Projet de Cm

Conclusion

Ce projet tait l'occasion idale d'exploiter nos connaissances acquises et plus

particulirement ces deux dernires annes de Master.

A travers les diffrentes tapes de conception et de calcul, on avons pu nous

familiariser avec les diffrents rglements et codes ainsi qu' l'utilisation d'outils de calcul et

de D.A.O.

De part notre formation dans le domaine de la construction mtallique, on a trouv

dans ce projet une opportunit d'apprendre et d'approfondir nos connaissances en bton arm

et les structures en acier.

Il est difficile et parfois frustrant, pour un tudiant en master, de s'apercevoir que dans

un projet rel, il n'est pas simple de mettre en adquation les aspects techniques esthtiques et

financiers ce dernier, reprsente bien souvent l'enjeu majeur d'une opration de construction

En fin, nous souhaitons que ce modeste travail nous suivra dans le futur proche de

notre vie professionnelle

Rsum:

Le projet est l'tude d'une salle de sport compose de deux blocs, dans la commune deSIDI MEDJAHED dans la wilaya de TLEMCEN suivant les diffrents codes et rglements decalcul tels que le CCM97, le RPA99V2003, BAEL 91 et Le RNV 99

travers les diffrents chapitres de ce projet on a fait une brve introduction suivi dela prsentation et la conception de la structure tudie.

Par la suite on a ralis l'tude des effets climatiques et le pr-dimensionnement desdiffrents lments en bton arm et en charpente mtallique, le calcul des lmentssecondaires et l'tude sismique ont t effectu par la suite.

Finalement on a ralis les calculs des assemblages et le calcul des fondations puis ona achev le projet par une conclusion.

Mots cls

Construction mtallique, neige et vent, Hall mtallique.

Abstract:

This project is the study of a gymnasium composed of two parts, in the city of SIDIMEDJAHED in the Wilaya of TLEMCEN according to the different codes as CCM97,RPA99V2003, BAEL 91 and the RNV99...

In this project composed of different chapters, we started by a brief introduction, then thepresentation and the conception of the studied structure.

Next, we made the study of the climatic loads and the calculation of the sizes of the diffrentelemrnts of the metallic structure and of reinforced concrete, then the calculation of secondaryelements of the structure and the sismic study were realised.

Finally, the calculation of the different connections and the calculation of foundation.

Our project was achieved by a conclusion.

KeywordsMetal construction, snow and wind, Metal Hall.

.

CCM97, RPA99V2003, BAEL91, RNV99 .

. .

. .

Remerciements

On doit tout d'abord nos remerciements ALLA.LE Tout Puissant qui nous accord la

force et la volont pour raliser ce travail et l'achever pour finalement vous le prsenter.

On doit aussi les plus sincres remerciements nos encadreurs Mr RAS A et Dr

MISSOUM A pour tout l'aide et la patience qu'ils ont prsent notre gard, et qui sans eux

ce travail n'aurait surement jamais vu le jour.

Aux membres du jury, Dr ZADJAOUI.A, Mr BABA AHMED et Mr MEDJAHED. S,

qui nous remercions profondment du fond du cur pour l'honneur qu'ils nous ont accord

pour prsider notre soutenance et examiner notre projet, Mille mercis Messieurs.

Nos remerciement s'adressent l'ensemble des professeurs qui nous ont guid durant

le cycle de notre formation et qui nous serons reconnaissants jusqu' la fin de nos jours car

sans eux on ne serait jamais arrivs l o on est aujourd'hui vous prsentant ce mmoire.

Finalement nous remercions tous ceux qui ont particip de prs ou de loin la

ralisation de ce travail.

Ddicaces

Je ddie ce travail au premier lieu ma chre "YEMMA" qui je ne remercierai jamaisassez

A mon trs cher "ABI" qui grce ses conseils et ses paroles j'ai pu tracer mon aveniret devenir ce que je suis prsent.

A mes chers frres: Abd El Hafid, Amine, Sid Ahmed, Mohammed que DIEU lesgardes pour moi et les comble de bonheur.

A ma trs chre et unique sur Samia, que je remercie pour tout ce qu'elle a fait et faitencore pour moi.

A mes chers oncles chacun en son nom, je vous ddie ce travail et je vous remercie dufond du cur pour tre toujours l pour moi.

A mon binme et mon ami YOUNES avec qui j'ai partag de bons et d'inoubliablesmoments durant la prparation de ce projet.

A mon amie et collgue AFAF qui m'a aid dans la prparation de ce mmoire.

A l'ensemble de nos camarades et collgues de la promotion de

CONSTRUCTION METALLIQUE 2012/2013

Karim

Je ddie ce travail au premier lieu ma chre MERE qui je ne remercierai jamais assez

A la mmoire de mon trs cher PERE qui j'aurai souhaitai qu'il soit prsent mescts dans un jour pareil .Que DIEU comble son me de prosprit.

A mes trs chres surs : SOUMIA et RYM que DIEU les gardes pour moi et lescomble de bonheur et de russites.

A mes chers oncles chacun en son nom de la famille BEN HADDA, je vous ddie cetravail et je vous remercie du fond du cur pour tre toujours l pour moi.

A toute la famille LAZAAR, et TOUATI de OULED RIAH.

A mon binme et mon ami KARIM avec qui j'ai partag de bons et d'inoubliablesmoments durant la prparation de ce projet.

A tous mes amis qui se reconnaitront et qui je n'ai pas pu mentionner de noms de peurd'oublier quelqun.

