge transversale
III.6. Calcul du support du chemin de roulement
III.6.1. Charges verticales
III.6.2. Charge horizontal
III.6.3. Dimensionnement du support de chemin de roulement
III.6.4. Vérification de la classe de la section transversale HEA200
III.6.5. Vérification du profilé au flambement de la semelle comprimée dans le plan de l’âme
III.7. Conclusion
Chapitre IV Prédimensionnement des éléments secondaires
IV.1. Introduction
IV.2. Etude des éléments secondaires
IV .2.1. Calcul des chéneaux
IV.3. Calcul des pannes
IV.3.1. Espacement entre pannes
IV.3.2 .Dimensionnement des pannes
IV.3.3. Évaluation des charges et surcharges
IV.3.4. Surcharge d’entretien (P)
IV.3.5. La charge supportée par la panne
IV.3.6. Vérification de la résistance de la panne
IV.4. Calcul de l’échantignolle
IV.4.1.Dimensionnement de l’échantignolle
IV.4.2. Calcul du moment de renversement » Mr »
IV.4.2 .Calcul de l’épaisseur de l’échantignolle
IV.5. Calcul des liernes
IV.5.1. Calcul de l’effort maximal des liernes
IV.5.2.Dimensionnement de la section
IV.6. Dimensionnement des lisses de bardage
IV.6.1. Détermination du poids propre du bardage
IV.6.2 .Détermination de la portée maximale pour le bardage
IV.6.3. Détermination des charges et surcharges
IV.7. Calcul des potelets
IV.7.1. Evaluations des charges et surcharges agissante sur le potelet le plus sollicité
IV.7.2. Détermination de la section du potelet
IV.7.3. Vérification la résistance de la section
IV.8. Conclusion
Chapitre V Etude sismique
V.1. Introduction
V.2. Analyse de la structure
V.2.1. Calcul de la force sismique total
V.2.2. Estimation de la période fondamentale de la structure
V.3. Méthode dynamique modale spectrale
V.3.1. Modélisation
V.3.2. Spectre de réponse de calcul
V.3.3. Résultats de calcul
V.3.4. Les réponses modales de la structure
V.3.5. Vérification de la résultante des forces sismiques
V.4. Conclusion
Chapitre VI Dimensionnement des éléments structuraux
VI.1.Introduction
VI.2 .Justification des traverses
VI.2.1.Charge répartie sur la traverse
VI.2.2.Caractéristiques de la traverse
VI.2 .3. Efforts sollicitant
VI.2.4. Classe de la section transversale de la traverse
VI.2.5. Vérification de la flèche
VI.2.6. Condition de résistance de la traverse (Moment fléchissant + Effort tranchant + Effort normal)
VI.3. Justification des sablières
VI.3.1.Caractéristiques de la sablière
VI.3.2. Efforts sollicitant
VI.3.3. Classe de la section transversale de la sablière
VI.3.4. Vérification de la flèche
VI.3.5. Condition de résistance
VI.4 . Justification des poteaux
VI.4 .1. Efforts sollicitants
VI.4 .2. Caractéristiques du profilé du poteau
VI.4.3. Classe de la section transversale du poteau
VI.4 .4. Vérification du déplacement
VI.4 .5. Condition de résistance du poteau (moment fléchissant + effort normal) .
VI.4.6. Vérification de la résistance à la flexion composée
VI.5. Justification des palées de stabilité
VI.5.1. Les éléments comprimés
VI.6. Justification des poutres au vent (contreventements)
VI.6.1. Les éléments comprimés
VI.7. Conclusion
Chapitre VII Calcul des Assemblages
VII.1.Introduction
VII.2.Fonctionnement des assemblages
VII.2.1.Fonctionnement par obstacle
VII.2.2.Fonctionnement par adhérence
VII.2.3.Fonctionnement mixte
VII.3.Classification des assemblages
VII.3.1.Assemblage poteau – traverse (IPE270- IPE270)
VII.3.2.Assemblage travers – traverse (IPE270-IPE270)
VII.3.3.Assemblage des diagonales de palée de stabilité (2L90×90×9)
VII.3.4.Assemblage poteau – console de la poutre de roulement (IPE270- HEB200)
VII.3.5.Assemblage Panne-traverse
VII.3.5.1.Résistance des boulons au cisaillement
VII.3.5.2.Résistance des boulons à l’effort combinée traction-cisaillement
VII.4.Conclusion
Chapitre VIII Dimensionnement des éléments de fondation
VIII.1. Pieds de poteaux
VIII.1.2. Introduction
VIII.1.3.Dimensionnement de la plaque d’assise
VIII.2. Pieds de potelet
VIII.2.1. Introduction
VIII.2.2.Dimensionnement de la plaque d’assise
VIII.3.Fondation
VIII.3.1.Introduction
VIII.3.2.Choix du type de fondation
VIII.3.3.Caractéristiques géotechniques
VIII.3.4. Détermination des sollicitations
VIII.4.Calcul des longrines
VIII.4.1.Prédimensionnement
VIII.4.2.Ferraillages longitudinaux
VIII.5.Le fût
VIII.5.1.Calcul du ferraillage
VIII.5. conclusion
Conclusion générale
Bibliographie
Annexes
Annexe A
Annexe B
Annexe C
Annexe D
Annexe E
Annexe F
Annexe G
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