Etude Technico- Economique d’un bâtiment (R+12+2 sous sols) à usage d’habitation

Définition des voiles 

Les voiles ou murs de contreventement, est un élément de structure dont l’épaisseur a une dimension largement inférieure aux deux autres, les quelles se trouvent sur même plan.
Géométrie et rigidité : Des éléments verticaux à deux dimensions dont la raideur hors plan est négligeable. Résistance et sollicitation :
Dans leur plan : présentent généralement une grande résistance est une grande rigidité vis-à-vis des force horizontales.
Dans la direction perpendiculaire à leur plan : offrent peu de résistance vis-à-vis des forces horizontales et ils doivent être contreventés par d’autres murs ou par des portiques.
Matériau : Murs en béton armé
Coffrage : Sont considérés comme voiles les éléments satisfaisant à la condition l>4a . Dans le cas contraire, ces éléments sont considérés comme des éléments linéaires.

Le Rôles des voiles 

Les voiles en béton armé ont une triple fonction : Supporter, contreventer et cloisonner l’espace. Ils jouent aussi d’outres rôle à savoir :
Augmente la rigidité de l’ouvrage. Diminue l’influence des phénomènes du second ordre et éloigne la possibilité d’instabilité.
Diminue les dégâts des éléments non-porteurs dont le coût de réparation est souvent plus grand que celui des éléments porteurs.
Apaise les conséquences psychologiques sur les habitants de haut bâtiment dont les déplacements horizontaux sont importants lors des séismes.
Rend le comportement de la structure plus fiable que celui d’une structure ne comportant que des portiques.

Mode de fonctionnement des murs voile 

Les règlements parasismiques dans le monde classifient les voiles selon leur élancement on distingue 2 types des voiles : Les voiles élancés : qui ont un élancement de l’ordre supérieur de 1,5. Les voiles courts : qui ont un élancement de l’ordre inférieur de 1,5.
Pour les deux types, les voiles ont un comportement différent et un mode de rupture Différent vis-à-vis des sollicitations.

Mode de fonctionnements pour les voiles élancés 

Endommagement en flexion :
Mode F1 : rupture par plastification des armatures verticales tendue et écrasement du béton comprimé et formation des rotules plastique dans la partie inférieure du voile.
Mode F2 : rupture par écrasement du béton, ce mode de ruine est rencontré pour les voiles assez fortement armé, sollicité par des efforts normaux plus importants.
Mode F3 : la ruine s’effectue par la rupture fragile des armatures verticales tendues c’est un mode qui est rencontré dans les voiles faiblement armés aux extrémités ; Lorsque les armatures verticales sont essentiellement reparties et no concentre dans aux extrémités.
Endommagement en flexion et effort tranchant : Mode F/T : rupture par la plastification des armatures verticales de flexion et armatures transversales, rencontré dans les voiles moyennement élances ou la flexion n’est plus prépondérante ou les armatures horizontales sont insuffisante.
Endommagement par effort tranchant : Mode T : la rupture se fait par écrasement de béton de l’âme, ce mode de rupture est rencontré dans le cas des efforts de cisaillement plus important.

Mode de fonctionnements pour les voiles courts 

Mode T1 : Endommagement par glissement à l’encastrement est obtenue par plastification progressive des armatures verticales. Ce type de ruine engendre une perte importante sur la rigidité et de la dissipation énergie.
Mode T2 : Endommagement par plastification des aciers horizontaux ou verticaux (tension-failure): Rupture par effort tranchant et rupture des armatures le long de fissure diagonale c’est un cas aussi fréquemment rencontré.
Mode T3 : Endommagement par ruine par compression du béton de la diagonale (compression-failure) : Rupture par écrasement du béton de l’âme, à la base des bielles transmettant les efforts de compression. C’est un mode de ruine caractéristique des voiles fortement armés, surtout s’ils sont associés à des raidisseurs sur leur bord.

