Soutenance mémoire
Etude dynamique de la structure
Parmi les catastrophes naturelles qui affectent le nord algérien sont les tremblements de terre, ces derniers ont le plus grand effet destructeurs dans la plus part des ouvrages. Face à ce risque et à l’impossibilité de le prévoir, la plus importance prévention est la construction parasismique. La meilleure façon d’envisager des constructions parasismiques consiste à formuler des critères à la fois économique et techniquement cohérent. L’analyse dynamique d’une structure représente une étape primordiale dans l’étude générale d’un ouvrage en Génie Civil dans une zone sismique (zone 1 dans notre cas), ou éventuellement soumis à des actions accidentelles (vent extrême, explosion…..). La résolution de l’équation du mouvement d’une structure tridimensionnelle en vibrations libres ne peut se faire manuellement à cause du volume de calcul. L’utilisation d’un logiciel préétablie en se basant sur la méthode des éléments finis par exemple « SAP2000, ETABS, ROBOT… » Avec une modélisation adéquate de la structure, peut aboutir à une meilleure définition des caractéristiques dynamiques propres d’une structure donnée. Dans cette étude nous allons utiliser le logiciel SAP2000 version 14.0.0.
Objectif de l’étude dynamique : L’objectif initial de l’étude dynamique d’une structure est la détermination des caractéristiques dynamiques propres de la structure lors de ses vibrations. Une telle étude pour notre structure telle qu’elle se présente, est souvent très complexe c’est pourquoi on fait souvent appel à des modélisations qui permettent de simplifier suffisamment les problèmes pour permettre l’analyse.
Présentation du programme sap2000 : SAP2000 est un logiciel de calcul des structures de génie civil (bâtiments, châteaux d’eau….) et des travaux publics (ponts, tunnels…), Il offre de nombreuses possibilités d’analyse des effets statiques et dynamiques avec des compléments de conception. Il permet aussi la vérification des structures en béton armé ou en charpente métallique, L’interface graphique disponible facilite, considérablement, la modélisation et l’exploitation des résultats.
Dans l’analyse de la structure, la modélisation est une phase importante, Les résultats obtenus de l’étude d’un modèle choisi ne peuvent être assimilés à ceux de la structure réelle que si le comportement du modèle choisi reflète d’une manière appréciable le comportement réel de la structure, c’est dans cette option que nous devons choisir le modèle le plus approprié. Les poutres et les poteaux sont modélisés par des éléments «Frame » Les poutres entre deux noeuds de même niveau « i », Les poteaux entre deux noeuds de différents niveaux « i et i+1 », Les voiles sont représentés par des éléments coques « Shell » à quatre noeuds, Chaque plancher a été modélisé par un diaphragme, Les planchers sont supposés indéformables dans leurs plans, La masse de chaque niveau est répartie sur les noeuds du niveau considéré, Pour tous les éléments non modélisés, leurs masses sont calculées et réparties sur les noeuds.
Planification : Les processus de planification permettent l’élaboration du plan de management du projet. En outre ces processus identifient et définissent le contenu du projet, le coût du projet, et dressent l’échéancier des activités du projet. Au fur et à mesure de la découverte de nouvelles informations concernant le projet, des dépendances, des exigences, des risques, des opportunités, des hypothèses et des contraintes viendront s’ajouter ou se résoudre :
•Tache : est le point central de la planification opérationnelle. Tout le processus vis à s’assurer que chacune d’entre elles soit réalisées dans les meilleures conditions.
•Un jalon : est un évènement majeur repère dans le planning par une tache de durée nulle, les jalons limitent le début et la fin de chaque phase et servent de point de synchronisation. Sur les diagrammes de GANTT, les jalons sont représentés par des losanges.
•Un livrable : est tout résultat, document, mesurable, tangible ou vérifiable, qui résulte de l’achèvement d’une partie de projet ou du projet dans sa totalité.
