Soutenance mémoire
Caractéristiques géotechniques du sol
INTRODUCTION GENERALE
La croissance démographique a poussé l’homme de réfléchir à construire des bâtiments à plusieurs étages, car elle prenne le maximum de logements dans une surface minimisée. Le souhait légitime d’habiter un logement durable économique et surtout sécurisé (antisismique) est pourtant lourd de signification dans une société ou le logement est encore trop considéré comme un produit courant de consommation. Pourtant les enjeux sociaux, économiques, et environnementaux sont importants, et nécessitent de construire autrement.En Algérie les expériences vécues, durant les derniers séismes, ont conduit les autorités avec l’assistance des experts du domaine à revoir et à modifier notre règlement parasismique en publiant le RPA99 version2003, dans lequel des règles de conception et de calculs sont spécifiés. Ce règlement vise à assurer un niveau de sécurité acceptable des vies humaines et des biens vis-à-vis des actions sismiques par une conception et un dimensionnement approprié. L’obtention d’une structure parasismique nécessite un contreventement efficace, ce dernier est obtenu par une disposition judicieuse et adéquate des éléments de contreventement devant résister à la sollicitation sismique.Dans le cadre de ce projet, nous avons procédé au calcul d’un bâtiment en béton armé constitué de deux blocs mitoyens à usage multiple (habitation et commerce), implanté dans une zone de faible sismicité, comportant deux sous-sols, un Rez-de-chaussée et neuf étages à SIDI BELABBES.Le problème posé, pour une telle étude, est d’assurer la résistance de notre construction aux différents effets tout en prenant le coté économique en considération.Le travail qui nous a été confié est subdivisé en deux parties principales : une étude technique concernant l’analyse et le dimensionnement du bâtiment, et une étude managériale qui concerne l’identification de l’ensemble des tâches de notre projet à accomplir afin de définir le délai et le coût global du projet.Pour cela, nous allons suivre un plan de travail qui est structuré comme suit :On commence notre étude par une description générale avec une présentation des éléments de bâtiment. Ensuite, on a fait un prédimensionnement des éléments structuraux et non structuraux sous les charges permanents et les charges d’exploitations et on calcule les éléments secondaires comme les escaliers et l’acrotère.Puis, on fait l’étude dynamique par le logiciel de calcul SAP2000, et on calcule les éléments structuraux sous les sollicitations et les combinaisons les plus défavorables qui ont été exigées par les règlements (RPA99/Version2003 et C.B.A.93). L’étude dynamique sera suivie par une étude de l’infrastructure du bâtiment.Une étude managériale s’avère nécessaire dans ce Projet de Fin d’Etude, elle sera consacrée à la planification de notre projet afin d’atteindre nos objectifs en termes de coût et de délai. Enfin, on termine par une conclusion générale.
Types d’aciers pour béton armé :
Les aciers ronds lisses (RL) :
L’acier en forme de barre, en principe d’une longueur de 12 m et une section circulaire, ils ont une surface qui est lisse. Les diamètres généralement utilisés sont : (6 ; 8 ; 10 ; 12 mm). Les ronds lisses sont utilisés en deux nuances (catégories), qui sont notées par : (FeE220 ou FeE215 Fe = 215 MPa) et (FeE240 ou FeE235 Fe = 235 MPa)
Les aciers à haute adhérence (HA) :
Les barres à haute adhérence ont une section sensiblement circulaire qui présente des nervures d’une hauteur de 0,5 à 3 mm pour améliorer l’adhérence entre l’acier et le béton. Les diamètres ou les barres à haute adhérence utilisés sont :(6 ; 8 ; 10 ; 12 ; 14 ; 16 ; 20 ; 25 ; 32 ;40 mm). Les hautes adhérences se divisent en deux nuances : (FeE400 Fe = 400 MPa) et (FeE500 Fe = 500 MPa)
Les treillis soudés (TS) :
On utilise pour les dalles des treillis soudés qui sont constitués par des fils se croisant et qui seront soudés aux points du croisement. Les diamètres couramment utilisés sont les suivants : (6 – 8 – 10 mm) avec des espacements entre fils (100 – 200 mm).
