PFE-YAHADJ

Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire

Ministre de l'Enseignement Suprieur et de la Recherche Scientifique

Ecole Nationale des Travaux Publics

(Kouba, Alger)

Mmoire de Fin D'tude

Pour obtenir

LE GRADE D'INGENIEUR D'ETAT DES TRAVAUX PUBLICS

Prsent par

AHMED BEY Abdelheq YAHIAOUI Yahia

Sous la direction de

M me .BOUKEZZI.Y

Promotion 2006

Etude d'un Btiment Administratif en Charpente Mtallique

(Etude Thermique Protection Incendie)

Remerciements Nous remercions avant tout le Dieu de nous avoir gard en bonne sant afin de

mener bien ce projet de fin dtude. Nous remercions galement nos familles pour les

sacrifices quelles ont fait pour que nous terminions nos tudes.

Nous exprimons toutes nos profondes reconnaissances notre encadreur

Mme BOUKEZZI.Y, qui nos a tmoign de sa confiance et de son aide scientifique et par

son exprience et sa comptence.

Nous sommes aussi reconnaissants lENTP, notre cole, pour les moyens qui ont

t mis notre disposition durant toute la dure de la formation.

Nous adressons de chaleureux remerciements tous les enseignants et les

travailleurs de lENTP, notamment : M. A.Boualem, M. T.Bouchakor, M.Ouakli,

M.Belaoura, M.Hadid, M. Benouchfoune et noublions pas les responsables de la

Bibliothque et du centre de calcul pour nous avoir aid et prt leur attention et leur

disponibilit.

Nous remercions aussi tous nos amis pour leurs aides, leurs patiences, leurs

comprhensions et leurs encouragements, particulirement M. ABASSI Moussa.

Ddicaces

Rien nest aussi beau offrir que le fruit dun labeur quon ddie du

fond du cur ceux qui jaime jusqu les frontires de limagination ;

Ma chre mre, mon cher pre, sans eux, je naurais pas abouti ce

stade dtude, que Dieu puisse maider les honorer, les servir et les

combler.

A toute ma famille :

A mes frres.

A mes surs.

A mon cher amis Rdjem salah et sa famille.

A mon binme Yahiaoui Yahia , A qui je souhaite tout le bonheur, ainsi

qu sa famille.

A tous mes amis :Abassi,Djamel,Djilali,Abdelghani,elhadj,Nabil,Aziz,

lablouba,Fouad,Rouji,Hichame,Reguigberra.Med,CH.mohamed,Badis,Boursas

Djahel.Med,H.djamel,M.ammar, Bilal,Farid, Hamza,Abdelghafor.

A Tous mes enseignants de lENTP.

A tout mes collgues de lENTP

Ahmedbey Abdelheq

Ddicaces

Ma chre mre, Fatma

Mon chre pre, Abdelkader

Mes frres,Djilali, , Belkacem, Rida,Toufik.

Mes surs et ma belle soeur.

Ma sur Salima et son marie Ben Ali

et leurs enfants:Mohamed,Lamia, Sara, Abir

A toute la famille 'YAHIAOUI'

Tous Mes proches.

qui je lui souhaite une bonne continuation des tudes suprieures, mon

binme Ahmed bey Abdelhak.

tous mes amis :Tahar, Mahmoud, M.Ribouh, Benouda, B.Addelah,

A.Missoum, D.Mousse, A.Seman , D Matia, N.Abd.Aek.dji, Z Belkacem,

Brahim, abdelah

A Djamel, Lablouba moussa, Abdelgani, Magni, boursas, Abassi, Mer Cherif,

Adel, Mer Aek, Foued, BH Nabil, Hamza, Majid, Amar, Memmo Med, Amin,

Fouaz, fouzi, Nacir.

A toute la promotion 2006.

YAHIAOUI Yahia

TABLE DES MATIERES

CHAPITRE I : INTRODUCTION 1

CHAPITRE II : GENERALITES 2

II.1- Prsentation du projet 2

II.2- Rglement utiliss 2

II.3- Matriaux 3

CHAPITRE III : CONCEPTION DE L'OUVRAGE 5

III.1- Conception architecturale 5

III.2- Conception structurale 5

2-1/ Superstructure horizontale 5

2-2/ Superstructure verticale 6

III.3- Conception parasismique 7

III.4- Conception des escaliers 7

CHAPITRE IV : EVALUATION DES ACTIONS 8

IV.1- Actions permanentes 8

IV.2- Actions variables 11

2.1- Charge climatiques 11

2.1.1- Effet du vent 11

2.1.2- Effet de la neige 30

2.1.3- Effet de la variation de la temprature 30

CHAPITRE V :PRE DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS 31

V.1- Introduction 31

V.2- Principe de calcul 31

V.3- Vrification de solive de niveau terrasse 32

V.4- Vrification de solive de niveau courant 35

V.5- Vrification des poutres principale de niveaux terrasse 39

V.6- Vrification des poutres principale de niveaux courant 41

V.7- Pr dimensionnement des poteaux 45

V.8- Pr dimensionnement des escaliers 48

CHAPITRE VI: ETUDE SISMIQUE 51

VI.1- Introduction 51

VI.2- Mthodes statiques quivalentes 51

VI.3- Principe de la mthode 51

TABLE DES MATIERES

TABLE DES MATIERES

CHAPITRE VII : ETUDE DES PLANCHERS 58

VII.1- Etude de la dalle collaborant 58

VII.2- Etude du plancher mixte 64

VII.3- Etude des connecteurs 68

CHAPITRE VIII : ANALYSE DE LA STRUCTURE 72

VIII.1- Introduction 72

1.1- Prsentation du logiciel de calcul ETABS 72

1.2- Etapes de la modlisation de la structure sous ETABS 8 nonlinear 73

1.3- Nombre de modes considrer 74

VIII.2- Vrification de la structure 74

CHAPITRE IX : VERIFICATION DES SYSTEMES VERTICAUX 78

IX.1- Introduction 78

IX.2- Vrification des poteaux de RDC et 1eretage 79

IX.3- Vrification des poteaux de 2emetage,3emetage et 4emetage 86

IX.4- Vrification de la poutre (IPE360) 92

IX.5- Vrification des diagonales de contreventement 93

CHAPITRE X : ETUDE DES ASSEMBLAGES 96

X.1- Introduction 96

X.2- Assemblage poteau HEA450-poutre IPE360 (regide) 96

X.3- Assemblage poteau HEA450-poutre IPE220 (articuler) 100

X.4- Assemblage poutre principale IPE360-solive IPE220 102

X.5- Assemblage de pales de stabilit en V 104

X.6- Calcule des platines et des ancrages en pieds de poteau articuler 107

CHAPITRE XI : ETUDE THERMIQUE 111

XI.1- Introduction 111

XI.2- Base de calcul et exigence 112

XI.3- Calcul des dperditions pour chaque tage 115

3.1- calcul des termes intervenant dans le calcul thermique 115

3.2- calcul des dperditions par transmission pour chaque tage DT 116

3.3- calcul de la puissance de chauffage pour chaque tage 122

CHAPITRE XII : SECURITE INCENDIE 125

XII.1- Introduction 125

XII.2- Aspects rglementaires 126

CONCLUSION 136

CHAPITRE I INTRODUCTION

ENTP 2006 1

INTRODUCTION Dans lidologie constructive de la fin de ce sicle lacier reste encore loin doccuper dans la construction la place qui, au regard de ses vertus, doit tre la sienne.

Actuellement lAlgrie reste parmis les pays qui se bas essentiellement sur le matriaux

bton dans leurs constructions, par ailleurs lutilisation de la charpente mtallique est limite,

malgr que les constructions en charpente mtallique prsente de nombreux avantages :

- Lindustrialisation totale c'est--dire la possibilit du pr fabriquer intgralement des btiments

en atelier, avec une grande prcision et une grande rapidit. Le montage sur site par boulonnage,

est une grande simplicit.

-La possibilit du transport .en raison de sa lgret .qui permet de transporter loin, en

Particulier lexportation.

-La grande rsistance de lacier la traction permet de franchir de grandes portes.

-La tenue au sisme est bonne, du fait de la ductilit de lacier.

-Les transformations, adaptations, rptition, surlvations ultrieures dun ouvrage sont

aisment ralisables.

-possibilit architecturales, plus tendue quen bton.

Par contre, les principaux inconvnients de l'acier sont : sa corrodabilit et sa faible

rsistance au feu.

En effet, on reproche l'acier d'avoir un mauvais comportement et de s'crouler rapidement sous

l'action du feu .A cet effet, des protections sont ncessaires.

Ce problme de la scurit incendie dans les constructions en acier est abord dans ce projet.

Par ailleurs ,il est indispensable pour un btiment administratif d'tudier ses changes thermique,en

vue d'assurer le confort thermique du personnel et par consquent,sa rentabilit,cette tude est

caractrise par le choix des matriaux constituant les murs et la toiture.