A l'ensemble de nos camarades et collgues de la promotion de

CONSTRUCTION METALLIQUE 2012/2013

Younes

Liste des Figures :

Figure I. 1 : Vue en perspective de la salle de sport................................................................................. 8Figure I. 2 : Prsentation du projet ........................................................................................................... 8Figure I. 3 : Localisation du projet ........................................................................................................... 9

Figure II. 1: Vue en 3D da la structure en bton et plancher................................................................. 12Figure II. 2 Vue en 3D da la structure en charpente mtallique .......................................................... 13Figure II. 3- Panneau sandwich.............................................................................................................. 14

Figure III. 1 :ValeursdeCdpourlesstructuresmtallique ..................................................................... 18

Figure III. 2 : Sens V1 perpendiculaire au long pan ............................................................................... 20Figure III. 3 :Cpipourlesbtimentssanscloisonsintrieures ............................................................... 22

Figure III. 4 Rpartitiondespressionssurlatoiture.DirectionduventV1 ................................................... 23Figure III. 5 Valeurs de Cpesurlesparoisverticales.DirectionduventV2 ................................................. 24Figure III. 6: Valeurs de Cpepour la toiture. Direction du vent V2........................................................ 25Figure III. 7 Rpartitiondespressionssurlesparoisverticales-DirectionduventV2 .................................. 25Figure III. 8 : Rpartition des pressions sur la toiture - Direction du vent V2 ....................................... 26

Fiigure IV. 1 : Plancher terrasse inaccessible RDC ................................................................................ 28Fiigure IV. 2 :Une coupe de la poutrelle................................................................................................. 29

Figure V. 1 : Cas des sollicitations ......................................................................................................... 35Figure V. 2 : Cas de charges permanentes.............................................................................................. 35Figure V. 3 : Charge de la neige ............................................................................................................. 36Figure V. 4 : Cas de leffet du vent ........................................................................................................ 36Figure V. 5: Cas de la charge max Qy ; Qz ............................................................................................ 37Figure V. 6 : Cas de la charge max Qy ;Qz ............................................................................................ 37Figure V. 7 : Cas de leffet de lierne ...................................................................................................... 37Figure V. 8 : la panne au dversement ................................................................................................... 41Figure V. 9 Coupe longitudinale dune lierne ....................................................................................... 45Figure V. 10: Schma statique de la panne ........................................................................................... 45Figure V. 11 : position des liernes avec les pannes ................................................................................ 46Figure V. 12 Cordon de soudure ............................................................................................................ 51Figure V. 13 La soudure lchantignole avec membrure sup ................................................................. 51Figure V. 14 Palier de stabilit............................................................................................................... 53Figure V. 15 Palier de stabilit............................................................................................................... 53

Figure VI. 1 : Carte de zonage sismique en Algrie ............................................................................... 56Figure VI. 2 : Spectre de rponse bloc b................................................................................................ 60

Figure VI. 3 : Spectre de rponse bloc a ................................................................................................ 62Figure VI. 4 : largeur minimum du joint sismique ................................................................................. 65

Figure VII. 1 Coupe longitudinal de la ferme......................................................................................... 67Figure VII. 2 Gomtrie de la ferme...................................................................................................... 67

Figure VIII. 1 : Ferraillage transversal des poteaux ............................................................................... 82Figure VIII. 2 Ferraillage longitudinale des poteaux.............................................................................. 83

Figure IX. 1: liaison charpente bton...................................................................................................... 84Figure IX. 2: Dtail dune tige dancrage ............................................................................................... 85Figure IX. 3 Dtail de la jonction ferme-poteau ..................................................................................... 86Figure IX. 4 Dtail de la jonction membrure suprieur et Montan et diagonal ...................................... 89Figure IX. 5 3D de la jonction membrure suprieur et Montan et diagonal ........................................... 89

Figure X. 1 Ferraillage de la semelle intermdiaire................................................................................ 93Figure X. 2 : Ferraillage de la semelle centrale et dangle ..................................................................... 93Figure X. 3 ferraillages de la semelle centrale et intermdiaire ............................................................. 97Figure X. 4 Ferraillage de la semelledangle .......................................................................................... 97

Liste des Tableaux

Tableau II. 1Charges permanentes du rez-de-chausse.......................................................................... 14Tableau II. 2- Charges permanentes et dexploitation du plancher terrasse........................................... 15Tableau II. 3 Charges permanentes et dexploitation de la toiture......................................................... 15Tableau II. 4 - Charges permanentes et dexploitation de cloisons extrieures ..................................... 15

Tableau III. 1 Dfinition de catgorie de terrain .................................................................................... 19Tableau III. 2 dimensionnement de la rpartition V1 ........................................................................... 20Tableau III. 3 Valeurs de Cpeparois verticales....................................................................................... 21Tableau III. 4 valeur de Cpepour la toiture............................................................................................. 21Tableau III. 5 :Pressionssurlesparoisverticales.DirectionV1.................................................................. 22Tableau III. 6 :Pressionssurlatoiture.DirectionV1duvent ....................................................................... 22Tableau III. 7 Pressionssurlesparoisverticales-DirectionV2duvent........................................................ 25Tableau III. 8 :Pressionssurlatoiture-DirectionV2duvent....................................................................... 25

Tableau IV. 1 :Descente de charges Plancher terrasse inaccessible : ..................................................... 28

Tableau V. 1 : caractristique dun IPE160 ........................................................................................... 40

