République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de L’Enseignement Supérieur
Et de la Recherche Scientifique
Université Mohammed Seddik Ben Yahia -Jijel Faculté des Sciences et Technologie Département Génie Civil et Hydraulique
Mémoire de Fin d’Etudes pour l’Obtention du Diplôme de Master Académique
Option : Structures
Thème
Présenté par :
Djoufelkit Fatima
Kimouche Soumia
Encadré par : enseignant M
r:Ayas HillalPromotion:2018
Etude d’un bâtiment administratif R+10étages avec 2Sous-sol contreventé par voiles-portiques
en béton armé
Remerciement
Avant tous, Nous remercions, notre Dieu qui a bien voulu nous donner la force pour effectuer le présent travail.
A nos familles : qui nous ont toujours encouragés et soutenus durant toutes nos études.
A notre promoteur Mr : H.Ayas pour ses conseils, ses aides, pour son large esprit et l’encouragement le long de de la préparation.
Un remercie spécial pour : Afaf, Amel, Meriem, Fadia, Donia, Manel, Mohamed et surtout l’architecte Karima.
Nous remercions tous les enseignants durant toute notre formation et les collègues de notre promotion qui nous ont accompagnés depuis 2018.
Nous adressons mes remerciements aux membres du jury d’a voir accepté d’examiner mon travail.
Enfin, nous remercions toutes les personnes qui nous ont conseillées, qui se sont simplement intéressées à ce travail, et aussi celles qui, nous l’espérons me par donneront de les avoir oubliées.
Soumia et Fatima
D
édicaceJ
e dédie ce modeste travail :A
mes chères parents qui ont toujours été là pour moi, et qui m’ont donné un magnifique modèle de labeur et de persévérance. J’espère qu’ils trouveront dans ce travail toute ma reconnaissance et tout mon amour.A mes sœurs et frères : Meriem, Khadija, Youcef et Amine.
A ma grande mère, mes tantes et mes oncles.
A chaque cousins, cousines et les petites : Basma , Douaa et Maram.
A mon binôme Fatima qui n’a pas cessé et m’encourager tout le temps.
A mes amies : Amel, Imène, Fatiha et Khadija.
A toute personne ayant contribuée de prés ou de loin à achever ce travail.
A toutes mes collègues de master 2 structure.
A toute la promotion de Génie Civil 2017/2018.Tout
en leurs Souhaitons un avenir plein de réussite.
Soumia
Dédicace
À ma mère
« Tu m’a donné la vie, la tendresse, et le courage pour réussir, tout ce que je peut t’offrir ne pourra exprimer l’amour et la reconnaissance que je te porte
En témoignage je t’offre ce modeste travail pour te remercier pour tes sacrifices et pour l’affection dont tu m’a toujours entourée »
A mon père
« L’épaule solide, l’œil attentif compressifs et la personne la plus digne de mon estime et de mon respect.
Aucune dédicace ne saurait exprimer mes sentiment, que dieu te préserve et te procure santé et longue vie. »
A mon frère YOUCEF, son épouse ASSIA et ses petites filles AFNANE et ANFEL A ma sœur MERIEM et son mari REDA et sa petite fille ZAKIA
À ma sœur HOURIA et son mari BESSAM et leurs enfants AYA ;MOUHAMED et SAFA
À ma sœur AMINA et son mari HAMID
À ma chère sœur KARIMA qui m’a soutenu et m’encourager A mon ami : FAWZI
A mon binôme Soumia qui n’a pas cessé et m’encourager tout le temps.
A mes chères amies : Messaouda ;Afef ;Amel et Maroua Merci à tous
FATIMA
SOMMAIRE
Introduction générale
Introduction générale………....1
Chapitre I : Présentation du projet et caractéristiques des matériaux I.1.1 Introduction: ……… ……….…2
I.1.2 Présentation de l’ouvrage :………..…….2
I.1.3 Les caractéristiques géométriques de la structure :……….…….2
I.1.4 Les données du site :………2
I .1.5 La régularité en plan et en élévation :……….3
I.1.6 Ossature et système constructif adopté :……….3
I.2 Caractéristique mécaniques des matériaux :………..5
I.2.1 Introduction :………5
I.2.2 Béton :………..5
I.2.3 L’acier :………..12
I.3 Conclusion :………..15
Chapitre II : Pré dimensionnement des éléments structuraux II.1 Introduction :………..16
II.2 Les planchers :……….16
II.2.1 Plancher à corps creux : ……….………..16
II.2.2 Plancher en dalles pleines :………..……….18
II.3 pré dimensionnement des poutres :……….………20
II.4 Pré dimensionnement du balcon :………21
II.5 Pré dimensionnement des voiles :………22
II.6 Pré dimensionnement d’escalier :………..………..24
II.7 Pré dimensionnement des poteaux :………..………..28
II.8 Évaluation des charges et surcharges : ………..……….29
II.8.1 Les planchers :………..29
II.8.2 Les balcons :……….30
II.8.3 Les murs :……….………31
II.8.4 Cloisons intérieures à doubles parois :………...………..32
II.8.5 Les escaliers ………32
II.9 Descente des charges :………..………..34
Chapitre III : calculs des éléments secondaires III.1 Introduction :………...………..67
III.2 Acrotère……….67
III.2.1 Introduction :……….……….67
III.2.2 Dimensions et modélisation de l’acrotère :……….68
III.2.3 Ferraillage de l’acrotère : ………..….……….68
III.2.4 Evaluation des sollicitations :……….69
III.2.5 Vérification au flambement :……….……….70
III.2.6 L’excentricité totale de calcul :………...70
III.2.7 Sollicitation majorées de ……….….………71
III.2.7.1 Etat limite ultime :……….…………..………..71
III.2.7.2 Etat limite de service :………..71
III.2.8.1 Calcul à L’ELU :………..…………71
III.2.8.2 Calcul à L’ELS :……….….…..73
III.2.8.3 Ferraillage minimal :………...……….…….74
III.2.8.4 Vérification des contraintes :………75
III.2.8.5 Vérification au cisaillement :……….…..76
III.2.8.6 Calcul des armatures de répartition :………...……….76 δf
III.2.9 Schéma de ferraillage :……….………….….77
III.3 plancher en dalle pleine :……….……78
III. 3.1 définition :……….……….….78
III.3.2 Étape de calcul :………...………...78
III.3.2.1 Etude de la dalle pleine étage courant :…………..………..79