Pour la premire fois, une tude thermique est aborde dans ce projet.

CHAPITRE I

CHAPITRE II GENERALITES

ENTP 2006 2

GENERALITES II.1. PRESENTATION DU PROJET : Notre projet de fin dtude consiste a tudier un btiment R+4, en charpente mtallique, usage

administratif.

Etant donne quon reproche lacier davoir un mauvais comportement sous laction du feu, le

problme de la scurit incendie est abord.

Par ailleurs, il est indispensable pour un btiment administratif dtudier ces changes thermiques

en vue dassurer le confort thermique des occupants do ltude thermique du btiment.

Donne geometrique de l'ouvrage :

Notre btiment est de la forme rectangulaire en vue plan dans les dimension suivent :

Longueur total L = 16,8m

Largeur total l = 16m

Hauteur totale Ht = 17m

Hauteur de lacrotre Ha = 0.6 m

Hauteur dtage h = 3,4m

Hauteur du RDC Hrdc = 3,4m

Portes dans le sens longitudinal dun trave : 5.6m

Portes dans le sens transversal dun trave : 4m Donnes concernant le site:

le btiment sera implant sur un sol meuble avec une contrant admissible : sol =2,5bar. Le site est class dans la zone sismique C a.

II.2-REGLEMENTS UTILISES :

CM66 : rgles de calcul des constructions en acier;

DTR C2.2 : document technique rglement (charges permanentes et dexploitation.);

RPA99 : rgles parasismiques algriennes version 2003;

BAEL91 : bton arm aux tats limite;

D.T.R.C 3-2 : document technique rglementaire (effet thermique). RNV : rgles dfinissant les effets de la neige et du vent

CHAPITRE II


ENTP 2006 3

II.3- MATERIAUX :

Pour notre projet, on a choisir les matriaux de constructions suivants :

3.1-aciers de construction pour les lments de structure: Pour la ralisation de notre structure on a utilis des aciers de construction lamins chaud.

La nuance dacier utilise est de la E24 de qualit 2 et 3 , il utilise pour toute structure de

btiment.

Qui a comme caractristiques :

9 rsistance limite dlasticit e = 24 daN/mm2 9 module dlasticit longitudinal E = 2 ,1 10 4 daN/mm2

9 module de cisaillement G = 8,1 10 3 daN/mm2

9 poids volumiques = 7850 daN/m3 9 Coefficient de poisson : = 0,3 9 coefficient de dilatation thermique = 11 10 6 daN/mm2

3.2-elaboration d'assemblage:

Les principaux modes dassemblages sont :

a) Le boulonnage :

Le boulonnage consiste le moyen dassemblage le plus utilis en construction mtallique du fait

de sa facilit de mise en uvre et des possibilits de rglage quil mnage sur site , pour

notre cas on a utilis les boulons de haute rsistance (HR) classe 10-9 sont choisis pour les

assemblages rigides des portiques autostable,et les boulons ordinaires de classe 4-6 et 5-8 pour les

assemblages des lments secondaires .sachant que :

Le premier chiffre correspond 10R (contrainte de rupture)

Le second chiffre correspond 10 Reb (contraint limite dlasticit)

les boulons HR comprend une vis tige .filete , une tte hexagonale ou carre et un crou

en acier trs haute rsistance .

b) Le soudage :

En charpente soude les assemblages sont plus rigides , cela pour effet un encastrement

partiel des lments constructifs . Les soudages la flamme oxyacthylnique et le soudage

larc lectrique sont des moyens de chauffages qui permettent dlever la temprature de

fusion brilles des pice de mtal assembler .


ENTP 2006 4

3.3-bton arm:

3.3.1- le bton :

Cest un matriau constitue par le mlange de ciment avec granulats ( sable et pierraille )

et de leau, tout ces composantes intervient dans la rsistance du mlange ( bton ) ,

on utilise ce matriau a cause de sa rsistance la compression mieux qu leffort de traction

la rsistance a la compression du bton est de lordre de 20 40 Mpa par contre a rsistance a la

traction est de lordre de 2 4 Mpa.

Le bton arm cest lassociation de bton avec lacier pour augmenter a rsistance la

traction (la rsistance de bton la traction est trs faible) ; lacier est dune rsistance la traction

de lordre de 200 500 Mpa (a savoir sa nuance).

Lutilisation du bton dans notre structure est pour la ralisation des fondations et de

plancher etc

On utiliser un bton CPA dos 350 Kg / m3dont les caractristiques suivant :

9 la rsistance caractristique la compression : fc28 = 2,5 dan / mm2. 9 la rsistance caractristique la traction : ft28=0,06 fc28 +0,6=0,21 dan / mm2. 9 poids volumique : =2500 dan / m3 . 9 module dlasticit : E =1400 dan / mm2 .

3.3.2-Acier de ferraillage :

pour le ferraillage des planchers on a utilis des treillis souds de type HA et de nuance TSHA

dont les caractristiques sont :

9 Module dlasticit longitudinal : E = 2,1 . 104 dan / mm2. 9 Contrainte limite dlasticit : fe = 50 dan / mm2.

- pour le ferraillage des fondations on a utilis des barres dacier HA type 1 de nuance FeE40 dont

la contrainte limite dlasticit est : fe = 40 dan / mm2.

CHAPITRE III CONCEPTION DE LOUVRAGE

ENTP 2006 5

CONCEPTION DE LOUVRAGE Aprs avoir les qualits intrinsques du matriau acier et dune structure mtallique, il faut se pencher sur les diffrents critres dont le choix, par le matre de louvrage, larchitecte ou

lingnieur, peut influencer la conception de projet et la ralisation de louvrage .certains critres

sont lis la laptitude au service de la halle ou du btiment

(Utilisation des surface ou des volumes, fonctionnement, confort,etc.), alors que dautres sont lis

plus directement la scurit structurale de la charpente (capacit portante, rsistance au feu ,

etc.).Enfin, les facteurs lis lconomie de la construction et limpact sur lenvironnement

doivent tre pris en compte durant toutes les phases de existante de louvrage.

III.1- CONCEPTION ARCHITECTURALE :

Notre btiment est de forme rectangulaire compose dun rez-de- chausse et 4 tages (R+4).

III.2- CONCEPTION STRUCTURALE :

On a deux type de structure :

2.1/Structure horizontale :

On dsigne par structure horizontale les planchers courants et le plancher terrasse.

2.1.1- plancher courant : Pour notre btiment, concernant les planchers courants on a choisi des planchers mixtes dalle

collaborant dont la composition est illustre sur la figure III.1.

Les bacs aciers sont de type TN40.

Lpaisseur total de la dalle BA y compris londe , varie entre 7 et 15cm.

Les planchers reposent sur un ensemble de poutres et solives mtalliques.

La liaison entre la dalle, le bac en acier collaborant et la structure porteuse est assure par des

connecteurs.

Les planchers mixtes dalle collaborant tant la solution la plus conomique et la plus judicieuse

techniquement.

CHPITRE III


ENTP 2006 6

2.1.2- plancher terrasse :

Ils est identique aux plancher courants sauf pour la partie suprieure qui comprend des couches

supplmentaires (tanchit, gravillon,)

2.2/structure verticales :

a) systmes de stabilits :

la stabilit densemble est assure de la manire suivante(figure III-2 et III-3 1et2)

a .1-dans la direction transversale : la stabilit est assure par des portiques autos tables ductiles sur 4 traves avec poteaux doublement appuys en pied.

a .2-dans la direction longitudinale : la stabilit est assure par des portiques autos tables ductiles sur 1 trave avec poteaux appuys (appuis double) en pied et des pales en Vau milieu .

PT : portique transversal

PL : portique longitudinal

5,6m 5,6m 5,6m

4m

4m

4m PL

PL

PT PT

Direction longitudinale

Dire

ctio

n tra

nsve

rsal

e

4m

FigureIII-2:systme de contreventement vertical

Figure III-1 : constitution dun plancher collaborant

Poutre solive

Poutre solive Armature

Dalle de compression en bton

Connecteurs

Poutre matresse


ENTP 2006 7

Figure III-3.1 : contreventement Figure III-3.2 : contreventement Des portiques transversaux. Des portiques longitudinaux.

III.3- CONCEPTION PARASISMIQUE :

Laction sismiques est une action accidentelle a laquelle peut tre soumise une structure situe en

zone sismique au mois une seul fois dans sa vie.

La conception structurale de notre btiment est parasismique au sens du

RPA 99 (Version 2003).en effet,l'ouvrage prsente :

1. une rgularit en plan.

2. une rgularit en lvation.