CONCLUSION GENERALE
Ce projet de fin d’études nous a permis de mettre en exergue les connaissances théoriques acquises pendant la durée des études pour analyser et étudier un projet de bâtiment réel. Nous avons compris combien qu’il est important de bien analyser une structure avant de la calculer. L’analyse de la structure d’un ouvrage est une étape très importante qui permet de faire une bonne conception parasismique au moindre coût. L’objectif primordial étant bien sûr, la protection des vies humaines lors d’un séisme majeur. La surabondance des voiles dans une structure ne veut pas dire automatiquement, une bonne résistance, vis-à-vis des séismes, mais peut nuire à la stabilité de la structure, lorsque ces dernières sont mal placées. Le sol de fondation a une faible portance, par conséquent un radier général est la meilleure solution pour bien reprendre les charges transmises par la structure au sol. En utilisant le logiciel MS PROJECT l’étude de management de projet nous a permis de faire une planification qui nous conduira à l’atteinte des objectifs dans les délais et les couts préétablis. D’un point de vue personnel, ce projet nous a permis de mettre en application les outils que nous avons appris tout au long de notre formation tout en nous familiarisant avec le monde professionnel. En effet, nous avons pu être confrontés aux problématiques que peut rencontrer un ingénieur et les échanges que nous avons pu avoir avec des ingénieurs de structure qui ont été très enrichissants et nous motivent pour continuer dans cette voie.
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Table des matières
CHAPITRE 1: PRESENTATION DU PROJET
1.1. Histoire du béton armé
1.2. Introduction
1.3. Présentation de l’ouvrage
1.4. Description géométrique
1.5. Conception de l’ouvrage
1.5.1. Ossature
1.5.2. Plancher
1.5.3. Escaliers
1.5.4. Revêtement
1.5.5. La maçonnerie
1.5.6. Local d’ascenseur
1.5.7. Acrotères
1.5.8. Les fondations
1.6. Caractéristique des matériaux
1.6.1. Béton
1.-6.1.1. Résistance caractéristique à la compression
1.6.1.2. Résistance caractéristique à la traction
1.6.1.3. Les états limitent
1.6.1.4. Coefficient de poisson
1.6.1.5. Module de déformation longitudinale
1.6.2. Acier
1.6.2.1. Contrainte de calcul
1.6.3. Diagramme de déformation d’une section en béton arme
1.6.4. Contrainte ultime de cisaillement
1.7. Les sollicitations de calcul vis-à-vis les états limitent
1.8. Méthodes de calcul
1.9. Hypothèse de calcul
CHAPITRE 2 : PRE DIMENSIONNEMENT ET DESCENTE DES CHARGES
2.1. Introduction
2.2. Pré dimensionnement
2.2.1. Plancher
2.2.1.1 Plancher corps creux
2.2.1.2 Nervure
2.2.2. Les poutres
2.2.2.1 Poutre principal
2.2.2.2 Poutre Secondaire
2.2.2.3 Poutre palière
2.2.3. Les poteaux
2.2.4. Pré-dimensionnement des voiles de contreventement
2.2.5. Pré-dimensionnement des escaliers
2.2.6. Pré-dimensionnement de la rampe d’accès
2.3. Évaluation des charges et surcharges
2.3.1. Plancher terrasse inaccessible
2.3.2. Plancher étage courant (Habitation)
2.3.3. Plancher RDC (Commercial).
2.3.4. Plancher sous-sol
2.3.5. Escalier
2.3.6. Acrotère
2.4 Conclusion
CHAPITRE 3: ETUDE DES ELEMENTS SECONDAIRES.