Etude de l’acrotère :
Introduction :
L’acrotère est un élément de protection qui se trouve au niveau supérieur du bâtiment, il est assimilé à une console encastrée dans le plancher chargée par son poids et la surcharge due à la main courante. Il a pour rôle de :
– Empêche l’écoulement de l’eau.
– A un aspect esthétique.
– Protection des personnes.
Principe de calcul :
Le calcul se fait en flexion composée car elle est sollicitée par son poids propre (G) et une poussée horizontale, on fait les calculs pour une bande de 1m linéaire.
Poids propre de l’acrotère :
Charge permanente:
G = ρ x S Avec : S : surface de l’acrotère et ρ : poids volumique de béton
La surface de l’acrotère est : S = 0,05×0,1
2+ (0,05 × 0,1) + (0,1 × 0,6)
S = 0,0675 𝒎𝟐
G = 2500× 0, 0685 (La masse volumique = 2500 Kg /𝐦𝟑.)
G =1,6875KN/ml
| | Charge d’exploitation : |
| D’après le R.P.A 99 V2003 Q = FP = 4 × A × CP × WP | |
| Avec: | F p: force horizontal. A : coefficient d’accélération de zone d’usage : A= 0,10 |
CP : facteur de force horizontale : CP=0,8
WP: poids de l’élément.
Q = Fp = 4 × (0,10) × (0,8) × (168,75) = 54 Kg/ml
Q = 0,54 KN/ml
Etude de l’ascenseur :
Introduction :
L’ascenseur est un appareil mécanique, servant à déplacer verticalement des personnes ou des chargements vers différents étages ou niveaux à l’intérieur d’un bâtiment. Il est prévu pour les structures de cinq étages et plus, dans lesquelles 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).
Caractéristiques de la machine :
Dans notre structure, nous avons choisi un ascenseur à traction à câbles, il est disponible dans le marché algérien, et il est constitué de :
Une cabine : La cabine est l’habitacle dans lequel les usagés voyagent, elle est disposée sur un noyau d’ascenseur et glisse verticalement sur des câbles. La cabine à une capacité de huit personnes.
Un contrepoids : Le contrepoids est une masse inerte (Acier) posée sur un étrier, il est utilisé pour contrebalancer le poids de la cabine. Le contrepoids facilite la manœuvre des charges lourdes dans la poulie. Il ce calcul par la formule suivante :
P (Contrepoids) = P (Cabine vide) + P(Charge nominale )
Une machine : La machine de l’ascenseur est constituée de plusieurs éléments : (Moteur ; Treuil ; Châssis ; Poulie ; Limiteur de vitesse ; Câbles ; Parachute…). La machine repose sur un châssis de quatre pieds de (10×10) cm² /1pied.
Accessoires : Y compris les armoires de commandes.
Objectif de l’étude dynamique:
L’étude sismique d’une structure est très complexe à cause du nombre de fonctions et des éléments existants dans la structure. C’est pour cela qu’on fait souvent appel à des modélisations qui permettent de simplifier suffisamment le problème pour pouvoir faire l’analyse de l’ouvrage à étudier.L’objectif initial de l’étude dynamique d’une structure est la détermination des caractéristiques dynamiques propres de la structure lors de ses vibrations (en utilisant le logiciel SAP2000 version 14).
Modélisation de la structure :
L’étude de la réponse dynamique d’une structure, (périodes et modes propres), nécessite le choix d’un modèle dynamique adéquat, traduisant le plus concrètement possible la nature du système réel.Le modèle dynamique, pour le calcul de l’ouvrage, est une console verticale infiniment rigide encastré à sa base (modèle brochette), dont les masses sont concentrées au niveau du centre de gravité de chaque niveau. Le logiciel utilisé est le SAP2000 version 14 pour les modélisations et l’analyse de l’ouvrage ce qui permettent de simplifier suffisamment les calculs.
