Etude statique et dynamique d’un bâtiment

Présentation du bâtiment

Nous sommes chargés d’étudier un blocs R+12 en béton armé composé de: Un rez-de-chaussée destiné à des locaux à usage personnelle ;12 étages à usage d’habitation avec trois logements par niveau de type F3.
La configuration du bâtiment présente une irrégularité en plan et en élévation.
D’après la classification des RPA99 version 2003: Le bâtiment est considéré comme un ouvrage courant ou d’importance moyenne (Groupe 2) puisque sa hauteur totale ne dépasse pas 48m.
Le bâtiment est implanté dans la wilaya de Tlemcen considérée comme une zone de faible sismicité (zone Ι).
Le site est considéré comme meuble (S3).

Caractéristiques géométriques de la structure 

Dimension en élévation :
Les dimensions en élévation du bâtiment étudié sont les suivants: La hauteur totale du bâtiment : 39,78m;La hauteur du RDC :3,06m; La hauteur des étages courant: 3,06m
Dimension en plan :
Le projet est une habitation en R+12 de forme irrégulière. La structure présente une forme en L.
Conception de la structure :
Ossature : Se compose de : Des portiques auto stable (poteau, poutre); Des voiles.
Plancher : C’est une surface généralement plane destinée à séparer les niveaux, on distingue des planchers à corps creux et des planchers à dalle pleine .
Les escaliers : Ils sont des éléments non structuraux permettant le passage d’un niveau à l’autre, ils sont réalisés en béton armé, coulés sur place.
La maçonnerie : Les murs extérieurs sont réalisés en doubles parois en briques creuses de (15 cm;10 cm) séparées par un vide de 5 cm. Les murs intérieurs sont réalisés en simple cloison en brique creuse de 10 cm d’épaisseur.
Revêtement : Le revêtement du bâtiment est constitué par : Un carrelage de 2cm pour les chambres, les couloirs et les escaliers. De l’enduit de plâtre pour les murs intérieurs et plafonds. Du mortier de ciment pour crépissages des façades extérieurs.
Acrotères : La terrasse étant inaccessible, le dernier niveau est entouré d’un acrotère en béton armé d’une hauteur variant entre 60cm et 100cm et de 10cm d’épaisseur.

Etude des escaliers

Les escaliers sont des éléments constitués d’une succession de gradins permettant le passage à pied entre les différents niveaux d’un immeuble.
Terminologie :
Un escalier se compose d’un nombre des marches, on appelle emmarchement la longueur de ces marches, la largeur d’une marche “g” s’appelle le giron, est la hauteur d’une marche “h”.
Le plafond qui monte sous les marches s’appelle la paillasse, la partie verticale d’une marche s’appelle la contre marche, la cage est le volume se situe l’escalier, les marches peuvent prendre appui sur une poutre droite ou courbe dans lequel qu’on appelle le limon. La projection horizontale d’un escalier laisse au milieu un espace appelé jour.

L’ascenseur

Un ascenseur est un appareil élévateur destiné à transporter verticalement des personnes d’un niveau à un autre. Il est prévu pour les structures de cinq étages et plus, dans les quelles l’utilisation des escaliers devient très fatigant.
Un ascenseur est constitué d’une cabine qui se déplace le long d’une glissière verticale dans une cage d’ascenseur, on doit bien sur lui associer les dispositifs mécaniques permettant de déplacer la cabine (le moteur électrique; le contre poids; les câbles).
L’ascenseur est composé de trois éléments essentiels: Le treuil de levage et sa poulie. La cabine ou la benne. Le contre poids.