3.1. Introduction
3.2.Étude du plancher
3.2.1. Calcul des poutrelles
3.2.1.1 Type de poutrelles
3.2.1.2 Détermination des efforts internes
3.2.1.3 Détermination des armatures des poutrelles
3.2.1.3.1. Ferraillage des poutrelles (20+5)
3.2.1.3.2. Vérification des contraintes
3.2.1.3.3. Vérification au cisaillement
3.2.1.3.4. Détermination des armatures transversales
3.2.1.3.5. Calcule de l’espacement
3.2.1.3.6. Vérification au glissement
3.2.1.3.7. Vérification de la flèche
3.2.1.3.8. Ancrage des armatures
3.2.1.4. Ferraillage de la dalle de compression
3.2.1.5. Dessin de ferraillage
3.3.Étude de la poutre palière
3.3.1 Diagrammes des moments et l’effort tranchant
3.3.2 Calcul du ferraillage
3.3.3. Vérification des contraintes du béton
3.3.4. Vérification au cisaillement
3.3.5. Détermination des armatures transversales
3.3.6. Calcule de l’espacement
3.3.7. Vérification de la flèche
3.3.8. Ancrage des armatures
3.4.Étude de l’escalier
3.4.1 Combinaison d’action
3.4.2 Diagrammes des moments et l’effort tranchant
3.4.3 Calcul du ferraillage
3.4.4. Vérification des contraintes du béton
3.4.5. Vérification au cisaillement
3.4.6. Vérification de la flèche
3.5.Étude de la rampe d’accès au sous-sol
3.5.1. Pré dimensionnement
3.5.2. Les charges
3.5.3. Les combinaisons
3.5.4. Calcul des moments fléchissant
3.5.5. Détermination du ferraillage
3.5.5.1. Ferraillage sens x-x
3.5.5.2. Ferraillage sens y-y
3.5.6. Section minimale
3.5.7. Effort tranchant max
3.5.8. Vérification à l’ELS
3.5.8.1. Vérification des contraintes
3.6. Étude de L’acrotère
3.6.1. Introduction
3.6.2. Poids propre de l’acrotère
3.6.3. Combinaisons des actions
3.6.4. Calcul de l’excentricité
3.6.5. Détermination du ferraillage
3.6.5.1. Moment de flexion fictif (Ma)
3.6.5.2. Moment réduit (μu)
3.6.5.3. Condition de non fragilité
3.6.5.4. Armature de répartition
3.6.5.5. Calcule d’espacement
3.6.5.6. Vérification des contraintes
3.6.5.7. La méthode des itérations successives
3.6.5.8. Calcul des contraintes
3.7. Ascenseur
3.7.1. Introduction
3.7.2. Etude de la dalle d’ascenseur
3.7.3. Charge limite
3.7.4. Détermination des sollicitations
3.7.5. Les moments appliqués à la dalle
3.7.6. Les moments retenus
3.7.7. Détermination du ferraillage de la dalle
3.7.8. Section minimale
3.7.9. Vérification des armatures transversales
3.7.10. Les moments appliqués à la dalle
3.7.11. Les moments retenus
3.7.12. Vérification des contraintes dans le béton
3.7.13. Vérification de la flèche
3.7.14. Conclusion
CHAPITRE 4 : ETUDE DYNAMIQUE
4.1. Etude dynamique de la structure.
4.1.1. Introduction
4.1.2. OBJECTIF DE L’ÉTUDE DYNAMIQUE
4.1.3. Présentation du programme sap2000
4.1.4. MODELISATION DE LA STRUCTURE
4.2. Méthodes de calculs
4.2.1. Méthode statique équivalente
4.2.1.1. Domaine d’application
4.2.2. Méthode d’analyse modale spectrale
4.2.3. Méthode d’analyse dynamique par accelérogrammes
4.3. Combinaison d’action
4.4. Détermination de la force sismique totale [V]
4.4.1. Coefficient d’accélération [A
4.4.2. Coefficient de comportement de la structure [R]
4.4.3Facteur de qualité [Q]
4.4.4Facteur de correction d’amortissement [ƞ]
4.4.5. Période [T1] et [T2] du site considérée
4.4.6. Facteur d’amplification dynamique [D]
4.5. Estimation de la période fondamentale de la structure
4.6. Les différentes variantes de disposition des voiles
4.7. Modélisation
4.8. Caractéristique géométrique et massique de la structure
4.9. Détermination de l’effort tranchant et de la force sismique de chaque niveau
4.10. Vérification du coefficient de comportement R