Conception de la structure 

Ossature de l’ouvrage : Le contreventement de la structure est assuré uniquement à murs porteurs (voiles), disposés dans les deux sens (transversal, longitudinal), pour stabiliser l’ouvrage sous l’effet des actions verticales et des actions horizontales.
Plancher : C’est une aire généralement plane destinée à séparer les niveaux, le type de plancher utiliser dans notre structure est :
Plancher à dalle pleine : J’ai opté pour des dalles pleines à cause de leurs formes irrégulières et ceci dans le but de minimiser le temps et le coût nécessaire pour la réalisation des poutrelles spéciales à ces zones.
Escalier : Sont des éléments non structuraux, permettant le passage d’un niveau à un autre avec trois volées et de deux paliers de repos encastrés dans les voiles.
Maçonnerie : On distingue : Mur extérieur (double cloison). Mur intérieur (une cloison).
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.
Balcon : Dans notre structure les balcons sont représentés par différent forme.
Gaine d’ascenseurs : Vu la hauteur importante de ce bâtiment, la conception d’un ascenseur est indispensable pour faciliter le déplacement entre les différents étages.

Étude de l’escalier 

Un escalier est un ouvrage constitué d’une suite de marches et de paliers permettant de passer à pied d’un niveau à un autre. Ses caractéristiques dimensionnelles sont fixées par des normes, décrets ou arrêtés en fonction du nombre d’utilisateurs et du type du bâtiment. La réglementation incendie est souvent déterminante. Il doit donc être facilement praticable et suffisamment solide.
Dans notre structure on a deux type d’escalier : un escalier droite qui constitue de trois volées et deux paliers intermédiaires ; et le deuxième type c est un escalier balancés .
Terminologie : Un escalier se compose de plusieurs éléments :
La cage : est le volume ou se situe l’escalier. Marche : la partie horizontale. Contre marche : la partie verticale d’une marche.
Ligne de jour : l’espace qui est laissé au milieu par la projection horizontale d’un escalier. Palier : la dalle horizontale à la fin ou au début de la paillasse Paillasse : la dalle inclinée qui se situe sous les marches. Echappée : la hauteur de volée.

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 :
Les voiles ont été modélisés par des éléments coques « Shell » à quatre nœuds. Les planchers sont simulés par des diaphragmes rigides. Les dalles pleines sont modélisées par des éléments dalles qui négligent les efforts membranaires.
Modélisation de la masse :
La masse des planchers est calculée de manière à inclure la quantité Q selon RPA99/version 2003 (dans notre cas =0.2) correspondant à la surcharge d’exploitation. La masse des éléments modélisés est introduite de façon implicite, par la prise en compte du poids volumique correspondant à celui du béton armé à savoir 25KN/m3.
La masse de l’acrotère et des murs extérieurs (maçonnerie) a été repartie linéairement aux niveaux des nœuds correspondants à leur emplacement.