III.3.2.2 Etude de la dalle pleine de la terrasse :……….………...88
III.4 Les balcons :……….….…..96
III.4.1. Introduction :……….…..96
III.4.2 Etude de balcon étage courant encastré sur trois cotés :………....…..96
III.4.2.1 Evaluation des charges : ……….. ..97
III.4.2.2 Sollicitation de calcul:……….…….….97
III.4.2.3 Calcul du Ferraillage :……….…….….99
III.4.2.4.Vérification :……….……..100
III.4.3 Etude d’un balcon terrasse encastré sur trois cotés :……….……104
III.4.3.1 Evaluation des charges :………...………..105
III.4.3.2 Sollicitation de calcul:………...………….….105
III.4.3.3. Calcul du Ferraillage :………...………….……107
III.4.3.4.Vérification :………..……….108
III.5 Escaliers………112
III.5.1 Définition :………..……….…..112
III.5.2 Calcul des escaliers :………...……….…..112
III.5.2.1 Escalier de type 1 :……….….112
III.5.2.1.1 Calcul des sollicitations :……….……….…112
III.5.2.1.2 Calcul des armatures :……….…..113
III.5.2.1.3 Vérification à l’ELU :………..……….…115
III.5.2.1.4 Vérification à ELS :……….….115
III.5.2.2 Etude de la poutre palière :……….127
III.5.2.2.1 Pré-dimensionnement : ………..……..…127
III.5.2.2.2 Calcul des sollicitations :………..…127
III.5.2.2. 3 Calcul des armatures longitudinal (flexion simple) ..………129
III.5.2.2.4 Vérification :……….………..…………130
III.5.2.2.5 Calcul des armatures longitudinales (à la torsion) :………...131
III.5.2.2.6 Schéma de ferraillage :……….……..133
III.5.2.3 Escalier de type 02.………...……….134
III.5.2.3.1 Calcul des sollicitations :……….………..134
III.5.2.3.2 Calcul des armatures :……….………135
III.5.2.3.3 Vérification à l’ELU :……….……….136
III.5.2.3.4 Vérification à ELS :……….136
III.5.2.4 L’ajout d’une poutre noyée :………..140
III.5.2.4 vérification :………..………...……….……142
III.5.2.5 Etude de la poutre noyée :………..……….…..146
III.5.2.5.1 Définition :………..…146
III.5.2.5.2 Evaluation de charge :……….………146
III.5.2.5.3 Calcul de ferraillage :……….……….147
III.5.2.5.4 Calcul des armatures transversales :………... 148
III.5.2.5.5 Vérification de la contrainte admissible :………148
III.5.3.Etude de la poutre palière ………149
III.5.3.1.Pré-dimensionnement ……….………..149
III.5.3.2.Calcul des sollicitations ……….…..………..150
III.5.3.3 Vérification de la contrainte admissible………..151
Chapitre IV : Etude au vent IV.1 Introduction :;………..……157
IV.2 Application de RNV 99 : ………157
IV.2. 1 Détermination de coefficient dynamique Cd :………..158
IV.2.2 Détermination de la pression dynamique de vent qdyn :………158
IV.2.3 Détermination de coefficient d’exposition Ce :……….…159
IV.2.4 Détermination des coefficients de pression extérieure Cpe :……….…....161
IV.2.4.1 Parois verticales……….…..…161
IV.2.4.2 Toitures plates :……….………..164
IV.2.5 Détermination du coefficient de pression nette Cp: ………166
IV.2.6 Détermination des coefficients de pression intérieure Cpi : ………..……...166
IV.2.7. Calcul de la pression due au vent :………..……..168
IV.2.8. Calcul des forces de frottement 𝑓fr:………..169
IV.2.9. Détermination de la force résultante :……….…..170
IV.3. Conclusion :………...……….….171
Chapitre V : Etude dynamique de la structure V.1. Introduction ..……… ………...………...172
V.2. L'objectif de l'étude dynamique :……… ………....…...173
V.3. Choix de la méthode de calcul :……….…...173
V.3.1. Méthode statique équivalente : ……….….173
V.3.1.1. Principe de la méthode :……….…….…173
V.3.1.2. Modélisation :………...….…..173
V.3.1.3. Condition d’application de la méthode statique équivalente:……….…174
V.3.2. Méthode d’analyse modale spectrale :………...174
V.3.2.1. Principe de la méthode : ………..………….….174
V.3.2.2. Modélisation :……….…….174
V.3.2.3. Domaine d’application :……….……….…175
V.3.3. Méthode d’analyse dynamique par accélélogramme :………...175
V.3.4. Choix de la méthode de calcul pour notre structure : ………….………..176
V.4. Classification de l’ouvrage selon le RPA 99 version 2003 :………..…..176
V.4.1. Classification des zones sismiques :………..176
V.4.2. Classification de l’ouvrage :………..176
V.5. La modélisation de la structure : V.5.1. Présentation du logiciel ETABS 9.7.0 : ………179
V.5.2. Pourquoi l’ETABS ? ……….……179
V.5.3. Démarches de modélisation de notre structure :………..………….180
V.5.4. Modélisation des éléments structuraux :………....………180
V.5.5. Modélisation de la masse :………180
V.5.6. Nombre de mode à considérer :……….180
V.6. L’analyse dynamique de la structure par ETABS :………..……180
V.6.1. Spectre de réponse de calcule………..…………...….180
V.6.2. Disposition des voiles :………..…..…..…181
V.6.3. Résultat de calcul modal :……….…...182
V.6.4. Caractéristiques de la structure :………...………...185
V.6.5. Justification de l’interaction portiques voiles :…..………..…..…188
V.6.6. Vérifications réglementaires :……….…..188
V.7. Modélisation par brochette : ……….…….…..190
V.8. Conclusion :………..199
Chapitre VI : Ferraillage des éléments de contreventement VI.1 Introduction………..200
VI.2 Ferraillage des portiques……….…….……….200
VI.2-1 Ferraillage des poutres ……….……….200
VI.2.2 Ferraillage des poutres principales (30x55)……… .……….201
VI.2.3 Ferraillage des poutres secondaire (30x55)………..………..205
VI.2.2 Ferraillage des poteaux………...211
VI.2.2.1 Introduction……….211
VI.2.2.2 Combinaison de ferraillage des Poteaux ………211
VI.2.2.3 Recommandation du RPA99/version 2003 ………212
VI.4.Le ferraillage des voiles……….223
VI.4.1 Introduction ………...223
VI.4.2 Prescriptions imposées par le RPA 99/version2003 ……….223
VI.4.3. Ferraillage vertical ………224
VI .4.4. Etudes des sections ………..224
VI.4.5 Calcul de ferraillage voiles ……….…..227
VI.4.6 Vérification de la résistance au cisaillement………..232
Chapitre VII : Etude de l’infrastructure
VII.1. Introduction ……….………237
VII.2. Choix du type des fondations ……….237