4.11. Détermination de la force sismique par la méthode statique équivalente
4.12. Résultante des forces sismiques de calcul
4.13. Vérification des déplacements
4.14. Justification vis à vis des renversements
4.15. Vérification de l’effet P-Δ
4.16. Les vérifications après le changement des sections des poteaux
4.17. Vérification du coefficient de comportement R
4.18. Résultante des forces sismiques de calcul
4.19. Vérification des déplacements
4.20. Justification vis à vis des renversements
4.21. Vérification de l’effet P-Δ
4.22. Conclusion
CHAPITRE 5 : ETUDE DES ELEMENTS STRUCTURAUX
5.1. INTRODUCTION
5.2. Les poteaux
5.2.1. Combinaisons des charges
5.2.2. Vérification spécifique sous sollicitations normales
5.2.3. Vérification spécifique sous sollicitations tangentes
5.2.4. Calcul le ferraillage longitudinal
5.2.4.1. Calcul de l’excentricité
5.2.4.2. Moment fictive (Ma)
5.2.4.3. Calcul des armatures transversales
5.3. Les poutres
5.3.1 Introduction
5.3.2. Combinaisons des charges
5.3.3. Recommandation du RPA99
5.3.4. Les résultats des sollicitations sont donnés par SAP2000
5.3.5. Poutre principale
5.3.5.1. Ferraillage longitudinale
5.3.5.2. Armatures minimales
5.3.5.3. Armatures maximales
5.3.5.4. Choix des Armatures
5.3.5.5. Vérification de l’effort tranchant
3.3.5.6. Vérification de la flèche
3.3.5.7. Détermination des armatures transversales
5.3.5.8. L’espacement des armatures transversales
5.3.5.9. La longueur minimale de recouvrement
5.3.6. Poutre secondaire
5.3.6.1. Ferraillage longitudinale
5.3.6.2. Armatures minimales
5.3.6.3. Armatures maximales
5.3.6.4. Choix des Armatures
5.3.6.5. Vérification de l’effort tranchant
5.3.6.6. Vérification de la flèche
5.3.6.7. Détermination des armatures transversales
5.3.6.8. L’espacement des armatures transversales
5.3.6.9. La longueur minimale de recouvrement
5.4. Les voiles
5.4.1. Introduction
5.4.2. Calcul des voiles
5.4.3. Détermination des sollicitations
5.4.4. Ferraillage longitudinale
5.4.5. Calcul des contraintes
5.4.6. Vérification des contraintes tangentielles
5.4.7. Diamètre max et Espacement
5.4.8. Calcul des armatures transversales
5.4.9. Conclusion
CHAPITRE 6 : ETUDE DE L’INFRASTRUCTURE
6.1. Introduction
6.2. Critère de choix
6.3. Choix de type de fondation
6.4. Hypothèses de calcul
6.5. Semelle isole
6.6. Dimensionnement des semelles filantes sous les voiles
6.7. Radier général
6.8. Pré dimensionnement
6.9. Vérification au poinçonnement
6.10. Débordement « D »
6.11. Vérification de la contrainte du sol
6.12. Vérification de la stabilité au renversement
6.13. Condition de résistance au cisaillement
6.14. Les différentes sollicitations
6.15. Ferraillage radier
6.15.1 la dalle
6.15.2 Vérification au cisaillement
6.15.3 Calcul de l’espacement
6.15.4. Calcul de Ferraillage de la nervure
6.15.5. Vérification au cisaillement
6.15.6. Calcul de l’espacement
6.16. Conclusion
CHAPITRE 7 : ETUDE ECONOMIQUE.
7.1. Introduction
7.2. Le management de projet
7.3. Objectif à atteindre
7.4. Cycle de vie
7.5. Planification
7.6. Types de systèmes d’élaboration
7.6.1. Avantage du système conception/construction
7.7. Mode de payement
7.7.1. Description du mode de payement au prix de revient majoré
7.8. Les différents intervenants dans le projet
7.9. Les ressource
7.9.1. Les ressources humaines
7.9.2. Les ressources matérielles et matériaux
7.10. Résultats obtenus
7.11. Diagramme de GANTT
7.12. Courbe S
7.13. Conclusion
CONCLUSION GENERAL
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUE
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