I N S A S T R A S B O U R G

PROJET DE FIN D’ETUDES

DOCUMENT DE SYNTHESE

R E S I D E N C E L E S C H A R P E N T I E R S , M O R G E S

A N A L Y S E D E L A S T R U C T U R E P O R T E U S E D ’ U N B A T I M E N T R + 5 S U R

P A R K I N G S O U T E R R A I N

Société d’accueil : Amsler Bombeli et Associés SA

31, rue de Chêne Bougeries,

1224 Chêne-Bougeries, Genève

PFE présenté par : GASSMANN Xavier

Tuteur industriel : GATTUSO Nicola, Ingénieur Civil Polytechnique de Turin et

Catalogne

Enseignant superviseur : HOTTIER Jean-Michel, Professeur agrégé de génie civil ENS de

Cachan

Genève, JUIN 2012

Projet de Fin d’Etudes Document de synthèse

PFE soutenu en Juin 2012 GASSMANN Xavier 2/4

Résumé

Le Projet de Fin d’Etudes s’est déroulé au sein de l’équipe structure du bureau d’ingénieur civil Amsler

Bombeli et Associés SA de Genève du 30 Janvier au 15 Juin 2012. Le projet suivi est la construction

d’un ensemble résidentiel « Les Charpentiers » à Morges qui se compose d’un vaste parking

souterrain de 3660 m2 sur lequel sont construit 3 bâtiments de 5 étages. Les bâtiments sont

entièrement réalisés en béton armé. Leur particularité est qu’à partir du deuxième étage, les dalles

des trois bâtiments sont communes.

Le projet permet la création de 63 appartements et de 3 surfaces commerciales au rez de chaussée.

La surface hors œuvre nette (SHON) est d’environ 13650 m2 et le montant du gros œuvre est estimé à

6 millions d’euros (7,2 millions de CHF).

La période du Projet de Fin d’Etudes se situe au début de la phase d’exécution pour l’ingénieur civil

qui est chargé de dimensionner l’ensemble des éléments porteurs. Les travaux de béton commencent

début du mois de Juin. La livraison de la résidence est prévue pour le Printemps 2014.

L’objectif de l’ingénieur-étudiant est de dimensionner la structure de la résidence en respectant les

recommandations des normes suisses SIA. Le travail réalisé se décompose en 3 parties distinctes

comprenant une étude statique des différents éléments en béton armé du sous-sol, une étude du

renforcement des sommiers soumis à des efforts élevés par un profilé métallique et une étude

dynamique basée sur la méthode des forces de remplacement afin de vérifier la stabilité horizontale

des refends.

Abstract

The final project assignment was completed in the Civil engineering Company Amsler Bombeli and

Associés SA at Geneva from 30 January to 15 June 2012. The project is the construction of an

apartment complex “Les Charpentiers” located at Morges in Switzerland which is composed of 3 five

story buildings linked by an underground car park of 3660m2. The building will be made of reinforced

concrete. The uniqueness of the apartment complex is that the upper floors are linked together with

common concrete slabs.

The building “Les Charpentiers” consists of 63 apartments and 3 commercial areas located on the first

story. The main concrete construction work is estimated at 6 million Euros. (7,2 million CHF)

During the final project assignment it was essential that the engineers created accurate structural

designs in order the draughtsman can produce the necessary plans. The construction of the apartment

commences at the beginning of June 2012 and is planned to be completed during the spring of 2014.

The student is to design the building in compliance with the Swiss recommendations from the

standards SIA. The completed project is composed of three main parts including a static analysis of

the supporting reinforced concrete members from the basement, a study of a concrete beam

reinforced with a steel profile and a dynamic verification of the concrete shear walls based on the

replacement forces method.

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1. Présentation du projet

Les fondations du bâtiment sont composées d’un radier de 50 cm d’épaisseur reposant sur environ

300 pieux. La capacité portante du sol limoneux sous le radier est de mauvaise qualité. Les pieux

permettent de transférer les charges vers la couche de moraine saine.

L’emprise du bâtiment est d’environ 45 m * 105 m (l’emprise du parking est délimitée par le cadre noir

sur la figure ci-dessous).