Tableau VII. 1 Diffrents angles de la ferme ......................................................................................... 67Tableau VII. 2 : Rcapitulatif du dimensionnement des diffrentes barres composant la ferme ........ 72

Tableau X. 1 Diffrentes sollicitations agissantes sur la semelle du bloc (A) ....................................... 90Tableau X. 2 : Rcapitulation des rsultats de la semelle intermdiaire .............................................. 93Tableau X. 3 Rsultats de la semelle centrale et dangle ....................................................................... 93Tableau X. 4 Diffrentes sollicitations agissantes sur la semelle de bloc (A)........................................ 95

Sommaire

1

SommaireTable matiere .......................................................................................................................................... 1

Introduction generale.............................................................................................................................. 7

CHAPITRE I- GENERALITES....................................................................................................................... 8

I.1 -Prsentation du projet: ..................................................................................................................... 8

I.2- Description du projet : ...................................................................................................................... 8

I.3 - Donnes gomtriques de louvrage : ............................................................................................. 9

I.4- Localisation et donnes concernant le site :..................................................................................... 9

I.5- Rglements techniques :................................................................................................................. 10

I.6 - Matriaux utiliss........................................................................................................................... 10

I.6.1. Acier :........................................................................................................................................ 10

I.6.2.Bton : ....................................................................................................................................... 10

I.6.3. Aciers darmatures : ................................................................................................................. 11

Chapitre II : Conception de louvrage.................................................................................................... 12

II.1 - Conception architecturale............................................................................................................. 12

II.2 Conception structurale.................................................................................................................... 12

II 2.1 La structure en bton ............................................................................................................... 13

II.2.2 La structure en charpente mtallique...................................................................................... 14

II.2.2.1 prsentation de louvrage en charpente :......................................................................... 14

II.2.2.2 Les lments principaux : .................................................................................................. 14

II.2.2.3. Toiture mtallique............................................................................................................ 14

II.3 - Descentes des charges .................................................................................................................. 15

II.3.1 - Introduction ........................................................................................................................... 15

II.3.2 - Plancher terrasse :.................................................................................................................. 15

II.3.3 - Toiture .................................................................................................................................... 16

II.3.4 - Cloisons extrieures ............................................................................................................... 16

Chapitre III :tudes climatiques............................................................................................................. 17

III.1- Action de la neige.......................................................................................................................... 17

III.1.1 Valeur caractristique de la neige Sk ...................................................................................... 17

III.1.2 Coefficient de forme de la toiture........................................................................................... 17

III.1.3 Charge caractristique de la neige.......................................................................................... 17

III.2 Action du vent ................................................................................................................................ 17

III.2.1 Prsentation gnrale ............................................................................................................. 17

III.2.2 - Donnes relatives au site ...................................................................................................... 18

Sommaire

2

III.2.3 Dtermination du coefficient dynamique Cd.......................................................................... 18

III.2.4Dtermination de la pression dynamique qdyn :..................................................................... 19

III.2.4.1 Coefficient de topographie Ct(Z): .................................................................................... 19

III.2.4.2 Coefficient de rugosit Cr(Z) ............................................................................................ 19

III.2.4.3 Coefficient d'exploitation Ce (Z):...................................................................................... 20

III.2.4.4 Valeur de la pression dynamique: ................................................................................... 20

III.2.5 Vent perpendiculaire au long pan (directions V1): ................................................................. 20

III.2.5.1 Coefficients depression extrieure Cpe: .......................................................................... 20

III.2.5.2 Coefficients de pression intrieure Cpi: ........................................................................... 22

III.2.5.3 Calcul des pressions.......................................................................................................... 22

III.2.6 Vent perpendiculaire au pignon(directions v2): ..................................................................... 24

III.2.6.1 Coefficients de pression extrieure Cpe: ......................................................................... 24

III.2.6.3 Calcul des pressions.......................................................................................................... 25

III.3. Forces de frottement .................................................................................................................... 25

Chapitre IV : pr-dimensionnement...................................................................................................... 27

IV.1 Pr dimensionnement du plancher :.............................................................................................. 27

IV.1.1 Dtermination de lpaisseur du plancher :............................................................................ 27

IV.1.1.2 Plancher terrasse inaccessible RDC :................................................................................ 27

IV.1.2 Les poutrelles ......................................................................................................................... 28

IV.1.2.1 dtermination de b0 : ...................................................................................................... 28

IV.2 Dimensionnement des poutres:..................................................................................................... 29

IV.2.1 Poutre principale:.................................................................................................................... 29

IV.2.2 Poutre secondaire : ................................................................................................................. 29

IV.3 Dimensionnement des poteaux : .................................................................................................. 30

IV.3.1 Poteau rectangulaire :............................................................................................................. 30

IV.3.1.1 surface supporte par le poteau:..................................................................................... 30

IV.3.1.2 Chargement :.................................................................................................................... 30

IV.3.1.3 Dtermination le cot du poteau (a) : ............................................................................. 31

IV.3.1.4 Vrification du poteau au flambement........................................................................... 32

IV.3.2 Poteau circulaire : ................................................................................................................... 32

IV.3.2.1 Chargement :.................................................................................................................... 32

IV.3.2.2 Dtermination le diamtre D : ......................................................................................... 33

IV.3.2.3Vrification selon RPA99:.................................................................................................. 33

IV.4 Conclusion :................................................................................................................................ 33

Sommaire

3

Chapitre V : calcule des lments secondaires ..................................................................................... 33

V.1 Calcul des pannes............................................................................................................................ 33

V.1.1 Introduction : ........................................................................................................................... 33