Modélisation de la structure étudiée 

Etant donné la difficulté et la complexité d’un calcul manuel des efforts internes (Moments, efforts normaux, etc.), dans les éléments structuraux, le code de calcul par éléments finis SAP 2000 est utilisé.
Description du logiciel SAP 2000 :
SAP 2000 est un logiciel de calcul conçu exclusivement pour le calcul des structures. Il permet de modéliser facilement et rapidement tous types de bâtiments grâce à une interface graphique unique. Il offre de nombreuses possibilités pour l’analyse statique et dynamique.
Ce logiciel permet la prise en compte des propriétés non-linéaires des matériaux, ainsi que le calcul et le dimensionnement des éléments structuraux suivant différentes réglementations.
Modélisation des éléments structuraux :
La modélisation des éléments structuraux est effectuée comme suit :
Les éléments en portiques (poutres –poteaux) ont été modélisés par des éléments finis de types frame à deux nœuds ayant six degrés de liberté DDL par nœud.
Les voiles ont été modélisés par éléments coques « Shell » à quatre nœuds.
Les planchers sont simulés par des diaphragmes rigides et le sens des poutrelles peut être automatiquement introduit.
Les dalles sont modélisées par des éléments dalles qui négligent les efforts membranaires.

Les voiles 

Le voile est un élément important de la structure, destiné spécialement pour le contreventement des bâtiments comme il peut jouer le rôle de mur de soutènement.
Un voile est sollicité en flexion composée avec un effort tranchant, d’où on peut citer les principaux modes de rupture suivants :
Rupture par flexion
Rupture en flexion par effort tranchant.
Rupture par écrasement ou traction du béton.
Les voiles seront calculés dans les deux directions, horizontalement pour résister à l’effort tranchant et verticalement à la flexion composée sous un effort normal et un moment de flexion, Ces derniers données par logicielle de calcul (SAP2000 v14), en tenant compte des sollicitations les plus défavorables qui résultent des combinaisons présentées par le : RPA99V2003 et du (C.B.A.93).