Méthode statique équivalente :
Principe:
Dans cette méthode, le RPA 99 V 2003 propose de remplacer les forces réelles dynamiques engendrées par un séisme, par un système de forces statiques fictives dont les effets seront identiques et considérées appliquées séparément suivant les deux directions définies par les axes principaux de la structure.
Domaine d’application :
La méthode statique équivalente peut être utilisée dans les conditions suivantes :
Le bâtiment ou bloc étudié, satisfaisait aux conditions de régularité en plan et en élévation avec une hauteur au plus égale à 65 m en zones I et IIa et à 30 m en zones IIb et III.
Le bâtiment ou bloc étudié présente une configuration irrégulière tout en respectant outres les conditions de hauteur énoncées en a).
Méthode d’analyse modale spectrale:
Principe :
Le principe de cette méthode réside dans la détermination des modes propres de vibrations de la structure et le maximum des effets engendrés par l’action sismique, celle-ci étant représentée par un spectre de réponse de calcul .Ces effets sont par la suite combinés pour obtenir la réponse de la structure.Les modes propres dépendent de la masse de la structure, de l’amortissement et des forces d’inerties.
Domaine d’application :
La méthode dynamique est une méthode générale, et en particulier, dans le cas où la méthode statique équivalente n’est pas permise.
Choix de la méthode :
Pour le choix de la méthode à utilisée, on doit vérifier un certain nombre de conditions suivant les règles en vigueur en Algérie (RPA99/V2003).Ici les conditions d’application de la méthode statique équivalente ne sont pas toutes remplies, il faut donc utiliser la méthode dynamique modale spectrale en utilisant le spectre de réponse défini dans le RPA99/V2003.Néanmoins, à cause de certaines vérifications nécessaires il est indispensable de passer par la méthode statique équivalente.Une fois l’effort dynamique est calculé, le RPA99/V2003 prévoit de faire la vérification suivante :
Vdynamique > 80% Vstatique (RPA99 Version2003-article 4.3.6)
Avec :
Vdynamique : L’effort tranchant dynamique (calculé par la méthode spectral modal).
Vstatique : L’effort tranchant statique à la base du bâtiment (calculée par la méthode statique équivalente)
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
Chapitre I : Présentation du projet
I.1. Introduction
I.2. Présentation de l’ouvrage
I.3. Description géométriques de la structure
I.4. Classification de l’ouvrage
I.4.1. Selon les zones sismiques
I.4.2. Selon leur importance
I.4.3. Selon le site
I.5. Conception de la structure
I.5.1. Ossature de l’ouvrage.