La résidence est composée de 3 bâtiments situés à l’avant du parking souterrain. Les dimensions d’un

bâtiment sont d’environ 20 m * 27 m

Le système porteur est composé de dalles reposant sur les murs et les poteaux en béton armé. La

stabilité latérale est assurée par les murs de 22 cm d’épaisseur. Le bâtiment est de type Minergie, ce

qui équivaut au label Bâtiment Basse Consommation en France.

Le chantier a débuté début de l’année 2012 avec la création des pieux et des travaux spéciaux. Les

rideaux de palplanches et les colonnes de Jet Grouting permettent de rabaisser le niveau de la nappe

phréatique afin de pouvoir réaliser le radier.

Le début des travaux de bétonnage commence au début de mois de Juin 2012. Le radier et les murs

du sous sol doivent être étanches car ils se situent sous le niveau de la nappe.

La disposition des murs est identique dans les différents étages

2. Problématique

Lors du Projet de Fin d’Etudes, le projet suivi est en début de phase d’Exécution.

Le travail du bureau d’ingénieur consiste à dimensionner les différents éléments structuraux du

bâtiment (radier, murs, piliers, dalle). La première phase du Projet de Fin d’Etudes est de prendre

connaissances des normes suisses SIA afin de s’accommoder avec les méthodes suisses à utiliser.

Le bâtiment est composé de sommiers au niveau du sous sol qui sont soumis à des sollicitations

élevées. Des piliers et les murs pignons s’appuient sur ces sommiers.

Il est nécessaire de réaliser une étude dynamique afin de vérifier la résistance de la structure des

refends vis-à-vis des efforts sismiques.

Figure 1.1 : Présentation de la résidence « Les Charpentiers »

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3. Démarche de l’étude

Le dimensionnement des éléments en Béton Armé du sous-sol nécessite de prendre en compte

certains critères particuliers.

Il est important de prévoir une armature minimale à la traction importante dans le radier afin de limiter

l’ouverture des fissures et de garantir l’étanchéité du sous-sol.

Au niveau des piliers il est nécessaire d’étudier la résistance au poinçonnement.

L’importance du choix du modèle a été mis en évidence lors du ferraillage des murs périphériques

contre terre.

Lors de l’étude des sollicitations des sommiers, il s’est avéré qu’il est nécessaire de renforcer la

section par un profilé métallique dans les cas où les murs pignons s’appuient sur le sommier.

Dans un premier temps il à été envisagé de mettre en place un sommier enrobé composé d’un profilé

laminé du commerce. Ce type de profilé n’est pas adapté dans notre cas car les sollicitations

agissantes sont supérieures aux efforts résistants. Il n’est pas possible d’augmenter les dimensions

maximales du sommier fixé à 50 cm * 100 cm. La solution consiste donc à mettre en place un profilé

reconstitué soudé.

Le dimensionnement de ce profilé est effectué en optimisant les dimensions de l’âme et des ailes afin

de pouvoir faire passer des étriers autour du profilé pour maintenir le béton d’enrobage. Le profilé doit

être protégé afin d’avoir une Résistance au feu R60.

Outre la vérification de la résistance du profilé, il est important de vérifier les critères d’instabilité et la

flèche du profilé.

Différentes propositions de conception ont été envisagées afin de relier les dalles et le sommier mixte.

L’étude dynamique permettant de vérifier la stabilité horizontale de la structure est réalisée à l’aide de

la méthode des forces de remplacement. Cette méthode simplifiée basé sur une analyse statique

linéaire peut s’appliquer car la structure du bâtiment est régulière. Le calcul de la force horizontale de

remplacement à chaque étage permet de déterminer les sollicitations dans les refends.

4. Bilan du Projet de Fin d’Etudes

Durant le Projet de Fin d’Etudes, le dimensionnement des éléments porteurs du sous sol a été réalisé

selon les recommandations des normes suisses. Le travail a été complété par l’étude du renforcement

d’un sommier reprenant les charges des étages et par une étude dynamique afin de vérifier la

résistance des refends.

Le travail au sein de l’équipe structure du bureau Amsler Bombeli et Associés SA a été l’occasion

d’acquérir de nombreuses compétences et d’apprendre le métier d’ingénieur civil. Le Projet de Fin

d’Etudes constitue une bonne expérience professionnelle en vue d’intégrer un bureau d’étude.