V.1.1.1 Dtermination des sollicitations : ..................................................................................... 33

V.1.1.2 Combinaison des charges:................................................................................................. 35

V.1.1.3 Principe de dimensionnement : ........................................................................................ 36

V.1.1.4 Vrification de la flche : .................................................................................................. 38

V.1.1.5 Vrification de cisaillement :............................................................................................. 39

V.1.1.6 Vrification au dversement :........................................................................................... 39

V.1.1.7 La Classe du profil ........................................................................................................... 39

V.1.1.8 Vrification des contraintes .............................................................................................. 42

V.2 Les liernes des pannes..................................................................................................................... 43

V.2.1 Dimensionnement des liernes des pannes .............................................................................. 44

V.2.1.1 Raction de la panne sur le lierne la plus sollicite .......................................................... 44

V.2.1.2 Calcul de la section des liernes : ....................................................................................... 46

V.3 Calcul de lchantignolle ................................................................................................................. 47

V.3.1 Dfinition :................................................................................................................................ 47

V.3.2 Dimensionnement de lchantignole :..................................................................................... 47

V.3.2.1 Efforts sollicitant lE.L.U................................................................................................ 47

V.3.2.2 Module de rsistance de lchantignole .......................................................................... 48

V.3.2.3 Epaisseur de lchantignole t ..................................................................................... 48

V.3.2.4 Boulon dattache .............................................................................................................. 48

V.4 Chneaux deau............................................................................................................................. 51

V.5 Calcul les barre de contreventement :............................................................................................ 52

CHAPITRE VI : Etude sismique .............................................................................................................. 55

VI.1. Introduction .................................................................................................................................. 55

VI.1.1. - Classification des zones sismiques....................................................................................... 55

VI.1.2. Classification des ouvrages selon leur importance ............................................................... 55

VI.2.Analyse dynamique........................................................................................................................ 56

VI.2.1. Principe de la mthode .......................................................................................................... 56

VI.2.2 Spectre de rponse de calcul .................................................................................................. 56

VI.3 Analyse dynamique des blocs ..................................................................................................... 58

VI.3.1 Modlisation de la structure .............................................................................................. 58

VI.3.2 Analyse modale ..................................................................................................................... 58

Sommaire

4

VI.4 Vrification de bloc (b) bton arm : .......................................................................................... 59

VI.4.1 Vrification de la priode fondamentale ................................................................................ 59

VI.4.2 Vrification de la force sismique la base ......................................................................... 59

VI.4.3 Vrification des dplacements ............................................................................................ 60

VI.5 Vrification de bloc (A) bton arm toiture en charpente mtallique : ..................................... 61

VI.5.1 Vrification de la priode fondamentale .............................................................................. 61

VI.5.2 Vrification de la force sismique la base ............................................................................. 62

VI.5.3 Vrification des dplacements ............................................................................................ 62

VI.6 : Justification de la largeur des joints sismiques............................................................................ 63

Chapitre VII tudes des fermes ............................................................................................................. 64

VII.1 Introduction : ................................................................................................................................ 64

VII.2Dtermination des efforts par la mthode des nuds ................................................................. 64

VII.2.1 Nud 1................................................................................................................................... 64

VII.2.2 Nud 2.................................................................................................................................. 64

VII.2.3Nud 3 ................................................................................................................................... 65

VII.2.4 Nud 4.................................................................................................................................. 65

VII.2.5 Nud 5.................................................................................................................................. 65

VII.2.6 Nud 6.................................................................................................................................. 66

VII.2.7 Nud 7.................................................................................................................................. 66

VII.2.8 Nud 8.................................................................................................................................. 66

VII.2.9 Nud 9.................................................................................................................................. 66

VII.2.10 Nud 10.............................................................................................................................. 66

VII.2.11 Nud 11.............................................................................................................................. 67

VII.2.12 Nud 12.............................................................................................................................. 67

VII.2.13 Nud 13.............................................................................................................................. 67

VII.2.14 Nud 14.............................................................................................................................. 67

VII.2.15 Nud 15.............................................................................................................................. 68

VII.3 Les lments comprims .............................................................................................................. 70

VII.3.1 Condition de flche ............................................................................................................... 70

VII.3.2Classe de la section transversale ............................................................................................ 70

VII.3.3Vrification de flambement .................................................................................................... 70

VII.3.4 Effort axial de traction ........................................................................................................... 71

Chapitre VIII :calcule des poteaux ......................................................................................................... 72

VIII.1. pr-dimensionnement des poteaux de bloc (A): ........................................................................ 72

Sommaire

5

VIII.1.1 : Introduction : ...................................................................................................................... 72

VIII.1.2 : pr-dimensionnement des poteaux :.................................................................................. 72

VIII.1.2.1 Coffrage :....................................................................................................................... 72

VIII.1.3 Vrification du poteau au flambement................................................................................ 74

VIII.1.3.1 Calcul du moment dinertie........................................................................................... 74

VIII.1.3.2 Calcul de llancement .................................................................................................. 74

VIII.2. Calcul ferraillage :........................................................................................................................ 74

VIII.2.1 : Armatures longitudinales :.................................................................................................. 74

VIII.2.2. Armatures transversales : .................................................................................................... 78

VIII.2.2.1 vrification de la contrainte de cisaillement.................................................................. 78

VIII.3 Dessin de ferraillage................................................................................................................. 79

IX.1 Dfinition :...................................................................................................................................... 81

IX.2Calcul de la jonction charpente-bton bloc (A).............................................................................. 81