VII .3 Radier général ……….….240
VII. 3.1. Pré dimensionnement du radier ……….…..240
VII.3.2 Calcul du D (débordement du radier) ……….…..242
VII. 3.3. Le choix final ……….…..242
VII.3.4 Vérification du radier ………...242
VII.3.5 Caractéristiques géométriques du radier ………...243
VII.3.6 Vérification de la stabilité du radier ……….…....244
VII.3.7. Diagramme trapézoïdal des contraintes ……….………..245
VII.3.8. Vérification de la compression sous (G+Q+E)……….…....245
VII.4 Ferraillage du radier ……….……...246
VII.4.1 Dalle de radier ……….….…...246
VII.4.2 Etude de débord du radier……….….…...250
VII.4.3 Ferraillage de la nervure ……….………....…..252
VII.4.3.1 ferraillage longitudinal ………...…252
VII.4.3.2 Les armatures transversales ………..….255
VII.5 Etude du voile périphérique………...257
VII.5.1 Introduction ……….……....257
VII.5.2 Pré-dimensionnement ………...257
VII.5.3 Détermination des sollicitations………... 258
VII.5.4 Ferraillage du voile périphérique ……….…...258
VII.5.5 Vérification ……….260
Conclusion générale
Conclusion générale ………..…262Liste des tableaux
Chapitre I : Présentation du projet et caractéristiques des matériaux
Tableau I.1 Caractéristiques mécaniques des aciers.……….……….…13
Chapitre II : Pré dimensionnement des éléments structuraux Tableau II.1 Charge permanente due au plancher terrasse (dalles pleines)………...….…….30
Tableau II.2 Charge permanente due au plancher étage ( dalles pleines)………...30
Tableau II.3 Charge permanente due au balcon terrasse……….30
Tableau II.4 Charge permanente due au balcon étage………31
Tableau II.5 Charge permanente due aux murs extérieurs……….31
Tableau.II.6 Charge permanente due aux cloisons……….….31
Tableau II.7 Charge permanente due aux cloisons intérieures à doubles parois…...………32
Tableau II.8 Charge permanente due aux paliers………32
Tableau II.9 Charge permanente due aux paillasses………...………32
Tableau II.10 Charge permanente due aux paillasses………33
Tableau II.11 Charge permanente due aux paillasses……….…33
Tableau II.12 Charge permanente due aux paillasses……….…34
Tableau II.13 Charge permanente due aux paillasses……….……34
Tableau II.14 Descente des charges pour poteau d’angle……….…….43
Tableau II.15 Descente des charges pour poteau d’intermédiaire……….……48
Tableau II.16 Descente des charges pour poteau centrale ……….……53
Tableau II.17 la variation de section de poteau d’angle………..…54
Tableau II.18 la variation de section de poteau intermédiaire……….…..….55
Tableau II.19 la variation de section de poteau centrale………...…..56
Tableau II.20 Descente des charges pour poteau d’angle………..…..…...59
Tableau II.21 Descente des charges pour poteau d’intermédiaire………..…….62
Tableau II.22 Descente des charges pour poteau centrale………...65
Tableau II.23 la variation de section de poteau d’angle………...…..65
Tableau II.24 la variation de section de poteau intermédiaire………....65
Tableau II.25 la variation de section de poteau centrale……….……...66
Chapitre III : calculs des éléments secondaires Tableau III.1 Evaluation des sollicitations……….……….…70
Tableau.III.2 Résultats de ferraillage………..…...81
Tableau III.3 Vérification des contraintes à l’ELS………..…..83
Tableau III.4 Résultats de ferraillage……….…...…..90
Tableau III.5 Vérification des contraintes à l’ELS……….……91
Tableau III.6 laissons de balcon étage courant………..……96
Tableau III.7 les résultats des efforts a l’ELU………98
Tableau.III.8 les résultats des efforts a l’ELS………..………..99
Tableau III.9 Résultats du ferraillage de balcon………...…………100
Tableau III.10 Vérification des contraintes à l’ELS ………..…..102
Tableau III.11 laissons de balcon terrasse………....104
Tableau III.12 les résultats des efforts a l’ELU ………..…106
Tableau III.13 les résultats des efforts a l’ELS………107
Tableau III.14 Résultats du ferraillage de balcon……….108
Tableau III.15 Vérification des contraintes à l’ELS ………110
Tableau III.16 combinaison des charges……….…..113
Tableau III.17 Les sollicitations de calcul……….…..113
Tableau .18 Différents coefficients pour le calcul de ferraillage………..……...114
Tableau .19 Résultats du calcul du ferraillage de l’escalier………..…...114
Tableau ..20 Différents coefficients pour le calcul de la flèche………..…….117
Tableau III.21 Charge permanente due aux paliers………..…..119
Tableau III.22 Charge permanente due aux paillasses………..…..120
Tableau III. 23 combinaison des charges……….…120
Tableau.III.24 Les sollicitations de calcul………..121
Tableau..25 Différents coefficients pour le calcul de ferraillage………121
Tableau..26 Résultats du calcul du ferraillage de l’escalier………122
Tableau .27 Différents coefficients pour le calcul de la flèche……….125
Tableau .28 Résultats du calcul du ferraillage de poutre palier……….…….129
Tableau III.29 combinaison des charges………...……134
Tableau III.30 Les sollicitations de calcul……….…....….135
Tableau . 31 Différents coefficients pour le calcul de ferraillage………..….135
Tableau .32 Résultats du calcul du ferraillage de l’escalier………....136
Tableau .33 Différents coefficients pour le calcul de la flèche……….….138
Tableau. III.34 combinaison des charges………...…141
Tableau .III.35 Les sollicitations de calcul………....141
Tableau.. 36 Différents coefficients pour le calcul de ferraillage………..141
Tableau .37 Résultats du calcul du ferraillage de l’escalier………..…142
Tableau . 38 Différents coefficients pour le calcul de la flèche………..…..145
Tableau III.39 Ferraillage de la poutre noyée……….….147
Tableau III.40 Vérification de ferraillage de la poutre noyée……….….148
Tableau III.41 Résultats de calcul de ferraillage de la poutre palière………..……151