I.5.2. Plancher
I.5.3.Maçonnerie
I.5.4. Revêtement
I.5.5. Les escaliers
I.5.6. Isolation
I.5.7. Acrotères
I.5.8. Gaine d’ascenseurs
I.6. Caractéristiques mécaniques des matériaux
I.6.1. Le Béton
I.6.1.1. Les principaux avantages du béton armé
I.6.1.2. Résistances mécaniques du béton
I.6.1.3. Résistance caractéristique à la compression
I.6.1.4. Résistance à la traction
I.6.1.5. Les états limites
I.6.1.6. Contraintes et déformations
I.6.1.7. Module de déformation longitudinal du béton
I.6.1.8. Module de déformation transversale
I.6.1.9. Contrainte admissible de cisaillement
I.6.2. Les aciers
I.6.2.1. Types d’aciers pour béton armé
I.6.2.2. Module d’élasticité longitudinale de l’acier
I.6.2.3. Contrainte limite
I.6.2.4. Diagramme de déformation d’une section en béton arme
I.7. Les sollicitations de calcul vis-à-vis les états limites
I.7.1. Etat limite ultime
I.7.2. Etat limite de service
I.8. Hypothèse de calcul
I.9. Conclusion
Chapitre II : Pré dimensionnement et descente des charges
II.1. Introduction
II.2. Prédimensionnement
II.2.1. Prédimensionnement des planchers
II.2.1.1. Les planchers à corps creux
II.2.1.2. Les planchers à dalle pleine
II.2.2. Prédimensionnement des poutres
II.2.2.1. Poutre principale
II.2.2.2. Poutre secondaire
II.2.3. Prédimensionnement des poteaux
II.2.4. Prédimensionnement des voiles
II.3. Evaluation des charges et surcharges
II.3.1. Plancher terrasse inaccessible
II.3.2. Plancher terrasse accessible
II.3.2.1. Plancher à corps creux (16+5)
II.3.2.2. Plancher à Dalle pleine
II.3.3. Plancher étage courant et RDC
II.3.4. Plancher sous-sols (parking)
II.3.5. Balcons
II.3.6. Maçonnerie
II.4. Conclusion
Chapitre III : Etude du plancher
III.1. Introduction
III.2. Etude du plancher à corps creux
III.2.1. Types des poutrelles
III.2.2. Etude des poutrelles
III.2.3. Les charges des poutrelles
III.2.4. Détermination des efforts internes
III.2.5. Ferraillages des poutrelles
III.2.5.1. Calcul des armatures longitudinales
III.2.5.2. Vérification au cisaillement
III.2.5.3. Vérification de la flèche
III.2.5.4. Détermination du diamètre des armatures transversales
III.2.5.5. Ancrage des barres
III.2.5.6. Ferraillage de la dalle de compression
III.3. Etude du plancher dalle pleine
III.3.1. Dalle pleine sous-sol 1
III.3.1.1. Détermination de l’épaisseur de la dalle
III.3.1.2. Combinaisons d’action
III.3.1.3. Calcul des moments fléchissants
III.3.1.4. Les moments totaux appliqués sur la dalle
III.3.1.5. Calcul du ferraillage de la dalle
III.3.1.5.1. Calcul des armatures longitudinales
III.3.1.5.2. Vérification de l’effort tranchant
III.3.1.5.3. Vérification de la flèche
III.3.2. La rampe d’accès des deux sous-sols
III.3.2.1. Détermination de l’épaisseur de la dalle
III.3.2.2. Combinaisons d’action
III.3.2.3. Les moments totaux appliqués sur la dalle
III.3.2.4. Calcul du ferraillage de la dalle
III.3.2.4.1. Calcul des armatures longitudinales
III.3.2.4.2. Vérification de l’effort tranchant
III.3.2.4.3. Vérification de la flèche
III.3.3. Dalle pleine Balcon
III.3.3.1. Types des balcons
III.3.3.2. Charges et surcharges supportées par le balcon
III.3.3.3. Moments fléchissants et efforts tranchants
III.3.3.4. Détermination du ferraillage de la dalle pleine balcon
III.3.3.4.1. Calcul des armatures longitudinales
III.3.3.4.2. Vérification au cisaillement
III.3.3.4.3. Vérification de la flèche
III.3.3.5. Schéma de ferraillage de balcon
III.4. Conclusion
Chapitre IV : Etude des éléments secondaires
IV.1. Étude d’escaliers
IV.1.1. Introduction
IV.1.2. Prédimensionnement des escaliers
IV.1.3. Les différents types des escaliers
IV.1.4. Evaluation des charges et surcharges des escaliers
IV.1.5. Détermination des efforts internes
IV.1.6. Détermination du ferraillage
IV.1.6.1. Calcul des armatures longitudinales
IV.1.6.2. Vérification au cisaillement
IV.2.Etude de la poutre palière
IV.2.1.Prédimensionnement
IV.2.2. Charge supportée par la poutre palière
IV.2.3. Calcul des efforts internes
IV.2.4. Calcul du ferraillage de la poutre palière
IV.2.4.1. Calcul des armatures longitudinales
IV.2.4.2. Vérification au cisaillement
IV.2.4.3. Vérification de la flèche
IV.2.4.4. Détermination du diamètre des armatures transversales
IV.3. Etude de l’acrotère
IV.3.1. Introduction
IV.3.2. Principe de calcul
IV.3.3. Calcul des sollicitations
IV.3.4. Calcul de l’excentricité
IV.3.5. Détermination du ferraillage
IV.4. Etude de l’ascenseur .