IX.2.1 Dtermination des dimensions de la platine ......................................................................... 81

IX.2.2 Caractristique des tiges ......................................................................................................... 82

IX.2.3 Positionnement de la tige ....................................................................................................... 82

IX.2.4 Vrification de la contrainte de compression du bton......................................................... 83

IX.2.5 Vrification des goujons la traction..................................................................................... 84

IX.2.6 Calcul de lpaisseur de la platine .......................................................................................... 84

IX.3 Assemblage barres de la ferme : .............................................................................................. 84

IX.3.1 Efforts sollicitant : ................................................................................................................... 84

IX.3.2 Soudure de gousset................................................................................................................. 84

IX.3.3 Nombre de boulon : ................................................................................................................ 85

IX.3.4 Disposition constructive.......................................................................................................... 85

IX.3.4.1 Pince longitudinale........................................................................................................... 85

IX.3.4.2 Pince transversale ........................................................................................................... 85

IX.3.5 Calcul des boulons sollicits au cisaillement........................................................................... 85

IX.3.4 Vrification de la pression diamtrale .................................................................................... 86

chapitre X fondation.............................................................................................................................. 87

X.1 Introduction..................................................................................................................................... 87

X.2.tude des semelles bloc(A) :.......................................................................................................... 87

X.2.1 tude de la semelle intermdiaire: .......................................................................................... 88

X.2.1.1 Condition dhomothtie : .................................................................................................. 88

X.1.1.2Dtermination de d et ht :................................................................................................... 88

Sommaire

6

X.2.1.3Vrification : ....................................................................................................................... 88

X.2.1.4 Dtermination du ferraillage :........................................................................................... 89

X.2.1.5 Vrification de la stabilit au renversement..................................................................... 89

X.2.1.6 Dtermination de la hauteur du patin (e) ......................................................................... 89

X.2.1.7 Espacement ....................................................................................................................... 89

X.2.2 Etude de la semelle centrale et dangle : ..................................................................................... 90

X.2.3 Les longrines............................................................................................................................. 90

X.2.3.1Dfinition :.......................................................................................................................... 90

X.1.3.2 Ferraillage de la longrine :................................................................................................. 91

X.1.3.3Condition de non fragilit .................................................................................................. 91

X.4.3.4 Calcul des armatures transversales................................................................................... 92

X.4.3.5 Calcul despacement des cadres ....................................................................................... 92

X.2 Etude des semelles du bloc (b) :..................................................................................................... 92

X.2.1 Etude de la semelle centrale et intermdiaire :....................................................................... 92

X.2.1.1 Condition dhomothtie : .................................................................................................. 92

X.2.1.2Dtermination de d et h..................................................................................................... 93

X.2.1.3Vrification : ....................................................................................................................... 93

X.2.1.4 ddtermination du ferraillage .......................................................................................... 93

X.2.1.5 Vrification de la stabilit au renversement..................................................................... 93

X.2.1.6 Dtermination de la hauteur du patin "e " ....................................................................... 93

X.2.1.7 Espacement ....................................................................................................................... 94

X.2.2 Etude de la semelle intermdiaire et dangle: ........................................................................ 94

X.2.3.2 Calcul des armatures transversales................................................................................... 95

X.2.3.3 Calcul despacement des cadres ...................................................................................... 95

7Introduction

Dans le cadre de l'obtention du diplme de Master en Gnie Civil, nous sommes

mens raliser un projet de fin d'tudes. Ce dernier consiste calculer et dimensionner une

structure afin quelle remplit les conditions dont elle a t conue.

Le projet est l'tude d'une salle de sport constitue de deux blocs , le premier est un

terrain de sport dont la couverture est en charpente mtallique porte par des poteaux en bton

arm tandis que le deuximes est ralis compltement en bton arm. L'tude et le

dimensionnement des diffrents lments ont t labors selon les diffrents rglements

techniques de calcul et de conception, s'avoir : (RPA99 V03, BAEL91, CCM97, RNV99)

Dans un premier temps, nous allons dfinir le chargement tel que les charges

permanentes, d'exploitation et sismique.

Par la suite, on va dimensionner les diffrents lments principaux de la structure

quelle soit en bton arm (telle que les poteaux) ou en acier (rciproquement les fermes) sans

oublier de faire de mme pour les lments secondaires et de toiture

Une attention particulire est donne l'tude sismique et enfin, nous aborderons la

conception et le calcul des assemblages.

HEDDADJI. K / TOUATI .Y CHAPITRE I - Gnralits

8

CHAPITRE I- GENERALITES

I.1 -Prsentation du projet:Ce projet consiste tudier une salle de sport Commune de Sidi Mdjahad W. Tlemcen .

Figure. I.1 : Vue en perspective de la salle de sport

I.2- Description du projet :Louvrage qui fait lobjet de notre tude est constitu de deux parties :

Bloc(A) : Couverture en charpente mtallique et murs en maonnerie. Bloc(B) : Structure en bton arme englobant la rception, infirmerie, vestiaires, locaux

chaufferie et matriel.