III.4- CONCEPTION DES ESCALIERS :

Les escaliers sont des structures accessoire qui permettent laccs aux diffrents niveaux du

btiment .ils sont en structure mtalliques les marchs en tle, revtues avec du bton et carrelage.

Pour chaque tage les escaliers composent de deux volets de marches portes par un limon.

4m 4m 4m 4m 5.6m 5.6m

3.4 m

3.4 m

3.4 m

3.4 m

3.4 m

5.6m

CHAPITRE IV EVALUATION DES ACTIONS

ENTP 2006 8

EVALUATION DES ACTIONS

IV.1- ACTIONS PERMANENTES:

Dans les charges permanentes, il ya essentiellement le poids propre des lments structuraux, des cloisons, et les quipements fixes.

1.1- Plancher terrasse inaccessible :

Protection en gravillon rouls (5cm) 0,051700 = 85 daN/ m Etanchit multicouches(2cm) 12 daN/ m

Bton de pente (10cm) 0,102200 = 220 daN/ m Isolation thermique au lige (bloc de lige) (4cm) 0,04400 = 16 daN/ m Dalle en bton arme (8cm) 25000.08 = 200 daN/m TN40 10daN/ m

Faux plafond 10 daN/ m

G=553daN/m

Q =100daN/m

Figure 1.1-Plancher terrasse inaccessible.

CHAPITRE IV


ENTP 2006 9

1.2- Plancher tage courant :

Revtement en carrelage (2cm) 0,22100 = 40 daN/ m Mortier de repos (2cm) 20,18100 = 36 daN/ m Lit de sable (3cm) 0,021700 = 34 daN/ m Dalle en bton arme (8cm) 0,082500 = 200 daN/ m TN40 10daN/ m

Enduit pltre (1cm) 0.01. .10100= 10 daN/ m Cloison lgers (10cm) 75daN/ m

G= 405daN/m

Q=250 daN/m

1.3- Cloisons extrieurs :

Les murs extrieurs des bureaux sont raliss en brique creuse de 10 cm en double cloison

avec 30% d'ouverture :

Enduit extrieure (Enduit en mortier de liants hydrauliques) :18 daN/ m

Briques creuses (Double cloison de 10cm) : 752=150 daN/ m Enduit intrieur (en pltre) : 10 daN/ m

G = 178 daN/ m

Avec 30% douverture : 1780,70 = 124.6 daN/m

Figure 1.2- Plancher tage courant

Enduit pltre Enduit mortier

Briques creuses

Lame d'air Int. Ext.

1 10 5 10 1

Figure1.3-cloisons extrieurs


ENTP 2006 10

1.4-acrotre:

La surface de lacrotre est : S= (0.020.1)/2+(0.080.1) + (0.10.6) = 0.069 m

Le poids propre de lacrotre est : P=(0.0692500)=172.5 Kg/mL

G=172. 5 kg/mL

Q = 100 kg/m (surcharge horizontale d ou mais courantes)

1.5- Escaliers :

1.5.1.Vole :

Tle strie (paisseur 5mm) 45daN/ m

Mortier de repos (paisseur 2cm) 36 daN/ m

Revtement carrelage (paisseur 2cm) 40 daN/ m

G=121 daN/ m 1.5.2. Palier:

TN40 10 daN/ m

Dalle en bton (paisseur = 8cm) 200 daN/ m

Mortier de repos (paisseur = 2cm) 36 daN/ m

Revtement carrelage (paisseur = 2cm) 40 daN/ m

G = 286 daN/ m

60cm

2cm 8cm

10cm 10cm

Figure 1.4 : Acrotre


ENTP 2006 11

IV.2-ACTION VARIABLEES :

2.1-Charges climatiques :

2.1.1-Effet du vent : Introduction :

La surface terrestre est caractrise par le mouvement des masses dair qui rsultent des diffrents

niveaux dabsorption de lnergie solaire, provocant ainsi diffrents niveaux de rchauffement et

de pression dans latmosphre.

Le dplacement de lair tend liminer ces dsquilibres de pression, produisant ainsi ce que lon

appelle le vent.

Par ailleurs, le relief terrestre conditionne galement la circulation des vents .Pour notre site, qui

est prs de la zone ctire, le vent est gnralement modr.

Les estimations quantitatives de leffet du vent se feront la base du rglement Algrien NVA 99 . Le calcul :

On doit considrer que notre btiment est spar de lautre structure voisine et cela pour les causes

suivantes:

- manque de donnes sur la construction voisine (la gomtrie ; la dure de sa Construction..)

- un plus de scurit.

Le calcul doit tre effectu sparment pour les deux directions du vent , qui sont

Perpendiculaires aux parois de la construction (fig : I) .

Pour des raisons de symtrie de notre btiment on va tudier une face pour chaque

direction du vent.

La direction V1 du vent : perpendiculaire la faade principale.

La direction V2 du vent : parallle la faade principale.

0.6m

17m

V2

16.8m

16m V1

Fig:I


ENTP 2006 12

Leffet du vent sera valu par le calcul de la force rsultante R qui se dcompose en deux forces

(voir fig II) :

Une force globale horizontale Fw qui correspond la rsultante des forces horizontales agissantes sur les parois verticales de la construction et de la composante horizontale applique

la toiture.

Une force de soulvement Fu qui reprsente la composante verticale des forces appliques la toiture.

Figure II : force rsultante R

La force rsultante R est donne par la formule :

R = ( qj Sj ) + Ffrj (daN) ( RNV99,ch2,form 2.1.2) O:

- qj : (daN/m) est la pression du vent qui sexerce sur un lment de surface j.

- Sj : (m) est laire de llment de surface j.

- Ffrj : (daN) dsigne les forces de frottement ventuelles.

a)Donnes relatives au site :

- Site plat : coefficient de topographie CT=1 (tabl 2.5).

- Zone de vent I : (annexe I)

-Qrf =375 N/m (ch2, form3.2)

-Vrf = 25 m/s

- Catgorie de terrain : IV (tabl 2.4)

-KT = 0,24 (facteur de terrain)

-z0 = 1m (paramtre de rugosit)

-zmin =16m (hauteur minimale). = 0,46

Vent

R

FW

FU


ENTP 2006 13

b) Dtermination du coefficient dynamique Cd :

La structure de notre btiment tant mtallique, on utilise labaque de la figure3.2 pour la

dtermination du coefficient Cd pour chaque direction :

- Direction V1 : la lecture donnera pour : h=17m et b=16.8m : Cd=0.951.

- Direction V2 : la lecture donnera pour : h=17m et b=16m : Cd=0.956.

Pour les deux directions Cd 1,2, donc la structure est considre comme peu sensible aux excitations dynamiques.

c) Calcul des pressions :

- Dtermination de la pression due au vent :

Notre structure est de catgorie I (chap2 ;1.1.3), donc la pression due au vent sera

calcule par la formule :

qj = Cd W(zj) (chap 2 ; 2.1)

- W: est la pression nette exerce sur llment de surface j, calcule la hauteur

zj relative llment de surface j.

W(zj) = qdyn (zj)(Cpe-Cpi) (chap 2 ; 2.2)

-qdyn: est la pression dynamique du vent calcule la hauteur zj relative

llment de surface j.

- Cpe : est le coefficient de pression extrieure.

- Cpi : est le coefficient de pression intrieure.

- Dtermination de la pression dynamique qdyn: (chap 2 ; 3)

Pour la vrification la stabilit densemble, et pour le dimensionnement des lments de la

structure, la pression dynamique doit tre calcule en subdivisant le matre couple en lments de

surface j horizontaux ( voir figIII) .

Les caractristiques de la structure sont : h =17m >10m, structure avec planchers intermdiaire

Donc on doit considrer que notre structure est constitue de n lments et de surfaces avec une

hauteur gale la hauteur des tages ; n : nombre de niveaux de la construction.(ch2,form 3.1.1)


ENTP 2006 14

RDC

FigureIII : Rpartition de la pression dynamique

Structure permanente qdyn (zj) = qrf Ce (zj) (chap2 ; 2.12)

- qrf = 37,5daN/m

- Ce : coefficient dexposition au vent.

Ce=Ct(z)2

x Cr(z)2

x

+)()(

71ZxCZCr

xK

T

T

-Cr : coefficient de rugosit :

Cr(Z) =KT x Ln(0ZZ ) pour Zmin Z 200m (ch2,2.15)

Cr(Z) =KT x Ln(0ZZ ) pour Z Zmin

Z: la hauteur considr (Z=17m).

Pour notre cas zmin =16m z 200m, donc on utilisera la 1re formule.