IV.4.1. Introduction
IV.4.2. Caractéristiques de la machine
IV.4.3. Charges et surcharges supportées par la dalle
IV.4.3.1. Charge et surcharge de la dalle
IV.4.3.2. Charge et surcharge de la machine
IV.4.4. Moments fléchissants
IV.4.4.1. Sous la charge répartie
IV.4.4.2. Sous la charge concentrée
IV.4.4.3. Superposition des moments fléchissants
IV.4.4.4. Calcul des moments fléchissant réels
IV.4.5. Calcul du ferraillage de la dalle
IV.4.6. Vérification au poinçonnement
IV.4.7. Vérification de la nécessité d’armatures transversale
IV.4.7.1. Calcul de la contrainte admissible
IV.4.7.2. Calcul de l’effort tranchant
IV.4.7.3. Superposition des efforts tranchants
IV.4.7.4. La contrainte tangente
IV.5. Conclusion
Chapitre V : Etude dynamique
V.1. Introduction
V.2. Objectif de l’étude dynamique
V.3. Modélisation de la structure
V.4. Méthodes de calcul
V.4.1. Méthode statique équivalente
V.4.1.1. Principe
V.4.1.2. Domaine d’application
V.4.2. Méthode d’analyse modale spectrale
V.4.2.1. Principe
V.4.2.2. Domaine d’application
V.4.3. Choix de la méthode
IV.5. Combinaison d’action
V.6. Estimation de la période fondamentale empirique de la structure (T)
V.7. Analyse des modèles
V.7.1. Les différentes dispositions des voiles
V.8. Méthode statique équivalente
V.8.1. Coefficient d’accélération de zone (A)
V.8.2. Coefficient de comportement global de la structure (R)
V.8.3. Facteur d’amplification dynamique moyen (D)
V.8.4. Facteur de qualité (Q)
V.8.5. Le poids total de la structure (WT)
V.8.6. Calcul de l’effort sismique équivalent à la base (V)
V.8.7. Détermination de la force sismique de chaque niveau
V.9. Caractéristique géométrique et massique de la structure
V.9.1. Centre de torsion
V.9.2. Centre de masse
V.9.3. Evaluation des excentricités
V.10. Vérifications
V.10.1. Vérification de l’effort tranchant à la base par la deuxième formule
V.10.2. Justification de l’effort normal réduit
V.10.3. Vérification des déplacements
V.10.4. Vérification de l’effet P-Delta
V.11. Justification de la largeur de joint sismique
V.12. Méthode dynamique modale spectrale
V.12.1. Spectre de réponse
V.12.2. Résultante des forces sismiques de calcul
V.13. Conclusion
Chapitre VI : Etude des éléments structuraux
VI.1. Introduction
VI.2. Etude des poteaux
VI.2.1. Introduction
VI.2.2. Combinaisons des charges
VI.2.3. Vérification spécifique sous sollicitations tangentes
VI.2.4. Sollicitations à considérer
VI.2.5. Calcul du ferraillage longitudinal
VI.2.6. Calcul du ferraillage transversal
VI.2.7. Longueur de la zone nodale
VI.2.8. Vérification à l’ELS
VI.2.9. Schéma du ferraillage
VI.3. Etude des poutres
VI.3.1. Introduction
VI.3.2. Combinaisons des charges .