Figure. I. 2 : Prsentation du projet


9

I.3 - Donnes gomtriques de louvrage :Suivant la vue en plan, les dimensions de la structure sont :

Bloc(A)

Longueur totale L1 = 30,80 m Largeur totale L2 = 22,00 m Hauteur totale H = 9,00 m

Bloc(B)

Longueur totale L1 = 21,30 m Largeur totale L2 = 13,46 m Hauteur totale H = 5,16 m

I.4- Localisation et donnes concernant le site : Contraint admissible est de 2 bars(rapport du sol du LTPO),

Altitude = 435 m, Le site est class dans la zone sismique I

Figure. I.3 : Localisation du projet


10

I.5- Rglements techniques :Les rglements techniques utiliss dans cette tude sont :

CCM 97 : Rgle de calcul des constructions en acier, RPA99 : Rgle parasismique Algriennes version 2003, RNV99 : Rgle dfinissant les effets de la neige et du vent, BAEL 91 : Bton arm aux tats limites, DTR C2.2 : Charges et structure

I.6 - Matriaux utiliss

I.6.1. Acier :

Les caractristiques mcaniques des diffrentes nuances dacier sont les suivantes : La rsistance la traction : fu = 360 MPa, La limite lastique : fy = 235 MPa, Le module de Young : E = 210 000 MPa, Le coefficient de poisson : = 0.3,

Le coefficient de dilatation thermique : = 12x10-6 m/C, Module dlasticit transversale : G = 84000 MPa.

I.6.2.Bton :

le bton utilis est dos 350kg/ m3. bton de propret est dos 150 kg/m3.

Rsistance de bton :

Le bton utilis est dfini, du point de vue mcanique par :

La rsistance la compression 28 jours : fc 28 = 25 MPa La rsistance la traction 28 jours est dduite de celle de compression par la

relation : ft 28 = 0,6+0.06 fc 28 Contraintes limites :

La contrainte admissible de compression ltat limite ultime (ELU) est donne par :

= ,. Etat limite de service :

La contrainte de compression limite de service est donne par :

28cbc f.6,0

Contraintes de cisaillement :

La contrainte limite de cisaillement prend les valeurs suivantes :


11

Fissuration peu nuisible :

= min (0.13 c28, 4 MPa) =3.25 MPa

Fissuration prjudiciable ou trs prjudiciable :

= min (0.10 c28, 3MPa) =2.5 MPa

Module dlasticit :

Le module de dformation longitudinale du bton est donn par la formule suivante :3

cjij f11000.E Ei28 = 32164,20 MPa

Selon le BAEL, les valeurs sont les suivantes: = 0 lELU

= 0.2 lELS

I.6.3. Aciers darmatures :

Lacier prsente une trs bonne rsistance la traction, et une bonne rsistance la

compression dans le cas d'lancements faibles. Si aucune prcaution n'est prise il peut subir

des effets de corrosion. C'est un matriau trs ductile, qui peut atteindre des dformations trs

importantes avant rupture.

Caractristiques mcaniques :

Nuance Fy (MPa)Ronds lisses Fe 220

Fe 240215235

Barres HA Fe 400Fe 500

400500

Tableau I.1 :Valeurs nominales de fy pour lacier darmatures

Contraintes limites :Etat limite ultime :

La contrainte admissible lELU a pour valeur :

En cas de situations accidentelles st = 400 MPa En cas de situations normales st = 348 MPa

Etat limite de service :

On ne limite pas la contrainte de lacier sauf en tat limite douverture des fissures :

Fissuration peu nuisible : pas de limitation.

Fissuration prjudiciable : st

st = min (2/3f e , 110 tjf ).

Fissuration trs prjudiciable : st

bc = min (1/2 f e , 90 tjf ).

HEDDADJI. K / TOUATI .Y CHAPITRE II : Conception de louvrage

12

Chapitre II : Conception de louvrageII.1 - Conception architecturaleCette salle de sport est constitue de deux structures. La premire est un terrain de sport(basketball, handball et volleyball) couvert par une toiture en charpente mtallique qui estporte par des poteaux en bton arm, avec des murs en maonnerie. La deuxime structureest btiment dun seul niveau en bton arm contenant un bureau, vestiaires, local matriels,local chaufferie, infirmerie, un hall daccueil et des sanitaires.

Figure. II.1 : Vue en 3D da la structure en bton et plancher

II.2 Conception structurale

La structure selon tudie en deux parties distinctes .une structure en bton arm et lautre encharpente mtallique.

II 2.1 La structure en bton

Le btiment est constitu dun systme poteau poutre en bton arm avec un plancher corpscreux type (20+5).


13

II.2.2 La structure en charpente mtallique

Figure. II.2. Vue en 3D da la structure en charpente mtallique

II.2.2.1 prsentation de louvrage en charpente :

Sur longe pan : 30,80 m. sur pignon : 22 m. la hauteur partir de la base jusqu' la panne de faitage : 9 m.

II.2.2.2 Les lments principaux :

II.2.2.2.1. Portiques :

Les portiques qui constituent lossature principale des halls mtalliques, sont composs defermes qui supportent les pannes et couvertures ainsi que des poteaux en bton arm quisupportent les fermes. Portique avec fermes treillis.

II.2.2.2.2. Les Fermes :Les fermes sont des poutres matresses dun comble. Elles sont constitutives dun certainnombre de barres droites isoles qui sont runies par des nuds et forment un systmegomtriquement indformable charg uniquement dans ses nuds.

On distingue diffrents types de fermes. Pour ce projet, la ferme est trapzodale.

II.2.2.3. Toiture mtallique

Cest un ensemble de parois extrieures assurant ltanchit horizontal dun ouvrage. Elle estsupporte directement par des pannes dans le cas des tles longues pour le cas de ce projet lechois a t porte sur (panneau sandwich).