Les rsultats sont reprsents dans le tableau suivant :

niveau h(m) Z(m) Cr CT Ce qdyn(dan/m 2 )

RDC 3.4 1.7 0.127 1 0.229 8.58

1 3.4 5.1 0.391 1 0.809 30.33

2 3.4 8.5 0.513 1 1.12 42

3 3.4 11.9 0.594 1 1.35 50.62

4 3.4 15.3 0.654 1 1.52 57

1

2

3

4

0.6m

17m


ENTP 2006 15

Figure (III) : Rpartition de la pression dynamique

Direction V1 du vent :

Coefficient de pression extrieur CPe :

a. Parois verticales :

Pour le calcul des valeurs de Cpe on se rfre au (1.1.2 chap5) :

Cpe = Cpe.1 si S 1 m2

Cpe = Cpe.1+ ( Cpe,10 + Cpe.1) x log10(S) si 1 m2 < S < 10 m2

Cpe = Cpe.10 si S 10 m2

b: la dimension perpendiculaire la direction du vent V1 ; b=16.8m.

d : la dimension parallle la direction du vent V1 ; d=16m.

e=min [b ;2h] = min [16.8 ;34] . e=16.8m

d


ENTP 2006 16

Figure (IV) : lgende pour les parois verticales

-la surface de la paroi considre S= 16.817 = 285.6m 10m. Selon la formule (5.1) donc

Cpe = Cpe.10

-Daprs le tableau (5.1) on a :

A' B' D E

Cpe.10 Cpe.10 Cpe.10 Cpe.10

-1.0 -0.8 +0.8 -0.3

=16.8m

=16m=3.36m

17m

16m

Vue en plan

Vue en lvation

b

d

hA' B'

e/5

A' B'

D E

-0.8

3,36 m 12,64 m

-1.0

-1.0 -0.8

-0.3 Vent

+0.8

D E

A/ B/


ENTP 2006 17

b. Terrasse :

La hauteur de lacrotre hp= 0.6m..

Les toitures plates sont celles dont la pente est infrieure ou gale 4.

Selon (1.1.5 chap5) les diffrentes zones de pression F,G,H et I sont reprsentes sur la figure .

e = Min [b ; 2h] =16.8m

b: dimension du cot perpendiculaire au vent

Figure (V) : lgende pour la terrasse

Selon le tableau (5.2 ;chap5) on a :

Dans notre cas hp/h = 0,6/17 = 0,035.

Par interpolation linaire entre les valeurs hp/h=0,025 et hp/h=0.05 on trouve :

F G H I


-1.52 -1.02 -0.7 +-0.2

Vent

e/2

e/10

I H

F

G

F

Acrotre

d=16m

b=16.8m

e/4=4.2m

e/4=4.2m

hp=0.6m

h=17m


ENTP 2006 18

Figure (VI) : Valeurs de Cpe pour la terrasse

-coefficient de pression intrieure CPi :

Daprs le paragraphe (2.2.2 chap5) on doit utiliser les deux valeurs du Cpi :

Cpi1= - 0,5 et Cpi2=0,8

Les valeurs des pressions qj sont donnes dans le tableau suivant :

RDC+3.4m : Zone Cd qdyn (dan/ m) CPe CPi1 CPi2 qj1(daN/m)

qj2(daN/m)

A 0.951 8.58 -1 -0.5 0.8 -4.2 -15.22

B 0.951 8.58 -0.8 -0.5 0.8 -2.5 -13.53

D 0.951 8.58 +0.8 -0.5 0.8 10.99 0

E 0.951 8.58 -0.3 -0.5 0.8 1.69 -9.3

(R+1)+3.4m : Zone Cd qdyn (dan/ m) CPe CPi1 CPi2 qj1(daN/m)

qj2(daN/m)

A 0.951 30.33 -1 -0.5 0.8 -14.42 -51.91

B 0.951 30.33 -0.8 -0.5 0.8 -8.65 -46.15

D 0.951 30.33 +0.8 -0.5 0.8 37.49 0

E 0.951 30.33 -0.3 -0.5 0.8 5.76 -31.72

Vent

e/4

e/4

e/2

e/10

b

d

I H

F

G

F

=16.8

-1.52

-1.02

-1.52

-0.7 +-0.2

1.68m 6.72m 7.6m

F 4 ,2m

8,4m

4,2m


ENTP 2006 19


qj2(daN/m)

A 0.951 42 -1 -0.5 0.8 -19.97 -71.89

B 0.951 42 -0.8 -0.5 0.8 -11.98 -63.9

D 0.951 42 +0.8 -0.5 0.8 51.92 0

E 0.951 42 -0.3 -0.5 0.8 7.98 -43.93


qj2(daN/m)

A 0.951 50.62 -1 -0.5 0.8 -24.06 -86.65

B 0.951 50.62 -0.8 -0.5 0.8 -14.44 -77.02

D 0.951 50.62 +0.8 -0.5 0.8 62.58 0

E 0.951 50.62 -0.3 -0.5 0.8 9.62 -52.95


qj2(daN/m)

A 0.951 57 -1 -0.5 0.8 -27.10 -97.57

B 0.951 57 -0.8 -0.5 0.8 -16.26 -86.73

D 0.951 57 +0.8 -0.5 0.8 70.46 0

E 0.951 57 -0.3 -0.5 0.8 10.84 -59.62

Toiture : Zone Cd qdyn (dan/ m) CPe CPi1 CPi2 qj1(daN/m)

qj2(daN/m)

F 0.951 57 -1.52 -0.5 0.8 -55.29 -125.76

G 0.951 57 -1.02 -0.5 0.8 -28.18 -98.65

H 0.951 57 -0.7 -0.5 0.8 -10.84 -81.31

0.951 57 -0.2 -0.5 0.8 -16.26 -54.20 I

0.951 57 +0.2 -0.5 0.8 -37.94 -32.52


ENTP 2006 20

Figure (VII) : Pression sur les zones D,E,F,G,H et I

- Calcul de la force de frottement :

Une force complmentaire doit tre introduite pour les constructions allonges de catgorie I, pour

tenir compte du frottement qui s'exerce sur les parois parallles la direction du vent.

La force de frottement Ffr est donne par :

Ffr = (qdun(Zj) x Cfr,j x Sfr,j) . (2.8)

J : Indique un lment de surface parallle la direction du vent.

Zj : La hauteur du centre de l'lment j.

Sfr,j : Aire de l'lment de surface j.

Cfr,j : Coefficient de frottement pour l'lment de surface j. Cfr =0,01 (tab 2.1 ; chap2)

1. Parois verticales : Ffr= 0,01((8.58+30.33+42+50.62+57+60)x(57.12))=114,96daN

2. Toiture :

Ffr = (qdun (Z) x Cfr x Sfr) (2.8 ch2)

qdyn (z)= qdyn du 4metage =57daN/m

Sfr =db (tab2.2 ; chap2) : Sfr =16.816=268.8m

Donc : Ffr =57268.80,01=153.216daN

16m

71

63

52

38

12

-60

-53

-44

-32

-10

-125.76/-98.65

-81-54

RDC

1

2

3

4

D E

F/G

V1

H I


ENTP 2006 21

Actions densemble : Zone NIVEAU S(m) qj(daN/m)

Ffr(dan/ m) FW(dan) FU(dan)

RDC 57.12 10.99 114.96 742.7 0

1 57.12 37.49 114.96 2256.38 0

2 57.12 51.92 114.96 3080.63 0

3 57.12 62.58 114.96 3689.52 0

D

4 57.12 70.46 114.96 4139.63 0

RDC 57.12 -9.3 114.96 -416.256 0

1 57.12 -31.72 114.96 -1696.88 0

2 57.12 -43.93 114.96 -2394.32 0

3 57.12 -52.95 114.96 -2909.54 0

E

4 57.12 -59.62 114.96 -3290.53 0

F Toiture 14.11 -125.76 153.216 0 -1621.25

G Toiture 14.11 -98.65 153.216 0 -1238.73

H Toiture 112.89 -81.31 153.216 0 -9025.86

I toiture 127.68 -54.2 153.216 0 -6767.04

Niveau FW FU RDC 326.44 -18652.88

1 559.5

2 686.31

3 779.98

4 849.1


ENTP 2006 22

849,1dan

Figure (VIII) : Actions densemble

Il faut tenir aussi compte dune excentricit e de la composante horizontale

e = b/10 . e=16.8/10=1,68m (formule 2.10; chap2)

Figure (IX) : lexcentricit de la force globale horizontale Fw

849.1dan

8,4m 1.68m

FW

779,98dan

686,31dan

559,5dan

362,44dan

-18652.88dan

RDC

1

2

3

4


ENTP 2006 23

Direction V2 du vent :

On suit les mmes tapes que pour la direction V1.

coefficient de pression extrieure CPe :

a. Parois verticales :

b=16m. ;d=16,8m. ; e=16m

d>e . la paroi est divise en 3 zones de pression A,B,C,D et E qui sont illustres sur la figure

suivante.