Chapitre IV : Etude au vent Tableau IV.1 définition des catégories de terrain………160
Tableau IV.2 Valeurs de Cr et Ce et de qdyn Selon la hauteur Z………..161
Tableau IV.3 Coefficients de pression extérieure des parois verticales(X-X)……….163
Tableau IV.4 Coefficients de pression extérieure des parois Verticales sens (Y-Y)……..163
Tableau IV.5 Les coefficients de pression externe de la toiture………..165
Tableau IV.6 Coefficient de pression de vent pour Cpi = 0.8………...………166
Tableau IV.7 Coefficient de pression de vent pour Cpi = -0.5………....……167
Tableau IV.8 Coefficient de pression de vent pour Cpi = 0.8………..….167
Tableau IV.9 Coefficient de pression de vent pour Cpi = -0.5……….167
Tableau IV.10 Calcul de pression due au vent pour Cpi = 0.8 suivent sens (x-x)……...…168
Tableau IV.11 Calcul de pression due au vent pour Cpi = 0.8 suivent sens (y-y)……..…168
Tableau IV.12 Calcul de pression due au vent pour Cpi = -0.5 suivant sens (x-x)…..…...168
Tableau IV.13 Calcul de pression due au vent pour Cpi = -0.5 suivant sens (y-y)…...…..169
Tableau IV.14 Force résultante……….………..171
Chapitre V : Etude dynamique de la structure
Tableau V.1 Coefficient d’accélération de zone A……….…..177
Tableau V.2 Classification de la structure selon le système de contreventement…….….177
Tableau V.3 Classification de l’ouvrage selon RPA version 2003……….….178
Tableau V.4 pénalité 𝑃𝑞 en fonction des critères de qualités………..….178
Tableau V.5 Périodes et participation massique………..……183
Tableau V.6 période fondamental de la structure……….185
Tableau V.7 Poids de chaque niveau………....186
Tableau V.8 valeur de centre (masse+ rigidité) et l’excentricité (théorique+accidentelle) ….………...187
Tableau V.9 Le pourcentage de l’effort sismique des voiles………188
Tableau V.10 facteur d’amplification dynamique moyen « D »………..……189
Tableau V.11 résumé de résultats de la méthode statique équivalent………..…189
Tableau V.12 résumé de résultats………..…...190
Tableau V.13 La distribution de l’effort sismique selon la hauteur suivant X………191
Tableau V.14 La distribution de l’effort sismique selon la hauteur suivant Y……….192
Tableau V.15 La distribution de l’effort tranchant selon la hauteur……….…193
Tableau V.16 La stabilité au renversement………...195
Tableau V .17 Vérification des déplacements inter- étages sens X-X……….…….196
Tableau.V.18 Vérification des déplacements inter- étages sens Y-Y………..…...196
Tableau.V.19 Justification vis-à-vis de l’effet P-Δ sens X-X………..…....197
Tableau.V.20 Justification vis-à-vis de l’effet P-Δ sens Y-Y………..198
Chapitre VI : Ferraillage des éléments de contreventement Tableau VI.1 Résumée de résultats ………..201
Tableau VI.2 Les moments maximaux 30/55. ………202
Tableau V1. 3 Calcul du ferraillage des poutres principales ………202
Tableau VI.4 Les moments maximaux 30/55……….…….206
Tableau VI.5 Calcul du ferraillage des poutres secondaires………..….…..206
Tableau VI.6 Les sollicitations dues aux poteaux………...….….213
Tableau VI.7 Résultats de ferraillage des poteaux………..….….214
Tableau VI.8 Résultats de vérification de ferraillage des poteaux……….…..…215
Tableau VI.9 Vérification selon BAEL………..…………..…..…216
Tableau VI.10 Vérification selon RPA………..…....217
Tableau VI.11 Les armatures transversales des poteaux………..…218
Tableau VI .12 Longueur de recouvrement……….………..219
Tableau VI.13 Vérification des contraintes à l'ELS………..219
Tableau VI.14.1 Résumé des résultats de ferraillage vertical de voile longitudinal……….229
Tableau VI.14.2 Résumé des résultats de ferraillage vertical de voile longitudinal……....230
Tableau VI.15.1 Résumé des résultats de ferraillage vertical de voile transversal……..…231
Tableau VI.15.2 Résumé des résultats de ferraillage vertical de voile transversal………..232
Tableau VI.16 Vérification de la contrainte de cisaillement………233
Tableau VI.17 ferraillage horizontal des voiles………234
Chapitre VII : Etude de l’infrastructure Tableau VII.1 Les surfaces des semelles revenant à chaque poteau………238
Tableau VII.2 : Les surfaces des semelles revenantes à chaque voile………...239
Tableau VII.3 Stabilité du radier……….….245
Tableau VII.4 Calcul des contraintes………245
Tableau VII.5 Vérification sous G+Q+E………..246
Tableau VII.6 Moments à l’ELU……….…247
Tableau VII.7 Moments à l’ELS………..….247
Tableau VII.8 Ferraillage à l’ELU………...….248
Tableau VII.9 Vérification des contraintes à l’ELS………..…249
Tableau VII.10 Ferraillage à l’ELS………..…250
Tableau VII.11 Vérification de débord de radier à l’ELS………251
Tableau VII.12 Ferraillage de nervure à l’ELU………..…..254
Tableau VII.13 Vérification des contraintes à l’ELS………...….254
Tableau VII.14 Ferraillage de nervure à l’ELS………..…..255
Tableau VI.15 Ferraillage des voiles périphériques à l’ELS………...….260
Liste des figures
Chapitre I : Présentation du projet et caractéristiques des matériaux
Figure I.1 Briques creuses……….……4
Figure I.2 Evolution de la résistance du béton fcj en fonction de l’âge du béton..…….…..7
Figure .I. 3 Evolution de la résistance du béton à la traction ftj en fonction de celle à la compression fcj……….8
Figure I.4 Diagramme Déformation-Contrainte du béton………12
Figure I.5 Diagramme contrainte-déformation de l’acier à état l’ELU ………...13
Chapitre II : Pré dimensionnement des éléments structuraux Figure II.1 Schéma descriptif d’une dalle à corps creux………...…….17
Figure.II.2 Dimension d’un panneau de dalle……….………18
Figure II.3 Panneau de dalle……….……..18
Figure II.4 Section des poutres……….…...…20
Figure II.5 Dimension des poutres transversales et longitudinales………..…….21
Figure II.6 Dimensions du balcon………..22
Figure II.7 Coupes de voile en élévation………23