14

Figure. II.3 - Panneau sandwich

1 : clip joint debout, 2 : matire isolante, 3 : tle TN40

II.3 - Descentes des chargesII.3.1 - IntroductionDans ce chapitre, les diffrentes charges agissantes sur la structure seront dfinies, elles sersument dans l'action des charges permanentes et d'exploitation, des effets thermique etclimatique, ainsi que le sisme. Ces derniers ont une grande influence sur la stabilit del'ouvrage. Pour cela, une tude approfondie doit tre labore pour la dtermination de cesdiffrentes actions. Les chargs permanente et dexploitation pour en deux portes en bton etcharpente t rsum dans les tableaux II.1 II.4

Types Charges permanentesCarrelage + Mortier de Pose 120 Kg/mCloison 100 Kg/m

Tableau. II.1 Charges permanentes du rez-de-chausse

II.3.2 - Plancher terrasse :

Types Charges permanentesPlancher avec dalle de compression 20+5 200Kg/mPlafond rapport en contreplaqu 5 Kg/mEtanchit multicouche 30 Kg/mForme de pente 200 Kg/mProtection dtanchit 50 Kg/m

TOTAL G1= 485Kg/mSurcharge dexploitation

Charge dentretien Q1 = 100 Kg/m2

Tableau. II.2 - Charges permanentes et dexploitation du plancher terrasse


15

II.3.3 - Toiture

Types Charges permanentesCouverture (tle + la matire isolante) 41kg/m2Accessoires 2.93 kg/m2Faux plafond 5,24kg/m2

G2=49,17 kg/m2Surcharge dexploitation

Surcharge dentretien Q3=100kg/mTableau. II.3 - Charges permanentes et dexploitation de la toiture

II.3.4 - Cloisons extrieures

Types Charges permanentesMaonnerie double parois (sans ouverture) 0,26 x 2,70= 0,702 t/mlMaonnerie double parois (avec ouverture) 0,702 x 0,85 0,60 t/mlEnduit extrieure (Enduit en mortier deliants hydrauliques)

18 daN/ m

Enduit intrieur 10 daN/ mTableau. II.4 - Charges permanentes et dexploitation de cloisons extrieures

HEDDADJI. K / TOUATI .Y Chapitre III : Etude Climatique

16

Chapitre III :tudes climatiquesIII.1- Action de la neige

La charge caractristique de la neige par unit de surface s'obtient par la formule

suivante:

S = .Sk [kN/m2] [RNV.99] Sk: Valeur caractristique de la neige exprime en [kN/m2] : coefficient de forme de la toiture dpendant l'angle d'inclinaison du versant.

III.1.1 Valeur caractristique de la neige Sk La salle de sport tudie est situe dans un CEM Sidi Mjahed (W. Tlemcen). Elle

correspond la zone A selon la classification da RNV99.

Sk =(,)

[RNV.99]

H : reprsente l'altitude du lieu d'implantation par rapport au bord de la mer H=435m.

Sk = 0,455 kN/m2

III.1.2 Coefficient de forme de la toitureLes coefficients de forme pour une toiture deux versants sont donnes par le tableau6.2 [RNV.99] en fonction des angles d'inclinaison des versants = 7,76 compris ente 0 et 15

Donc 1=2 = 0,8

III.1.3 Charge caractristique de la neigeS = .Sk

S = 0,8. 0,455

S = 0,364 kN/m2

III.2 Action du vent

III.2.1 Prsentation gnrale

La construction tudie tant de forme rectangulaire, appartenant la catgorie I pour laquelleon considre deux directions du vent. Vent perpendiculaire au long pan : Sens V1 Vent perpendiculaire au pignon : Sens V2


17

30,80

7,50 9,00V2 22,00

22,00

V1

III.2.2 - Donnes relatives au site

Catgorie de construction I,

Site plat : CT=1,

Zone de vent I,

qrf =375 N/m2,

Vrf= 25 m/s,

Catgorie de terrain III,

KT = 0,22 (facteur de terrain),

Z0 = 0.3 m (paramtre de rugosit),

Zmin=8m (hauteur minimale)

III.2.3 Dtermination du coefficient dynamique CdLa structure du btiment tant mtallique on utilise [RNV.99] on doit dterminer la valeur de

Cd pour chaque direction du vent

Vent normal au long pan : Sens V1

b : dimension perpendiculaire la direction du vent

b=30,80 H=9,00 cd=0,910

Vent normal au pignon : Sens V2

b=22,00 H=9,00 cd=0,925


18

Figure.III.1 :Valeurs de Cd pour les structures mtallique

III.2.4Dtermination de la pression dynamique qdyn :La structure est de hauteur totale 10 m. Il n'y a pas lieu de subdiviser le maitre couple

[RNV.99]. On calculera la pression dynamique.

Z= 9,00 m pour la toiture. Z= 3.75 m pour les parois verticales (c'est a dire a mi-hauteur).

III.2.4.1 Coefficient de topographie Ct(Z):Le coefficient de topographie est donn par [RNV.99] site plat Ct(Z)pour (Tlemcen).

III.2.4.2 Coefficient de rugosit Cr(Z)Il est calcul en fonction de Z par la formule suivante [RNV.99]

Cr(Z) = KT * Ln (

) pour Zmin Z 200 m

Cr(Z) = KT . Ln (

) pour Z


19

Cr (9)= 0.22 ln ( .) = 0.748 (pour toiture).

Cr (4)= 0.22 ln ( .) = 0.722 (pour parois verticale).