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Table des matières

INTRODUCTION GENRALE
CHAPITRE 01 :PRESENTATION DU PROJET
1.1. Introduction
1.2. Présentation du bâtiment
1.3. Caractéristiques géométriques de la structure
1.3.1. Dimension en élévation
1.3.2. Dimension en plan
1.3.3.Conception de la structure
1.3.3.1. Ossature
1.3.3.2. Plancher
1.3.3.3. Les escaliers
1.3.3.4. La maçonnerie
1.3.3.5. Revêtement
1.3.3.6. Acrotères
1.4.Caractéristiques mécaniques des matériaux
1.4.1.Le béton
1.4.1.1.Résistance mécanique du béton
1.4.1.2.Déformations longitudinales du béton
1.4.1.3.Module de déformation transversale0
1.4.1.4.Coefficient de poisson
1.4.1.5.Contraintes limites
1.4.2.L’acier
1.4.2.1. Les différents types d’aciers sont
1.4.2.2.Contrainte de calcul d’aciers
1.4.2.3.Module d’élasticité longitudinal
1.4.3.Les notions de calcul
1.4.4. Sollicitations de calcul vis-à-vis des états limites
1.4.4.1.Etat limite ultime
1.4.4.2. Etat limite de service
1.4.4.3. Cas sismique
1.5.Conclusion 
CHAPITRE 02 :PREDIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS STRUCTURAUX ET DESCENTE DE CHARGES
2.1. Introduction
2.2. Pré dimensionnement des poteaux
2.2.2. Pré dimensionnement des poutres
2.2.2.1. Définition
2.2.2.2. Pré dimensionnement
2.2.3. Pré dimensionnement des planchers
2.2.4. Pré dimensionnement des voiles
2.3.Descente de charges
2.4.Conclusion
CHAPITRE 03 :ETUDE DES ELEMENTS SECONDAIRES
3.1. Introduction
3.2. Etude des planchers
3.2.1. Dimensionnement des poutrelles
3.2.2. Choix de la méthode de calcul
3.2.3. Types des poutrelles
3.2.4. Détermination des efforts internes
3.2.5. Ferraillage des poutrelles : (flexion simple)
3.2.6.Ferraillage de la dalle de compression
3.3. Étude des séchoirs
3.3.1.Les Types des séchoirs
3.3.2. Evaluation des charges
3.3.3.Les combinaisons d’action
3.3.4.Calcul le moment et l’effort tranchant
3.3.5.Calcul du ferraillage
3.4. Etude des escaliers
3.4.1. Introduction
3.4.2. Terminologie
3.4.3. Dimensions des escaliers
3.4.4. Descente des charges d’escaliers
3.4.5. Détermination des sollicitations internes
3.4.6. Détermination du ferraillage
3.5.Etude de la poutre brisée
3.5.1.Pré-dimensionnement
3.5.2.Descente des charges
3.5.3.Calcul du ferraillage
3.6. Calcul de l’acrotère
3.6.1.Dimension
3.6.2.Principe de calcul
3.6.3.Evaluation des charges
3.6.4.Combinaisons d’action
6.6.5.Calcul de l’excentricité
3.6.6.Détermination du ferraillage
3.7. L’ascenseur
3.7.1.Introduction
3.7.2.Epaisseur de la dalle d’ascenseur
3.7.3.Evaluation des charges
3.7.4.Vérification au poinçonnement
3.7.5.Evaluation des moments
3.7.6.Calcul de ferraillage
CHAPITRE 04 :ETUDE DYNAMIQUE
4.1.Introduction
4.2.Méthode de calcul
4.2.1.Méthode statique équivalente
4.2.2. Méthode d’analyse modale spectrale
4.2.3. Méthode d’analyse dynamique par accélérogramme
4.3.Modélisation de la structure étudiée
4.3.1.Description du logiciel SAP 2000
4.3.2.Modélisation des éléments structuraux
4.3.3.Modélisation de la masse
4.4.Disposition des voiles
4.5.Choix de la méthode de calcul
4.5.1.Méthode statique équivalente
4.5.1.1. Détermination des coefficients
4.5.1.2. Vérification du coefficient de comportement R
4.5.1.3. Détermination de la force sismique de chaque niveau
4.5.2. Méthode modale spectrale et vérification du calcul dynamique
4.5.2.1.Période et participation massique
4.5.2.2.Spectre de réponse de calcul
4.5.2.3.Vérification de la résultante des forces sismiques
4.5.2.4. Justification vis a vis des déformations
4.5.2.5. justification vis a vis de l’effet P- Δ
4.6.Conclusion
CHAPITRE 05 :Etude DES ELEMENTS STRUCTURAUX
5.1. Introduction
5.2.Les poteaux
5.2.1. Les combinaisons de calcul
5.2.2. Vérification spécifique sous sollicitations normales
5.2.3.Vérification spécifique sous sollicitations tangentes
5.2.4.Calcul de ferraillage
5.2.4.1.Armatures longitudinales
5.2.4.2.Vérification au flambement
5.2.4.3.Calcul les longueurs de recouvrement
5.2.4.4.Calcul des armatures transversales
5.2.5.Schéma du ferraillage
5.3.Les poutres
5.3.1.Les combinaisons de calcul
5.3.2.Les recommandations du RPA99V2003
5.3.3.Moments fléchissant et efforts tranchants
5.3.4.Calcul de ferraillage
5.3.5.Vérification des contraintes tangentielle
5.3.6. Calcule des longueurs d’ancrage et de recouvrement
5.3.7.Schéma du ferraillage des poutres principales et secondaires
5.3.8.Vérification de la flèche : D’après (C.B.A.93)
5.3.9.Vérification des zones nodales
5.4.Les voiles
5.4.1.Introduction
5.4.2.Combinaisons des charges
5.4.3.Les recommandations du RPA99V2003
5.4.4.Disposition des voiles
5.4.5.Calcul des armatures
5.4.5.1.Armatures verticales
5.4.5.2Armatures horizontales
5.4.6.Schéma du ferraillage
5.5.Conclusion
CHAPITRE 6 : ETUDE DE L’INFRASTRUCTURE
6.1.Introduction
6.2.Choix du type des fondations
6.3.Combinaisons d’actions à considérer
6.4.Etudes des semelles filantes
6.4.1.Pré dimensionnement des semelles filantes
6.5. Radier général
6.5.1. Vérification du radier général
6.5.2. Pré dimensionnement
6.5.3. modélisation du radier
6.5.4. Vérification de la contrainte du sol
6.5.5. Les différentes sollicitations
6.5.6. Calcul de ferraillage
6.5.6.1.ferraillage de la dalle
6.5.6.2.Ferraillage de la nervure
6.6.Conclusion
Conclusion générale
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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