Vue en plan vue en lvation Figure (I) : lgende pour les parois verticales

-la surface de la paroi considre S= 16.817 = 285.6m 10m. Selon la formule (5.1) donc

Cpe = Cpe.10

-Daprs le tableau (5.1) on a :

A B C D E

Cpe.10 Cpe.10 Cpe.10 Cpe.10 Cpe.10

-1.0 -0.8 -0.5 +0.8 -0.3

A B

e/5

A' B

D EVent C

C

d=16.8m

b=16m

e=16m

d=16.8m

h=17m


ENTP 2006 24

Figure (II) : Valeurs de Cpe pour les parois verticales

b-la terrasse :

Figure (III) : lgende pour la terrasse

Selon le tableau (5.2 ;chap5) on a :

Dans notre cas hp/h = 0,6/17 = 0,035.

Par interpolation linaire entre les valeurs hp/h=0,025 et hp/h=0.05 on trouve :

Vent

e/4

e/4

e/2

e/10

I H

F

G

F

3,2 m 12,8 m 0,8 m

-1.0 -0.8-0.5

-0.8

-0.5

Vent +0.8 -0.3

-1.0

A B C

D E

hp

Acrotre

d=16.8m

b=16m

h=17m


ENTP 2006 25

F G H I


-1.52 -1.02 -0.7 +-0.2

Figure(IV) : Valeurs de Cpe pour la terrasse.

coefficient de pression intrieure CPi :

Daprs le paragraphe (2.2.2 chap5) on doit utiliser les deux valeurs du Cpi :

Cpi1= - 0,5 et Cpi2=0,8

Les valeurs des pressions qj sont donnes dans le tableau suivant

-1.52

-1.02

-1.52

-0.7 +-0.2

4m

8m

4m

8m

16m

16.8m


ENTP 2006 26

RDC+3.4m : Zone Cd qdyn (dan/ m) CPe CPi1 CPi2 qj1(daN/m)

qj2(daN/m)

A 0.956 8.58 -1 -0.5 0.8 -4.1 -14.76

B 0.956 8.58 -0.8 -0.5 0.8 -2.46 -13.12

C 0.956 8.58 -0.5 -0.5 0.8 0 -10.66

D 0.956 8.58 +0.8 -0.5 0.8 10.66 0

E 0.956 8.58 -0.3 -0.5 0.8 1.64 -9.02


qj2(daN/m)

A 0.956 30.33 -1 -0.5 0.8 -14.49 -52.19

B 0.956 30.33 -0.8 -0.5 0.8 -8.69 -46.39

C 0.956 30.33 -0.5 -0.5 0.8 0 -37.69

D 0.956 30.33 +0.8 -0.5 0.8 37.69 0

E 0.956 30.33 -0.3 -0.5 0.8 5.79 -31.89

(R+2)+3.4m: Zone Cd qdyn (dan/ m) CPe CPi1 CPi2 qj1(daN/m)

qj2(daN/m)

A 0.956 42 -1 -0.5 0.8 -20.07 -72.27

B 0.956 42 -0.8 -0.5 0.8 -12.04 -64.24

C 0.956 42 -0.5 -0.5 0.8 0 -52.19

D 0.956 42 +0.8 -0.5 0.8 52.19 0

E 0.956 42 -0.3 -0.5 0.8 8.03 -44.16


qj2(daN/m)

A 0.956 50.62 -1 -0.5 0.8 -24.19 -87.1

B 0.956 50.62 -0.8 -0.5 0.8 -14.51 -77.42

C 0.956 50.62 -0.5 -0.5 0.8 0 -62.91

D 0.956 50.62 +0.8 -0.5 0.8 62.91 0

E 0.956 50.62 -0.3 -0.5 0.8 9.67 -53.23


ENTP 2006 27


qj2(daN/m)

A 0.956 57 -1 -0.5 0.8 -27.24 -98.08

B 0.956 57 -0.8 -0.5 0.8 -16.34 -87.18

C 0.956 57 -0.5 -0.5 0.8 0 -70.83

D 0.956 57 +0.8 -0.5 0.8 70.83 0

E 0.956 57 -0.3 -0.5 0.8 10.89 -59.94

Toiture : Zone Cd qdyn (dan/ m) CPe CPi1 CPi2 qj1(daN/m)

qj2(daN/m)

F 0.956 57 -1.52 -0.5 0.8 -55.58 -126.42

G 0.956 57 -1.02 -0.5 0.8 -28.33 -99.17

H 0.956 57 -0.7 -0.5 0.8 -10.89 -81.73

0.956 57 -0.2 -0.5 0.8 -16.34 -54.49 I

0.956 57 +0.2 -0.5 0.8 -37.14 -32.69

Figure (V) : Pression sur les zones D,E,F,G,H et I

16.8m

71

63

52

38

11

-56

-53

-44

-32

-9

-126/-99

-82-55

V2

RDC

1

2

3

4

D E

F/G H I


ENTP 2006 28

-Calcul de la force de frottement :

1. Parois verticales :

Ffr= 0,01((8.58+30.33+42+50.62+57+60)x(54.4))=102,56daN

2. Toiture :

Ffr = (qdun (Z) x Cfr x Sfr) (2.8 ch2)

qdyn (z)= qdyn du 4metage =57daN/m

Sfr =db (tab2.2 ; chap2) : Sfr =1616.8=268.8m

Donc : Ffr =57268.80,01=153,21daN

Actions densemble : Zone NIVEAU S(m) qj(daN/m)

Ffr(dan/ m) FW(dan) FU(dan)

RDC 54.4 10.66 102.56 682.46 0

1 54.4 37.69 102.56 2152.89 0

2 54.4 52.19 102.56 2941.69 0

3 54.4 62.91 102.56 3524.86 0

D

4 54.4 70.83 102.56 3955.71 0

RDC 54.4 -9.02 102.56 -388.128 0

1 54.4 -31.89 102.56 -1632.25 0

2 54.4 -44.16 102.56 -2299.74 0

3 54.4 -53.23 102.56 -2793.15 0

E

4 54.4 -59.94 102.56 -3158.17 0

F Toiture 6.4 -126.42 153.21 0 -655.87

G Toiture 12.8 -99.17 153.21 0 -1116.16

H Toiture 102.4 -81.73 153.21 0 -8215.94

I toiture 140.8 -54.49 153.21 0 -7518.98

Niveau FW FU RDC 294.33 -17506.95

1 520.64

2 641.95

3 731.71

4 797.54


ENTP 2006 29

Figure (VI) : Actions densemble

Il faut tenir aussi compte dune excentricit e de la composante horizontale

e = b/10 . e=16/10=1,6m (formule 2.10 ; chap2)

Figure (VII) : lexcentricit de la force globale horizontale Fw

RDC

8m 1.6m

FW

731,71dan

641,95dan

294,33dan

-17506,95dan

1

2

3

4 797,54dan

520.64da

EVALUATION DES ACTIONS CHAPITRE IV

ENTP 2006 30

[ ]2/mKN

2.1.2-effet de la neige :

charge de neige sur les toitures : La charge caractristique de neige S par unit de surface en projection horizontale de toitures ou

de toute autre surface soumise laccumulation de la neige sobtient par la formule suivante :

s = sK

sK (en KN/m2) est la charge de neige sur le sol, donne au paragraphe 4

(RNV99), fonction de laltitude et de zone de neige (cf. carte de neige).

est un coefficient dajustement des charges, fonction de la forme de la toiture,

appel coefficient de forme et donne au paragraphe 6 (RNV99).

Notre btiment situ la wilaya dOran c'est--dire en zone de neige : zone B

=0,8

sK = (( 0,04 x H )+10) / 100

H : laltitude par rapport au niveau de la mer en (m)

H = 100m.

SK = ((0,04 x 100) +10) / 100 = 0,14 KN / m2 = 140 N / m2

= 14 kg / m2

s = sK=0.8x14 =11,2dan/ m2

:ratureeffet de la variation de la temp-.3.12

On doit tenir compte des effets de la dilatation thermique chaque fois qu'ils risquent

d'engendr des efforts anormaux dans les lments de la charpente mtallique st de produire des

dsordres dans les appuis et dans les lments exposs a l air libre (variation plus lev de gradient

thermique)

Pour notre structure ;on n'a pas pris en compte l'effet de la temprature pour les justification

suivantes :

a- la longueur minimale pour la quelle on doit tenir compte l'effet thermique est de 50m,

et celle de notre cas est de: 16,8m

b- notre charpente n'est pas expose l'air libre (effet de masque)

c- la zone d'implantation (ORAN) a une faible variation de temprature.

CHAPITRE V PREDIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS

E N T P 2 0 0 6 31

PREDIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS V.1- INTRODUCTION :

Les prsentes rgles ont pour but de codifier les mthodes de calcul applicables l'tude

des projets de constructions en acier.

L'application de ces rgles conduit pour les diffrents lments des constructions un

degr de scurit sensiblement homogne pour les diffrents modes de sollicitations et les

diffrents types de constructions.