Figure II.8 Coupe de voile en plan………..23
Figure II.9 Composition d’un escalier………...24
Figure II.10 Les sections entourées par le poteau d’angle au RDC……….…..36
Figure II.11 Les sections entourées par le poteau d’angle à l’étage courant……….…37
Figure II.12 Les sections entourées par le poteau intermédiaire à l’étage courant………….43
Figure II.13 Les sections entourées par le poteau central à l’étage courant………48
Figure II.14 Les sections entourées par le poteau d’angle………..57
Figure II.15 Les sections entourées par le poteau intermédiaire……….60
Figure II.16 Les sections entourées par le poteau central………62
Chapitre III : calculs des éléments secondaires
Figure III.1 Schéma descriptif de l’acrotère………..…….68
Figure III.2 Coupe transversal de l’acrotère………..……..68
Figure III.3 Coupes transversales de l’acrotère………..……72
Figure III.4 Schémas de ferraillage de l’acrotère……….77
Figure III.5 Distribution des moments sur les panneaux……….79
Figure III.6 Dalle pleine étage courant……….…….79
Figure III.7 Ferraillage du plancher à dalle pleine d’étage courant………..87
Figure III.8 Dalle pleine de la terrasse………..88
Figure III.9 Ferraillage du plancher terrasse à dalle pleine………95
Figure III.10 Dimensions du balcon étage courant ………96
Figure III.11 Schéma socotec de balcon encastrés sur trois côté……….…….97
Figure III.12 Balcon étage courant par logiciel socotec ………..……97
Figure III.13 Ferraillage du balcon encastré sur trois côté……….…….103
Figure III.14 Ferraillage d’une bande de 1 m du balcon……….……103
Figure III.15 Dimensions du balcon terrasse……….……..104
Figure III.16 Schéma par Socotec de balcon encastrés sur trois côté ……….………105
Figure III.17 Balcon terrasse par logiciel socotec ……….…….105
Figure III.18 Ferraillage du balcon encastré sur trois côté……….…….111
Figure III.19 Ferraillage d’une bande de 1 m du balcon……….………111
Figure III.20 Représentation de volé de l’escalier type 1 ………112
Figure III.21 Schéma statique de l’escalier type 1………...112
Figure .22 La charge équivalente……….….113
Figure .23 La Poutre palière type 1………127
Figure .24 Section creuse……….131
Figure ..25 Ferraillage de la poutre palière. ………..133
Figure .26 Ferraillage de l’escalier type 1………..……133
Figure III.27 Représentation de volé de l’escalier type 2 ………...……..134 Figure III.28 Schéma statique de l’escalier type 2………..……..134 Figure .29 La charge équivalente………..…….…….135 Figure III.30 Représentation de volé de l’escalier type 2 ……….………140 Figure III .31 Schéma statique de l’escalier………..140 Figure.32 La charge équivalente………..………141 Figure III.33 Ferraillage poutre noyée………...148 Figure III.34 Vue en élévation de la poutre brisée……….…..149 Figure.III.35 La charge sur la poutre palière à ELU……….…150 Figure III.36 Ferraillage de la poutre palière ……….……..155 Figure III. 37 Ferraillage de l’escaliers type 2 ……….156
Chapitre IV : Etude au vent
Figure IV.1 Action de vent………157 Figure IV.2 Répartition de la pression dynamique……….………..159 Figure IV.3 légende pour les parois verticales……….…..162 Figure IV.4 La répartition du vent sur les parois verticales dans le sens (X-X)………...163 Figure IV.5 La répartition du vent sur les parois verticales dans le sens (y-y)……….…164 Figure IV.6 Les toitures plates………164 Figure IV.7 La distribution de Cpesur la toiture sens xx………..……..165 Figure IV.8 La distribution de Cpesur la toiture sens yy……….…………166 Figure IV.9 Force résultante R……….170
Chapitre V : Etude dynamique de la structure
Figure V.1. Vue en 3D de la structure……….……..172 Figure V.2 Spectre de réponse………...…181 Figure V.3 La disposition du voile proposé……….…....….182 Figure V.4 1𝑒𝑟 mode de vibration(translation suivant Y)………183
Figure V.5 2𝑒𝑚𝑒 mode de vibration (translation suivant X) ………184 Figure V.6 3𝑒𝑚𝑒 mode de vibration (rotation selon Z)……….……184 Figure V.7 Distribution de l'effort sismique selon la hauteur……….….…192 Figure V.8 Distribution de l'effort tranchant selon la hauteur……….………194 Figure V.9 Déplacement horizontal dans les deux sens……….………..199
Chapitre VI : Ferraillage des éléments de contreventement
Figure VI .1 schéma de la poutre principale……….201 Figure VI.2 schéma de la poutre secondaire ……….206 Figure VI.3 ferraillage des poutres en appuie………...210 Figure VI.4 ferraillage des poutres en travée ………...210 Figure VI.5 schéma des Combinaisons de ferraillage des Poteaux……….….……211 Figure VI.6 ferraillage de poteau (80 ×80)………..…..220 Figure VI.7 ferraillage de poteau (70 ×70)……….…..….220 Figure VI.8 ferraillage de poteau (60 ×60)……….……..221 Figure VI.9 ferraillage de poteau (50 ×50)……….…..221 Figure VI.10 ferraillage de poteau (40 ×40)……….……222 Figure VI.11 ferraillage de poteau (30 ×30)……….222 Figure VI.12 Section transversale de voile ……….….223 Figure VI.13 Section partiellement comprimée……….……...225 Figure VI.14 Section partiellement comprimée………...226 Figure VI.15 Section entièrement tendue ………...226 Figure VI.16 ferraillage de voile VX2……….235 Figure VI.17 ferraillage de voile VY2……….235 Figure VI.18 ferraillage de voile VY3……….235 Figure VI.19 ferraillage de voile VX6……….235
Figure VI.20 ferraillage de voile VY8………...236 Figure VI.21 ferraillage de voile VX9……….…..236 Figure VI.22 ferraillage de voile VY10……….….236
Chapitre VII : Etude de l’infrastructure