VI.3.3. Recommandations du RPA99, version 2003
VI.3.4. Sollicitations dans les poutres
VI.3.5. Calcul des poutres principales
VI.3.5.1. Calcul des armatures longitudinales
VI.3.5.2. Vérification au cisaillement
VI.3.5.3. Vérification de la flèche
VI.3.5.4. Détermination du diamètre des armatures transversales
VI.3.6. Calcul des poutres secondaires
VI.3.6.1. Calcul des armatures longitudinales
VI.3.6.2. Vérification au cisaillement
VI.3.6.3. Vérification de la flèche
VI.3.6.4. Détermination du diamètre des armatures transversales
VI.3.7. Tableau récapitulatif des poutres
VI.3.8. Schéma du ferraillage
VI.4. Étude des voiles
VI.4.1. Introduction
VI.4.2. Prédimensionnement des voiles
VI.4.3. Armatures verticales
VI.4.4. Armatures horizontales
VI.4.5. Armatures transversales
VI.4.6. Diamètre max des armatures
VI.4.7. Espacement
VI.4.8. Vérification de la contrainte de cisaillement
VI.4.9. Exemple de calcul
VI.4.9.1. Déterminations des sollicitations
VI.4.9.2. Armatures verticales
VI.4.9.3. Armatures horizontales
VI.5. Conclusion
Chapitre VII : Etude de l’infrastructure
VII.1. Introduction
VII.2. Hypothèses de calcul
VII.3. Choix du type de fondation
VII.4. Etudes des semelles filantes
VII.4.1. Prédimensionnement des semelles filantes
VII.4.2. Vérification de chevauchement entre semelles filantes
VII.5. Etude du radier
VII.5.1. Prédimensionnement du radier
VII.5.2. Vérification au poinçonnement
VII.5.3. Vérification de la contrainte du sol
VII.5.5. Différentes sollicitations
VII.5.6. Ferraillage du radier
VII.5.6.1. Ferraillage de la dalle
VII.5.6.1.1. Calcul a l’ELU
VII.5.6.1.2.Vérification à l’ELS
VII.5.6.1.3. Vérification au cisaillement
VII.5.6.1.4. Calcul de l’espacement
VII.5.6.2. Ferraillage de la nervure
VII.5.6.2.1. Calcul a l’ELU
VII.5.6.2.2.Vérification à l’ELS
VII.5.6.2.3. Vérification au cisaillement
VII.5.6.2.4. Calcul d’espacement des cadres
VII.5.6.2.5. Détermination du diamètre des armatures transversales
VII.6. Etude du voile périphérique
VII.6.1. Dimensions du voile
VII.6.2. Evaluation des charges
VII.6.3. Caractéristiques géotechniques du sol
VII.6.4.Calcul de forces
VII.6.5.Combinaisons d’actions
VII.6.6.Calcul de ferraillage
VII.6.7.Disposition constructive
VII.6.8.Vérification de l’effort tranchant
VII.7. Conclusion
Chapitre VIII : Etude Managériale
VIII.1. Introduction
VIII.2. Management de projet
VIII.2.1. Définition
VIII.2.2. Le projet
VIII.2.3. Le rôle du manager
VIII.2.4. Cycle de vie d’un projet
VIII .3. Les différents intervenants dans le projet
VIII.4. Planification de notre projet
VIII.4.1. Works breakdown structure (WBS)
VIII.4.2. Le diagramme de GANTT
VIII.5. Les ressource
VIII.5.1. Les ressources humaines
VIII.5.2. Les ressources matérielles et matériaux
VIII.6. Utilisation de logiciel de la planification (MS Project)
VIII.7. Le devis quantitatif – estimatif
VIII.7.1. Méthode de calcul
VIII.8. Conclusion
CONCLUSION GENERALE
REFERENCE BIBIOGRAPHIQUES
ANNEXE A.
ANNEXE B.
ANNEXE C.
ANNEXE D.
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