Les lments secondaires sont destins reprendre la sollicitation, comme les vent par

exemple, et assurer la stabilit base sur la RDM et les rgles CM66.

V.2-PRINCIPE DE CALCUL:

2.1- Condition de la Flche :

La flche et vrifie par la condition :

348EI5qLf

300Lf

4

totaladmtotal ==< avec f

2.2- Condition de Rsistance :

La condition de rsistance qu'il faut vrifier est ef Correspondant aux cas des charges les plus dfavorables.

M

= f Avec 8qL

M2

= Le moment d q (charge uniformment repartie).

CHAPITRE V


E N T P 2 0 0 6 32

V.3 VERIFICATION DE SOLIVE DE NIVEAU TERRASSE :

3.1-Caracteristiques des solives :

Porte de la solive...........L=5,6m

Distance entre l'axe des solives .Lc=1m

L'inclinaison de plancher....=0

Le Chargement Charge linaire

Chargement permanent G : Poids propre de plancher :

q ter =553kg/ m2

q ter =553x1= 553 kg/ml

G=553 kg/ml

Charge d'exploitationQ : charge d'essai Q=100 kg/m2 charge de neige N0=11,2 kg/m2

Q= (100+11.2) x1=111,2 kg/ml

Q+N0 = 111,2 kg/ml

3.2. Combinaison des charges:

Charge pondre : 34 G +

1217 (Q+N0) 03

5 N+Charge non pondre G+Q

894,86 kg/ml 671,66 kg/ml

3.3- Dimensionnement de profil :

46

3

34

11,21941012384

356066,6715348

3005300384

5

cm.

I

EqLIL

EIqLf

=>

>


E N T P 2 0 0 6 33

h

t

b

fd Axe neutre G

3.4. Les caractristique de profile IPE220 :

Poids

Secti

on

Dimension

Caractristique

DESIGN

ATION

abrge G

Kg/m

A

cm2 h

mm

b

mm e

mm

Ix

cm4 Iy

cm4

Wx cm3

Wy cm3

Ix

cm

Iy

cm

IPE 220

26,2

33,4

220

110

5,9

2772

205

252

37,3

9,11

2,48

a- Vrification de condition de rsistance :

f e=24dan/mm2

f = x

f

wM

avec : Mf= 8

2ql

f= xw

ql8

2

= )252.(86,5.06,921 2 =14,32 dan/mm2 e=24dan/mm2

La condition est vrifie.

b-La vrification des contraintes (flexion-retrait) :

S=A+nB = 86,73 cm2 (n : coff. dquivalence = 15)

d= nbt .

Sht

2+ =9,22 cm

v=2h +d=20,22 cm

v=2h +t-d=9,78 cm

I=IA+Ad2+ nIB +

nB (

2ht + -d)2=7677,50 cm4

M=361055 daN .cm


E N T P 2 0 0 6 34

Contraintes de flexion :

==I

Mva +960,01 daN/cm2

== )'(, tvI

Ma -84,50 daN/cm2

==nI

Mvd

,,

2 -30,96 daN/cm2

== )'(,1 tvnIM

b -5,63 daN/cm2 Effort tranchant :

T= 2ql = 2603,41 daN =

9,522041,2603

x=2 < 0,6 e =14,40 daN/mm2

Contraintes additionnelles de retrait :

2th += = 15 cm A

I A= = 5,53 cm

2

BABIAnIAeBEK

AA

a

+++ =17,50

+=21hy = 16,53 cm

tyy += 12 = 24,53 cm Ea=2,1.106.2.10-4=420 daN/cm2

Do les valeurs des contraintes :

1, Kya = = - 289,275 daN/cm2

)( 1yhKa = = + 95,725 daN/cm2 )(1 1

,1 KyeEn ab

= = + 8,71 daN/cm2

)e(1 2,2 KyEn ab

= = + 0,618 daN/cm2 Les contraintes finales : ,a = -84,50 289,275= - 374,13 daN/cm2 < e=2400 daN/cm2 a = +960,01+95,725 = +1055,73 daN/cm2 < e=2400 daN/cm2 ,1b = -5,63 + 8,71 = +3,04 daN/cm2 < b =0,6.fc28=150 daN/cm2

,2b =-30,95 + 0,62 = -30,33 daN/cm2 < b =0,6.fc28=150 daN/cm2

Donc les conditions des contraintes sont vrifies.


E N T P 2 0 0 6 35

V.4- VERIFICATION DE SOLIVE DE NIVEAU COURANT :

4.1- Caractristiques des solives :

Porte de la solive..... L=5,6m

Distance entre l'axe des solives.. Lc=1m

L'inclinaison de plancher.....=0

Chargement Charge lineare

Chargement permanent G : Poids propre de la plancher courant :

qpc= 405 kg/m2

qst=405 x 1=405 Kg/ml

G=405 kg/ml

Charge d'exploitationQ : charge d'essai Q =250 kg/m2

Q= (250) x1=250 kg/ml

Q = 250 kg/ml

4.2-Combinaison des charges :


23 Q

Charge non pondre : G+Q

915 kg/ml 655 kg/ml

4.3- Dimensionnement de profil :

46

3

34

cm67,2139102.1384

3655x5605I

348E3005qLI :avec

300L

348EI5qLf

=>

>


E N T P 2 0 0 6 36

h

t

b

fd Axe neutre G

4.4-Les caractristique de profile IPE220 :

Poids

Secti

on

Dimension

Caractristique

DESIGN

ATION

abrge G

Kg/m

A

cm2 h

mm

b

mm e

mm

Ix

cm4 Iy

cm4

Wx cm3

Wy cm3

Ix

cm

Iy

cm

IPE 220

26,2

33,4

220

110

5,9

2772

205

252

37,3

9,11

2,48

a/ Vrification de condition de rsistance :

f e=24dan/mm2

f = x

f

wM

avec : Mf =8

2ql

f= )252.(86,5915 2 =14,23dan/mm2 < e=24dan/mm2

Alors cette condition est vrifie.

b/La vrification des contraintes (flexion-retrait) :

S=A+nB = 86,73 cm2 (n : coff. dquivalence = 15)

d=nbt .

Sht

2+ =9,22 cm

v=2h +d=20,22 cm

v=2h +t-d=9,78 cm

I=IA+Ad2+ nIB +

nB (

2ht + -d)2=7677,50 cm4

M=358680 daN.cm


E N T P 2 0 0 6 37

Contraintes de flexion :

==I

Mva +944,64 daN/cm2

== )'(, tvI

Ma -83,15 daN/cm2

==nI

Mvd

,,

2 -30,46 daN/cm2

== )'(,1 tvnIM

b -5,54 daN/cm2 Effort tranchant :

T= 2ql = 2562 daN

=9,5220

2562x

=1,97 < 0,6 e =14,40 daN/mm2 Contraintes additionnelles de retrait :

2th += = 15 cm

AI A= = 5,53 cm

2

BABIAnIAeBEK

AA

a

+++ =17,50

+=21hy = 16,53 cm

tyy += 12 = 24,53 cm Ea=2,1.106.2.10-4=420 daN/cm2

Do les valeurs des contraintes :

1, Kya = = - 289,275 daN/cm2

)( 1yhKa = = + 95,725 daN/cm2

)(1 1,1 KyeEn ab

= = + 8,71 daN/cm2

)e(1 2,2 KyEn ab

= = + 0,618 daN/cm2 Les contraintes finales : ,a = -83,15 289,275= - 372,42 daN/cm2 < e=2400 daN/cm2


E N T P 2 0 0 6 38

a = +944,64+95,725 = +1040,36 daN/cm2 < e=2400 daN/cm2 ,1b = -5,54 + 8,71 = +3,17 daN/cm2 < b =0,6.fc28=150 daN/cm2

,2b =-30,46 + 0,62 = -29,84 daN/cm2 < b =0,6.fc28=150 daN/cm2

Donc les conditions des contraintes sont vrifies.


E N T P 2 0 0 6 39

V.5- VERIFICATION DES POUTRES PRINCIPALE DE NIVEAUX TERRASSE :

5.1 -Caractristique des poutres matresses :

Porte de poutre matresse L= 4m

Distance entre l'axe des poutres... Lc=5,6m

L'inclinaison de plancher.. =0



GP =553 kg/ m2

solives : GS=26,2kg/ml

GP =553 x5,6 =3096.8kg/ml

G S =(26.2 x 5,6)/1=146,72kg/ml

G=3243.52 kg/ml

Charge d'exploitationQ : charge d'essai Q=100 kg/m2

charge de neige N0=11,2 kg/m2

Q=(100+11.2)x5.6=622.72kg/ml

Q+N0 = 622.72kg/ml

5.2- Combinaison des charges:


1217 (Q+ N0 ) Charge non pondre : G+Q 03

5 N+

5206.88 kg/ml 3908.05 kg/ml

Dimensionnement des poutres encastres a chaque extrmit :

La charge uniformment

rpartie.