Figure VII.1 Schéma du radier………..…..…..240 Figure VII. 2 La surface totale du radier……….…...242 Figure VII.3 Schéma du radier……….….243 Figure VII.4 Ferraillage de la dalle du radier (Travée + appuie)……….…..250 Figure VII.5 Présentation schématique du débord……….………….….……250 Figure VII.6 Diagramme des moments fléchissant sens XX à ELU………...….252 FigureVII.7 Diagramme des moments fléchissant sens XX à ELS………..…252 Figure VII.8 Diagramme des moments fléchissant sens YY à ELU………253 Figure VII.9 Diagramme des moments fléchissant sens YY à ELS..……….………..253 Figure VII. 10 Ferraillage de nervure sens XX………..…….….…256 Figure VII. 11 Ferraillage de nervure sens YY………..….….256 Figure VII. 12 Ferraillage de nervure……….…..257 Figure VII.13 Les schémas de ferraillage de voile périphérique………..…261
صخلم :
اذه عورشملا وه
ةرابع نع ةسارد ةلصفم ةرامعل ةنوكم نم ضرلأا تحت نيقباط و يضرأ قباطو
رشع
ةيولع قباوط .رئازجلا ةيلاو يف يرادلإا للاغتسلال
تلمتشا ةساردلا ىلع ةعبس رواحم :
• .عورشملل ماعلا فصولاب أدبي :لولأا ءزجلا
• لك ةلومحو داوملا صئاصخل ضرع عم هل ةنوكملا رصانعلل ةيلولأا داعبلأا ءاطعإ :يناثلا ءزجلا
.رصنع
• .ةيانبلل ةيوناثلا رصانعلا ةسارد ىلإ فدهي :ثلاثلا ءزجلا
• .حايرلا ريثأت ةسارد نمضتي :عبارلا ءزجلا
• رب مادختساب بوساحلا ةطساوب ةيانبلل ةيكيمانيدلا ةساردلا :سماخلا ءزجلا ( جمان
(ETABS .
• .ةيانبلل ةمواقملا ءازجلأا ةسارد لمشي :سداسلا ءزجلا
• .تايساسلأا ةسارد :عباسلا ءزجلا
تاملكلا ةيحاتفملا
،ةناسرخلا ،ةرامعلا: ETABS,SAP2000, Socotec, , RPA 99/2003,BAEL91
Résumé :
Ce projet présente une étude détaillée d’un bâtiment de forme irrégulière à usage administration constitué, deux sous-sols +un rez de chaussée + 10 étages, implanté dans la wilaya de Alger. Cette étude se compose de sept parties.
• la première entame la description générale du projet avec une présentation de caractéristiques des matériaux
• la deuxième partie : le pré dimensionnement de la structure et ensuite la descente des charges.
• la troisième partie : à pour l’objectif d’étudie l’élément secondaires
• la partie quatre : l’étude de vent
• la partie Cinque : c’est l’étude dynamique la structure (par logiciel ETABS) pour déterminer les différentes sollicitations dues aux chargements (charges permanentes, charge d’exploitation et charge sismique).
• la partie sixième : c’est l’étude des élément résistants de la structure (poteaux, poutres, voiles)
• Enfin : l’étude de l’infrastructure et cette partie est comme une partie de recherche à l’étude des pieux
Mots clés : bâtiment, béton, ETABS, SAP2000, Socotec, RPA 99/2003, BAEL91.
Summary:
This project presents a detailed study of an irregular shaped building for administration use constituted, two basements + a ground floor + 10 floors, located in the wilaya of Algiers. This study consists of seven parts.
• the first begins the general description of the project with a presentation of the characteristics of the materials
• the second part: the pre-dimensioning of the structure and then the descent of the loads.
• the third part: to for the purpose of studying the secondary element
• part four: the study of wind
• the Cinque part: this is the dynamic structure study (using ETABS software) to determine the various loads due to loads (permanent loads, operating load and seismic load).
• the sixth part: it is the study of the resistant elements of the structure (posts, beams, veils)
• Finally: the study of the infrastructure and this part is like a part of research to the study of the piles
Keywords: building, concrete, ETABS, SAP2000, Socotec, RPA 99/2003, BAEL91
Notations :
A : coefficient d’accélération de zone Aa : section d’armature en appui Al : section d’armature longitudinale
Amin : section d’armature minimale déterminée par les règlements Ar : section d’armature de répartition
Aser : section d’armature d’état limite de service At : section d’armature de travée ou transversale
Au : section d’armature d’état limite ultime de résistance Ax : section d’armature du sens x-x
Ay : section d’armature du sens y-y A’ : section d’armature comprimée
A1 : section de l’armature la plus tendue ou la moins comprimée A2 : section de l’armature la moins tendue ou la plus comprimée Br : section réduite du béton
Cp : facteur de force horizontale Cs : coefficient de sécurité Cr : charge de rupture
D : coefficient d’amplification dynamique E : module de déformation longitudinale
Eij : module de déformation longitudinale instantanée Eiv : module de déformation longitudinale différée G : action permanente
H : hauteur
HA : armature à haute adhérence I : moment d’inertie
J : action permanente avent mise en place des cloisons L : longueur
Le : longueur en élévation Lp : longueur en plan M : moment fléchissant
Ma : moment fléchissant en appui Md : moment fléchissant de la droite
Me : masse du câble ; moment au centre de la section Mf : moment fléchissant totale
Mj : moment fléchissant sous charge permanente avant mise en place des cloisons Ml : masse linéaire
Mser : moment fléchissant d’état limite de service Mt : moment fléchissant de travée
Mu : moment fléchissant d’état limite ultime de résistance Mx : moment fléchissant du sens x-x
My : moment fléchissant du sens y-y
M0 : moment de flexion d’une poutre simplement appuyée
M33 : moment suivant le sens 3-3 N : effort normal
Nser : effort normal d’état limite de service
Nu : effort normal d’état limite ultime de résistance P : poids propre
Pr : poids propre du radier
Q : action variable quelconque ; facteur de qualité R : rayon ; coefficient de comportement de la structure S : surface
Sr : surface du radier T : effort tranchant
Tx : période fondamentale dans le sens x-x Ty : période fondamentale dans le sens y-y U :périmètre
Uc : périmètre du contour
V : action sismique ; effort horizontal Vt : effort sismique à la base de la structure W :Action dues au vent.