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Table des matières

Introduction générale
Chapitre I : Généralité sur les voiles
I.1-Définition des voiles
I.2-Classification des types des voiles
I.3-Classification des structures avec voiles
I.4-Le Rôles des voiles
I.5-TYPE DE VOILES
I.6-les principales caractéristiques du comportement des voiles
I.7-Mode de fonctionnement des murs voile
Chapitre II : Présentation du projet et caractéristiques des matériaux
I.1. Introduction
I.2. Présentation de l’ouvrage
I.2. Situation de l’ouvrage
I.3. Caractéristiques de la structure
I.4. Conception de la structure
I.5. Caractéristiques mécaniques des matériaux
I.5.1. Introduction
I.5.2 Définition
I.5.3. Le Béton
1.5.4. ACIERS
Chapitre III : Prédimensionnement des éléments structuraux et Descente Des Charges
III.2- PREDIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS STRUCTURAUX
III-2-1.Introduction
III-2-2.Predimensionnement des éléments
1-plancher dalle pleine
2-les voiles
III-1-EVALUATION DES DESCENTES DE CHARGE
III-1-1.Introduction
III-1-Plancher terrasse inaccessible
III-1-2.Plancher terrasse accessible
III-1-3.Plancher étage courant et RDC
III-1-4. Plancher des sous-sols
III-1-5. Murs extérieures
III-1-6.Balcons
Chapitre IV : Etude des éléments secondaires
IV.1.Introduction
IV.2.Etude de balcon
1-Introduction
2-Evalution et combinaisons des charges
3-Calcul de M et T
4-Détermination du ferraillage
IV.3.Étude de l’escalier
1-Introduction
2-Terminologie
3-Dimensions des escaliers
a)Escalier droite à trois (3) volées
*Le nombre de contre marche
*Le nombre des marches (n-1)
*La longueur de la ligne de foulés
* Les différents types des escaliers
*calcul des différents angles d’inclinaison
*calcul des épaisseurs
*Descente des charges des escaliers
*Détermination du ferraillage
*Vérification au cisaillement
b) Escalier balancé
*Dimension d’escalier
*Descente des charges des escaliers
*Détermination des efforts internes
*Détermination du ferraillage
*Vérification au cisaillement
IV.4. Étude de L’acrotère
1-Introduction
2-Evaluation des charges et Surcharges
3-Calcul de ferraillage
IV. 5. Étude des dalles pleines
1-Introduction
2-Calcul du Planchers d’étages et RDC
3-calcul du Plancher sous-sol 1
4-calcul du Plancher terrasse accessible
5 -calcul du Plancher terrasse inaccessible
IV.6. Étude de la dalle machine
1-Introduction
2-Le Pré dimensionnement
3-determination de charge et surcharge
4-ferraillage de la dalle
5-Vérification à l’ELS
6-Vérification de la condition de non fragilité
Chapitre V : Etude dynamique de la structure
V.1.Introduction
V.2.Objectif de l’étude dynamique
V.3.Modélisation de la structure étudiée
V.4.Méthodes de calculs
V.5.Combinaison d’action
V.6.choix de la méthode de calcul
V.7.Méthode statique équivalente
1-Détermination des coefficients
2-Poids de la structure
3-Calcule des forces sismiques de chaque niveau
V.8.Méthode d’analyse spectrale modale
1-Spectre de réponse
2- Nombre des modes à considérer
3-Analyse des modèles
*Les déformées modales obtenues après analyser par le SAP2000
V.9. Vérifications règlementaires
1-Période fondamentale théorique RPA Art 4.2.4
2- Résultante des forces sismiques de calcul
3-Vérification au renversement
4- Vérification des déplacements
5-Vérification de l’effet P-Delta
Chapitre VI : Ferraillage des voiles
VI.1.Introduction
VI.2.Voiles pleins
1) Aciers verticaux
2) Aciers horizontaux
3) Règles communes
4) Combinaisons de calcul
VI.3. Ferraillage des voiles
1) Disposition du voile
2) Etude de la section soumise à la flexion composée
*Exemple de calcul
*Calcul du ferraillage vertical
*Calcul de ferraillage horizontal
*Vérification des contraintes de cisaillement
* Espacement des armatures transversales
* Calcul des armatures transversales
VI.3. Poutre noyées
VI.3.1.Definition
VI.3.2.Ferraillage
1-Ferraillage longitudinale
*Ventilation des moments
*Condition de non fragilité
*Armature minimal
2-Ferraillage transversal
Chapitre VII : Etude De L’infrastructure
VII.1. INTRODUCTION
VII.2. ETUDE GEOTECHNIQUE
*Le choix de type de fondation
VII.3. ETUDE DU RADIER GENERAL
*Prédimensionnement
1-Dalle
2-Nervure
3-Débordement (D)
*Vérification de la contrainte du sol
* Les différentes sollicitations
*Calcul du ferraillage
*Vérification à l’ELS
*Ferraillage de la nervure
1. Ferraillage longitudinal
2. Ferraillage transversal
VII.4. CALCUL DES ELEMENTS DE SOUTENEMENT
1- Introduction
2- Dimensionnement du voile
3- Détermination des sollicitations
4-Calcul du ferraillage des voiles périphérique
a-calcul du moment
b- Calcul du ferraillage
c- Condition de non fragilité
5-vérification de la contrainte du cisaillement
6-Vérification à l’ELS
Chapitre VIII : Etude Economique
VIII.1. Introduction
VIII.2.C’est quoi un projet
VIII .3. Le management de projet
VIII.4. Objectifs à atteindre
VIII.5.Le découpage du projet
VIII.6.Identification des ressources
VIII.7.Etude économique
VIII.8. Courbe financière
VIII.9. Diagramme de GANTT
VIII.10. Conclusion
Conclusion Générale
Références bibliographiques

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