Effort

tranchant

Moment de flexion observations

l/2=2m

V=VA+VB=0

M0=q l 2 /24

Flche =EI

qL384

4

m4AV BV

m/q 2/l

AM BM

2/l


E N T P 2 0 0 6 40

46

3

34

48,9301012384

340005.3908384

200300384

cm.

I

EqLIL

EIqLf

=>

>


E N T P 2 0 0 6 41

MP=2(80426.6)24=3860476.8dan mm

=3860,47 dan m.

Mf= 3471,25 dan .m MP=3860,47dan m acceptable. C/vrification leffort tranchant : Leffort tranchant vaut :

T=(q+qp)L/2=(5206.88 +18.8)x2=10451.36dan

d/La contrainte de cisaillement est : =exHT =

1803,536.10451

x=10,95dan/mm 2 0,6 e=14 dan/mm 2 acceptable.

V.6- VERIFICATION DES POUTRES PRINCIPALE DE NIVEAUX COURANT :

V.6.1- Caractristique des poutres matresses :

Porte de poutre matresse . L= 4m

Distance entre l'axe des poutres... Lc=5,6m

L'inclinaison de plancher.. =0



GP =405 kg/ m2

solives : GS=26,2kg/ml

GP =405 x5,6 =2268kg/ml

G S =(26.2 x 5,6)/1=146,72kg/ml

G=2414.72kg/ml

Charge d'exploitationQ : charge d'essai Q=250 kg/m2

Q=250x5.6=1400kg/ml

Q = 1400kg/ml

V.6.2- Combinaison des charges:


23 Q

Charge non pondre : G+Q

5319.62 kg/ml 3814.72kg/ml


E N T P 2 0 0 6 42

Dimensionnement des poutres encastres a chaque extrmit :

La charge uniformment

rpartie.

Effort

tranchant

Moment de flexion observations

l/2=2m

V=VA+VB=0

M0=q l 2 /24

Flche =EI

qL384

4

46

3

34

26,9081012384

340005.3908384

200300384

cm.

I

EqLIL

EIqLf

=>

>


E N T P 2 0 0 6 43

alors cette condition ne pas vrifier.

On augmente notre profil IPE200.

Poids

Secti

on

Dimension

Caractristique

DESIGN

ATION

abrge G

Kg/m

A

cm2 h

mm

b

mm e

mm

Iy

cm4 Iz

cm4

Wel.y cm3

Wel.z cm3

iy

cm

iz

cm

IPE 200

22,4

28,5

200

100

5,6

142

1943

28,5

194

2,24

8,26

a/ Vrification de condition de rsistance :

f e=24dan/mm2

f = x

f

wM

avec : Mf= 24

2'lq

f= xw

lq24

2'

= )194.(24

)4).(4,2262,5319( 2+ =18,35 dan/mm2 > e=24dan/mm2

la condition est vrifier.

b/Vrification de la rsistance en flexion :

Le moment flchissant maximal vaut :

Mf= 24

2'lq =3471,25 dan.m

Le moment plastification vaut :

Mp=2 S e

S : moment statique.

S=b e ' (2

'eh + )+e8

2h

S=100x8,5(2

5,817200 +)+5,6(

8)17200( 2 )

S=104829,8mm 3

MP=2(108429,8)24=5031830,4dan mm

=5031,83 dan m.

Mf= 3559,9 dan .m MP=5031,83dan m acceptable.

H

b

h e

e'


E N T P 2 0 0 6 44

c/vrification leffort tranchant :

Leffort tranchant vaut :

T=(q+qp)L/2=(5319.62 +22,4)x2=10684,04dan

d/La contrainte de cisaillement est : =exHT =

2006,504,10684

x=9,53 dan/mm 2 0,6 e=14 dan/mm 2 acceptable.

Conclusion : on a choisir IPE240 comme des poutre matresse pour lensemble de notre

btiment pour facilite lassemblage avec les solives.

CHAPITRE V PRE DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS

ENTP 2006 45

V.7-PREDIMENSIONNEMENT DES POTEAUX: Les poteaux sont dimensionns la compression : daprs les rgles CM 66, art 3,411,

il doivent vrifier :

K. e

K . AN e

N = 34 G +

1217 (Q+N0)

tel que :

K : coefficient de flambement ;

: contrainte pondre de compression ; e : contraintes admissible de lacier ; G : Charge permanent ;

Q : Charge dexploitation ;

il sont considrs articuls aux (2) extrmit donc lf =l0 . on les vrifiera au flambement dans

le plan x-x.

il t retenu des profils HEA dont la rsistance au flambement dans le plan x-x est meilleure

que celle des profils IPE.

La surface reprise par le poteau central : S =5,64 = 22,4 m2.

La surface reprise par le poteau dangle : S =2,82 =5,6 m2.

La surface reprise par le poteau rive : S =2,84 = 11,2 m2.

Charge permanent de plancher terrasse: G =553 Kg/m2.

Charge permanent de plancher courant : G =405 Kg/m2.

Charge dacrotre : G =172,5 Kg/ml.

Charge des cloisons extrieures : G =124,6 Kg/m2

Charge de poutre de chinage et de solive IPE220 : G =26,2 Kg/m.

Charge de poutre principale IPE220 : G = 26,2Kg/m.

Charge dexploitation terrasse : Q =100 Kg/m2.

Charge dexploitation courant : Q =250 Kg/m2.

Charge de neige : N0=11,2 Kg/m2


ENTP 2006 46

7.1-dimensionnement des poteaux de RDC :

poteau central : A=64,3cm 2 HEA220 Ix=9,17 Iy=5,51 N = 105689?28kg max = Y = lf / iy =61.7 K = 1.201

K . AN = 1.201

3.6428,105689 =19,74 dan/mm2 24 dan/mm2

Profil admis.

poteau dangle : A=64,3cm 2 HEA220 Ix=9,17 Iy=5,51

N = 35256,98kg max = Y = lf / iy =61.7 K =1.201

K . AN = 1.201

3.6498,35256 =6,58 dan/mm2 24 dan/mm2

Profil admis.

poteau de rive : A=64,3cm 2 HEA220 Ix=9,17 Iy=5,51 N = 50387,44kg max = Y = lf / iy =61.7 K =1.201

K. AN = 1.201

3.6444,50387 =9,41 dan/mm2 24 dan/mm2

Profil admis.


ENTP 2006 47

Tableau rcapitulatif

tage profil Position

des poteaux

N K. AN

K . AN e

Centrale

20927.78 3.9 3.9 24 admis

Angle

6409.92

1.19 1.19 24 admis 4 HEA220

rive

11849.7

2.21 2.21 24 admis

Centrale

41225.52 7.7 7.7 24 admis

Angle

14378.81 2.68 2.68 24 admis 3 HEA220

rive

25336.81 4.37 4.37 24 admis

Centrale

63328.26 11.82 11.82 24 admis

Angle

22953.57 4.28 4.28 24 admis 2 HEA220

rive

37976.29 7.09 7.09 24 admis

Centrale

84508.77 15.78 15.78 24 admis

Angle

31215.54 5.83 5.83 24 admis 1 HEA220

rive

53766.57 10.04 10.04 24 admis

Centrale

105689.28 19.74 19.74 24 admis

Angle

35256.98 6.58 6.58 24 admis RDC HEA220

rive

50387.44 9.41 9.41 24 admis


ENTP 2006 48

V.8-PREDIMENSIONNEMENT DES ESCALIERS:

les escaliers sont constitus en

charpente mtallique :

- pour le dimensionnement des

marches (g : giron) et contre

marches (h), on utilise la formule

de BLONDEL.