W : poids total de la structure
Wp : poids de l’élément en considération.
a : longueur ; distance ; dimension b : largeur
b0 : largeur de la nervure b1 : largeur de poteau c : enrobage
d : hauteur utile ;
e : excentricité ; espacement ea : excentricité additionnelle f : flèche
fc : contrainte caractéristique du béton à la compression fe : limite élastique d’acier
ft : contrainte caractéristique du béton à la traction g : giron de la marche
h : hauteur
hc : hauteur du corps creux hd : hauteur de la dalle he : hauteur libre
hmoy : hauteur moyenne ht : hauteur totale
h’ : hauteur de la zone nodale h1 : hauteur du poteau
i : rayon de giration j : nombre des jours l : longueur ; distance lf : longueur de flambement
lx : la petite dimension du panneau de la dalle ly : la grande dimension du panneau de la dalle l’ : longueur de la zone nodale
l0 : longueur libre
qb : charge linéaire induite par les marches qeq : charge linéaire équivalente
ql : charge linéaire
qser : charge linéaire d’état limite de service
qu : charge linéaire d’état limite ultime de résistance qP : charge linéaire du palier
s : espacement
t : espacement ; période x : abscisse
y : ordonnée
y1 : ordonnée du centre de gravité de la section homogène
: Angle, coefficient sans dimension
: Coefficient partiel de sécurité, rapport des moments
: Coefficient sans dimension, coefficient de pondération
: Coefficient de réponse
: Coefficient de fissuration relatif, facteur de correction d’amortissement
: Déviation angulaire, coefficient sans dimension, coefficient globale dépendant du type de construction
: Élancement mécanique d’un élément comprimé, coefficient sans dimension, rapport des dimensions
: Moment réduit
: Coefficient de poisson
: Rapport de deux dimensions
: contrainte de béton ou d’acier
: Contrainte tangentielle ou de cisaillement
: Coefficient de pondération
: Pourcentage d’amortissement critique
: Coefficient de réduction, espacement des armatures transversales, déplacement
: Sommation
: Diamètre d’armature transversale ou treillis soudés
INTRODUCTION
GENERALE
Introduction Générale 2018
-1- Université Mohammed Seddik Ben Yahia -jijel-
Introduction générale :
Tout comme d’autres catastrophes naturelles, les séismes sont des phénomènes complexe et fortement endommageant, ils ont des manifestations spectaculaires et dévastatrices. Le phénomène sismique est toujours le souci de l’ingénieur en génie civil car il est difficile d’apprécier le risque sismique tant la prévision est incertaine et leurs apparitions aléatoires.
On ne connait les phénomènes sismiques que de manière imparfaite et seuls des séismes majeurs incitent la population à une prise de conscience générale. A cet effet l’ingénieur en génie civil est censé concevoir des édifices de manière à faire face à ce phénomène (construction parasismique), il doit en outre tenir compte de différents facteurs tels que l’économie, l’esthétique, la résistance et surtout sécurité.
Dans l’analyse et le dimensionnement des structures, l’ingénieur doit appliquer le règlement afin d’assurer le bon fonctionnement de l’ouvrage, son choix du système de contreventement dépend de certaines considérations à savoir la catégorie du site, la hauteur et l’usage de la construction ainsi que les contraintes architecturales.
Le projet qui nous a été confié dans la cadre de la préparation de notre projet de fin d’étude porte sur l’étude d’un bâtiment (R+10+2sous-sol) à usage d’administration. Il est contreventé par un système mixte (voiles portiques) étant donné qu’il est situé en zone III et qu’il dépasse les 14 mètres de hauteur.
Les calcules ont été menés en respectant les différents codes de calcul et de conception des structures de génie civil, notamment CBA93, BAEL91, RPA99 version 2003 et les différents DTR.
Pour cela, nous allons suivre les démarches décrites sur le plan de travail qui est le suivant :
La présentation du projet et les principes de calcul vis-à-vis des règlements est donnée au premier chapitre.
Le dimensionnement des éléments du bâtiments au deuxième chapitre.
Le calcul des éléments secondaires tels que les planchers, les escaliers, l’acrotère, les dalles pleines et l’ascenseur au troisième chapitre.
Au chapitre quatre, l’étude dynamique est faite en utilisant le logiciel SAP 2000.
Le calcul de ferraillage des éléments structuraux dans le chapitre cinq.
Dans le sixième chapitre l’étude des fondations a été menée.
CHAPITRE I
PRESENTATION DE PROJET ET
CARACTERISTIQUE
DES MATERIAUX
Chapitre I :Présentation de projet et caractéristique des matériaux 2018
- 2 - Université Mohammed Seddik Ben Yahia -jijel- I.1.1 Introduction:
L'étude de ce projet comprend la partie conception des éléments tels que, fondations, poteaux, poutres, voiles, planchers et le calcul des éléments secondaires (escalier, acrotère,
…) ainsi que l'étude dynamique de la structure, qui permet d'évaluer son comportement lors d'un séisme. Le calcul sera fait conformément aux Règles Parasismiques Algériennes (RPA99version2003) et aux règles de béton armé en vigueur (BAEL91, CBA 93) et moyennant le logiciel de calcul (SAP2000 Version08, ETABS, Socotec ….. ).
I.1.2 Présentation de l’ouvrage :
Dans le cadre de ce projet de fin d’étude, nous avons procédé au calcul d’un bâtiment (RDC+10 étages + deux sous-sol). Les deux sous-sols sont des parkings, le rez de chaussée et les dix étages sont réservés pour l’administration. Le bâtiment est implanté dans la wilaya d’ALGER qui est classée en Zone de sismicité (ZONE III) selon RPA99/version 2003.