59cm (g+2h) 66cm h: varie de 14cm 20cm

g : varie de 22cm 30cm

Donc : Hauteur dtage he = 3,4 m

Giron g = 30cm

On a : 59cm (30 + 2h) 66cm 14,5cm h 18cm Pour h= 17cm on a 10 marches par vole

La longueur de la ligne de foule sera :

L = g (n-1) = 30(10-1)

L = 2,7 m

Linclinaison de la paillasse :

tg = 270170 = 32,19

La longueur de la paillasse :

L = sin 170 = 3,19 m

Dimensionnement des lments porteur :

Vole : G = 121 daN/m2

Palier : G = 336 daN/m2

Charge dexploitation : Q = 250 daN/m2

1,6m

0,8m

1,6m

5,6m

1,3m 1,6m 2,7m

4m


ENTP 2006 49

Cornire de marche : On modlise la marche comme une poutre simplement appuy

On vrifier la condition de flche : f = EIPL

3845 4

300L

L = 160 cm

P = ( 121 0,3 + 250 0,3 ) = 111,3 Kg/ml (*)

(*) I 3,9 EPL3 I 8,466 cm4

On optera des cornires 45456

La vrification : f e = 24 daN/mm2

P = 34 G +

23 Q

P = 34 (36,3 + 3,97) +

23 (250 0,3)

P = 166,19 Kg/ml

Alors :

f = X

MAX

WM =

xWqL8

2

Application numrique :

f = 100)89,2(8

)160(19,166 2 f = 18,40 daN/mm2

160cm


ENTP 2006 50

La condition est vrifier : f = 18,40 daN/mm2 e = 24 daN/mm2 Donc notre cornire est admise

Limon UPN :

q1 = 0,8 (121+250) = 296,8 kg/ml

On:

q2 = 0,8 (336 + 250) = 468,8 kg/ml

On vrifier selon le critre de dformation que :

f = EI

PL3845

43

300L ..(*)

L = 400 cm

P = 468,8 kg/ml

(*) I 3,9 EPL3 I 557,20 cm4

On optera pour le limon du profil UPN140 La vrification :

q1 = 0,8 (34 G1 +

23 Q) = 429,06 kg/ml

q2 = 0,8 (34 G2 +

23 Q) = 658,40 kg/ml

La charge quivalente :

qqui = (q1L1+q2L2)/(L1+L2)

L1 = 270cm

L2 = 130cm

qqui = 503,59 kg/ml

La condition de rsistance : f e = 24 daN/mm2

f = X

MAX

WM =

xWqL8

2

f = )4,86(84.59,503 2 = 11,65 daN/mm2 e = 24 daN/mm2

Le profil UPN140 est admis.

270cm 130cm

q1 q2

CHAPITRE VI ETUDE SISMIQUE

ENTP 2006 51

ETUDE SISMIQUE VI.1-INTRODUCTION:

Les actions sismiques sur un btiment sont des actions dynamiques complexes.

Elles se manifestent par des mouvements essentiellement horizontaux imposs aux fondations.

Les constructions rsistent ces mouvements par des forces dinertie dues leur masse qui

sopposent aux mouvements. Ce qui entrane bien entendu des efforts dans les structures.

Le but de ltude sismique est la dtermination des efforts induits et leur distribution dans le

systme de stabilits.

Dans cette partie nous allons analyser l'effet des deux sens parasismiques qui dfinies:

sens I:perpendiculaire la faade principale (ossature contrevente par pales triangules en V).

sens II :parallle la faade principale (portiques autostables ductiles). La dtermination de la rponse de la structure et son dimensionnement peuvent se faire par les

deux mthodes suivantes :

mthode statique quivalente.

mthode danalyse modale spectrale. VI.2-METHODES STATIQUES EQUIVALENTES:

conditions dapplication : Selon le (RPA 99 art 4.1.2) nous pouvons dire que la mthode est applicable sur notre structure

vue que les conditions suivants sont satisfaites :

-rgularit en plan et en lvation.

-ouvrage en zone IIa avec une hauteur totale infrieure 30m.

VI.3-PRINCIPE DE LA METHODE :

Le calcul de la mthode statique peut tre considre comme drivant de lanalyse modal travers

les simplifications suivantes :

-le mode fondamental est seul pris en compte.

-la dforme du mode fondamental est arbitrairement assimile une droite pour les structures

portiques.

calcul de leffort tranchant V la basse :

WR

QDAV ...=

CHAPITRE VI


ENTP 2006 52

A : coefficient dacclration de zone, donn par le tableau (4.1) de RPA 99/version 2003 en fonction de la zone sismique et du groupe dusage du btiment

Zone IIa

A=0,25

Groupe dusage IA (RPA99/version 2003 art 3.2)

D : est un facteur damplification dynamique moyen qui est fonction de la catgorie de site du facteur de damortissement () et de la priode fondamental de la structure (T).

Avec T2 : priode caractristique associe a la catgorie du site et donne par le tableau 4.7 art 4.2.3 du RPA99/ version 2003, (site meuble (S3)) : T2( S3 ) = 0.5 sec

: Facteur de correction damortissement donne par la formule :

)2(7 += 7.0

O (%) est le pourcentage damortissement critique fonction du matriau constitutif, du type de structure et de limportance des remplissages.

est donne par (le tableau 4.2 du RPA99 art 4.2.3) Portique en acier avec remplissage dense =5% = 1 T :priode fondamentale de la structure. T=CT hN3/4

hN :hauteur mesure en mtre a partir de la base de la structure jusquau dernier niveau (N) .

hN = 17 m

CT : est un coefficient , fonction du systme de contreventement et du type de remplissage.

Portiques auto-stables en acier avec remplissage en maonnerie CT =0.05

et est donn par ( le tableau 4.6 du RPA99/version2003 art 4.2.4)

Donc : T = 0,05 (17)3/4 = 0,41s

On a : T2 = 0,5 T =0,41 donc D = 2,5 D = 2,5 1 = 2,5 R : coef de comportement global de la structure

2,5 0 T T2 D = 2,5 ( T2 / T )2/3 T2 T 3s 2,5 ( T2 / T )2/3 ( 3 / T )5/3 T 3s


ENTP 2006 53

A- pour sensI :

Sa valeur est donne par (le tableau 4.3 de RPA 99/ version 2003 art 4.2.3)

en fonction du systme de contreventement.

Structure en acier+ossature contrevente par pales triangules en V. RI =3

B- pour sensII :

Sa valeur est donne par (le tableau 4.3 de RPA 99/ version 2003 art 4.2.3)

en fonction du systme de contreventement.

Structure en acier+portiques autostables ductiles. RII =6

Remarque: le RPA exige dans le cas d'utilisation de systmes de contreventement diffrents dans

les deux direction concderais il ya lieu d'adopter pour le coefficient R la valeur la plus petite.

Donc on prend la valeur de R=3 pour notre structure.

Q : est le facteur de qualit et est fonction de :

La redondance et de la gomtrie des lments de construction. La rgularit en plan et en lvation. La qualit de contrle de la construction. Sa valeur est dtermin par la formule : Q = 1 + Pa A partir du (tableau 4.4 de RPA 99 version 2003 )

on trouve : Q = 1+0,1 =1,1

W : poids total de la structure. W est gal la somme des poids Wi calculs chaque niveau (i) .

W = wi Avec :

Wi=WGi+WQi WGi : Poids du aux charges permanents et celles des quipements fixes solidaires de la structure.

WQi : charge dexploitation.

: coef de pondration fonction de la nature et de la dure de la charge dexploitation et donn par (le tableau 4.5 du RPA99 version 2003).

Dans notre cas, ( le btiment usage dhabitation,bureaux ou assimils) =0,20 . Donc chaque niveau : Wi=WGi+0,2WQi


ENTP 2006 54

Calcul de W (t): On rsume le calcul manuel dans le tableau rcapitulatif suivant :

niveau plancher mur

faade poutre poteau escaler acrotre WG 0,2WQ Wi (t)

RDC 102.6 13.895 9.447 3.434 2.728 0 132.10 13.44 145.54

1 102.6 13.895 9.447 3.434 2.728 0 132.10 13.44 145.54

2 102.6 13.895 9.447 3.434 2.728 0 132.10 13.44 145.54

3 102.6 13.895 9.447 3.434 1.364 0 130.74 12.66 143.4

4 148.64 6.947 9.447 1.717 0 5.658 172.4 5.978 178.37

WTOT 758.39

Rsum des rsultats :

Paramtres Valeurs numriques

A 0.25

D 2 ,5

Q 1,1

R 3

W (KN) 7583,9

T 0,41

1

Donc la force sismique globale agissant la base est :

V =(0,25x 2,5x1.1x7583,9)/3 = 1737,97 KN

distribution de la rsultante des forces sismique selon la hauteur : La rsultante des force sismiques la base est distribue sur la hauteur de la structure selon la

formule suivante :

V = Ft + Fi (art 4.2.5 RPA99) Ft=0.07TV si T0,7s Avec :

Ft=0 si T0,7s


ENTP 2006 55

On a :

T =0,41s 0,7s Ft=0 la force sismique quivalente qui se dveloppe au niveau (i) est donne par la formule suivante :

Fi = =

n

jiJ

iit

hW

hWFV

1

)(

Fi :force horizontale au niveau j.

hi :niveau de plancher.

Ft :force concentre au sommet de la structure.

Wi : poids de ltage.

Les rsultats sont reprsents dans le tableau suivant pour les deux sens: Niveau Wi

(kN)

V-Ft (KN) hi ( m) Wihi Wihi Fi (kN) 4 1783,7 17 30322,9 662.76

3 1434 13.6 19502,4 426.26

2 1455,4 10.2 14845,08 324.46

1 1455,4 6.8 9896,72 216.31

RDC 1455,4

1737,97

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