I.1.3 Les caractéristiques géométriques de la structure :
Les dimensions en plan du bâtiment a la base sont répertories comme suit :
Longueur ……….….…L = 23.36 m
Largeur ……….…L= 22 m
La hauteur de sous-sol ………..……….…..……H = 4.08 m
La hauteur de RDC ……….……….H = 4.08 m
La hauteur des étages …………..……….H = 3.4 m
Hauteur de l’acrotère………..H = 0.6 m
Hauteur total ……….HT = 46.84 m
La hauteur totale (RDC+10 étages +acrotère) …...….HT = 38.68 m
I.1.4 Les données du site :
Le bâtiment est implanté dans une zone classée par le RPA 99/version 2003 comme :
Une zone de sismicité élevée (zone III).
L'ouvrage appartient au groupe d'usage 2.
Le site est considéré comme meuble (S3).
Contrainte admissible du sol ̅̅̅= 1.8 bars.
Chapitre I :Présentation de projet et caractéristique des matériaux 2018
- 3 - Université Mohammed Seddik Ben Yahia -jijel- I .1.5 La régularité en plan et en élévation :
La régularité en plan :
lx/Lx = 5/23.36 = 0.22 < 0.25 …………..CV ly/Ly = 10.5 /22 = 0.48 < 0.25 …………..CNV
La régularité en élévation :
B’/B= 8.16/ 38.68 = 0.21 ≥ 0.67 ………… CNV
La structure est classé irrégulier si l’un de ces critères n’est pas satisfait ; donc la structure est classée comme une structure irrégulière en plan et en élévation.
I.1.6 Ossature et système constructif adopté :
Ossature de l'ouvrage:
L’ouvrage rentre dans le cadre de l’application des RPA99/Version2003.
D’après les conditions de l’article (3.4.A) pour les structures en béton armé, on ne peut pas adopter un contreventement par portique auto stable puisque la hauteur totale du bâtiment dépasse les 8.00 m. Par conséquent, nous avons opté pour un contreventement de la structure est mixte assuré par des voiles et des portiques avec justification d’interaction portique-voile, pour assurer la stabilité de l'ensemble sous l'effet des actions verticales et des actions horizontales (forces sismiques).
Pour ce genre de contreventement, il y a lieu également de vérifier les conditions suivantes :
Les voiles de contreventement doivent reprendre au plus de 20% des sollicitations dues aux charges verticales.
Les portiques doivent reprendre, outre les sollicitations dues aux charges verticales, au moins 25% de l’effort tranchant d’étage.
Planchers :
Les planchers sont considérés comme des diaphragmes rigides d'épaisseur relativement faible par rapport aux autres dimensions de la structure.
Nous avant opté deux types de plancher : Plancher dalle plein pour le RDC et les deux sous sols ; et plancher dalle a corps creux pour tous les étages.
Escaliers :
Sont des éléments non structuraux, permettant le passage d’un niveau à un autre on a trois cages d’escalier dans notre structure. Les escaliers utilisés dans ce bloc sont à 2 volées et a 3 volées constitués en béton armé.
Chapitre I :Présentation de projet et caractéristique des matériaux 2018
- 4 - Université Mohammed Seddik Ben Yahia -jijel-
Maçonnerie :
La maçonnerie la plus utilisée en Algérie est en brique creuses, pour cet ouvrage nous avons deux types de murs :
Figure I.1 Briques creuses.
a. Murs extérieurs :
Le remplissage des façades est en maçonnerie double parois, elles sont composées de :
Une cloison en brique à 8 trous de 10 cm d’épaisseur.
Une l’âme d’aire de 5 cm d’épaisseur.
Une cloison en brique à 12 trous de 15 cm d’épaisseur.
b. Murs intérieurs :
Une cloison de séparation de 10 cm d’épaisseur.
Cage d’ascenseur :
L’ascenseur est un appareil élévateur permettant le déplacement vertical et accès aux différents niveaux du bâtiment, il est composé essentiellement de la cabine et de sa machinerie.
Acrotère :
Comme la terrasse est inaccessible, le dernier niveau du bâtiment est entouré d’un acrotère en béton armé de 60 cm de hauteur et de 10 cm d’épaisseur.
Enduit :
Enduit au mortier de ciment : Les murs des façades et les parois des murs des salles humides ainsi que les sous plafonds de tous espaces recevront un enduit au mortier de ciment.
Enduit au plâtre : les parois des murs de tous les autres espaces recevront un enduit au plâtre parfaitement soigné.
Chapitre I :Présentation de projet et caractéristique des matériaux 2018
- 5 - Université Mohammed Seddik Ben Yahia -jijel- I.2 Caractéristique mécaniques des matériaux :
I.2.1 Introduction :
Dans le domaine de génie civil la matière la plus utilisable c’est le béton armé ; cette matière consiste de béton et d’acier. Le béton est un matériau qui résistant à la compression mais faible à la traction ; Par contre L’acier est un matériau résistant à la traction.
Le béton armé sera conformé aux règles techniques de conception de calcul des ouvrages en béton armé « BAEL. 91», et tous les règlements applicables en vigueur en Algérie
« RPA.99 ».
I.2.2 Béton : A) Définition :
Le béton est un assemblage de matériaux de nature généralement minérale. Il met en présence des matières inertes, appelées granulats ou agrégats (graviers, sables, etc.), et un liant (ciment, bitume, argile), c'est-à-dire une matière susceptible d'en agglomérer d'autres ainsi que des adjuvants qui modifient les propriétés physiques et chimiques du mélange.
Mêlés à de l'eau, on obtient une pâte à l'homogénéité variable, qui peut selon le matériau être moulée en atelier (pierre artificielle) ou coulée sur chantier.
B) Composants du béton :
Le ciment :
Le ciment joue un rôle de liant. Sa qualité et ses particularités dépendent des proportions de calcaire et d’argile, ou de bauxite et de la température de cuisson du mélange.
l’eau :
L’eau doit être propre, si elle contient des chlorures, une réaction chimique aura lieu, est modifiera la prise du ciment. Le béton alors perdra ses qualités de résistance.
les granulats :
Les granulats utilisés sont issus de carrière, ou blocs de roches concassés, la taille des granulats est indiquée par deux chiffres, la plus grande et les plus petites dimensions des éléments, pour le béton employé dans le bâtiment les granulats les plus courants sont le sable et le gravier.