III.2.4.3 Coefficient d'exploitation Ce (Z):Le coefficient d'exposition est donn par la formule suIIIante [RNV.99]

() = () ()+ () ()

Ce(9)=1 * 0.748 [1+ .. ]=1.711 (pour toiture).

Ce (3.75)=1 * 0.722 [1+ .. ]=1.633 (pour parois verticale).

III.2.4.4 Valeur de la pression dynamique: = [N/m].(9) = 375 1.711=642[N/m](pour toiture)(3.75) = 375 1.663=615[N/m](pour parois verticale)III.2.5 Vent perpendiculaire au long pan (directions V1):

III.2.5.1 Coefficients dpression extrieure Cpe:

Figure.III.2: Sens V1 perpendiculaire au long pan

S=b*h=30.8*9

S=277.20 m S>10 m

Donc :Cpe= Cpe10 [RNV.99]

V1

b=30

.80

m

d=22,00m


20

Cpe pour les parois verticales :pour cette direction b=30.8 m , d=22 m, h=9m

e=min[b;2h]=min[30.8;18] e=18m

Figure.III. 3 : Valeurs de Cpe parois verticales

Coupe pour la toiture :

La direction du vent est dfinie par un angle =0 pour direction perpendiculaire au faitage,les coefficients de pression extrieure pour la toiture sont tirs du tableau [RNV.99]

Figure.III. 4 : valeur de Cpe pour la toiture

Face BC ou ADe(m) b(m) d(m) h(m)18 30.8 22 9

d e donc ona A et B et C

A=e/5 3.6B=e-A 14.4C=d-e 4

22,00

Zone CpeF -1,52G -1,11H -0,35I -0,46J -0,46

tableaux.III.2dimensionnement de la rpartition V1

V1

4,0014,403,60

30,8


21

III.2.5.2 Coefficients de pression intrieure Cpi:

Le coefficient de pression intrieur est tir de fonction de.

p=

[RNV.99]

Les ouvertures :

faade AB principale 2 portes (2,00 X 2,50)+ 2 Fentres (2,00 X 1,00) faade BC,CD,AD5 Fentres (2,00 X1,00)

Faade AB

= 0.68

Donc Cpi= -0.12

Faade BC,CD,AD

= 0.77

Donc Cpi= -0.27

Figure II I .5:Cpi pour les btiments sans cloisons intrieures

III.2.5.3 Calcul des pressionsLes pressions qj sont calcules laide des formules[RNV.99] :

Parois verticales

Les rsultats sont rsums dans le tableau ci-aprs.

Zone Cd qdyn(N/m)

Cpe Cpi qj (N/m)

D 0,91 615 0,8 -0,27 +599A 0,91 615 -1 -0,27 -409B 0,91 615 -0,8 -0,27 -297C 0,91 615 -0,5 -0,27 -129E 0,91 615 -0,3 -0,27 -17

Tableau.III.3:Pressionssurlesparoisverticales.DirectionV1

qj=Cd.qdyn (zj).[Cpe-Cpi]


22

Toiture

Les rsultats sont donns dans le tableau ci-aprs.

Zone Cd qdyn(N/m) Cpe Cpi qj (N/m)F 0,91 642 -1,52 -0,27 -731G 0,91 642 -1,11 -0,27 -490H 0,91 642 -0,35 -0,27 -47I 0,91 642 -0,46 -0,27 -111J 0,91 642 -0,46 -0,27 -111

Tableau.III.4:Pressionssurlatoiture.DirectionV1duvent

Les Figures ci-aprs illustrent la rpartition des pressions sur les parois verticales et toituresdans la direction de vent V1faadeAB.

Figure.III.7:Rpartitiondespressionssurlatoiture.DirectionduventV1

-17

-129-297-409

+599

Figure.III.6:Rpartitiondespressionssurlesparoisverticales-DirectionduventV1


23

III.2.6 Vent perpendiculaire au pignon(directions v2):

III.2.6.1 Coefficients de pression extrieure Cpe:

Figure.III.8 Sens V1 perpendiculaire au pignon

Cpe pour les parois verticales :

Pour cette direction b=22 m, d=30,80 m, h=9m

e=min [b;2h]=min[22;18] e=18m

Cpe pour la toiture :

Face BC ou ADe(m) b(m) d(m) h(m)18 22 30,80 9d e doncon a A et B

et C

A=e/5 3.6B=e-A 14.4C=d-e 12,80

12,8014,403,60

b=22

,00

d=30,80

Figure III.9 : Valeurs de Cpesurlesparoisverticales.DirectionduventV2

V2

b=22

,0

d=30,80

Tableaux.III.5dimensionnement de la rpartition V2


24

La direction du vent est dfinie par un angle =90 pour un vent direction perpendiculaire aufaitage, les coefficients de pression extrieure pour la toiture sont tirs du tableau [RNV.99];

Figure III.10 : Valeurs de Cpepour la toiture. Direction du vent V2

III.2.6.3 Calcul des pressionsqj=Cdqdyn(zj)[Cpe-Cpi]

Parois verticales


Zone Cd qdyn(N/m) Cpe Cpi qj (N/m)D 0,925 615 0,8 -0,12 +524A 0,925 615 -1 -0,12 -501B 0,925 615 -0,8 -0,12 -387C 0,925 615 -0,5 -0,12 -216E 0,925 615 -0,3 -0,12 -103

Tableau.III.6:Pressions sur les parois verticales-DirectionV2duvent

Toiture


Zone Cd qdyn(N/m) Cpe Cpi qj (N/m)F 0,925 642 -1,52 -0,12 -837G 0,925 642 -1,11 -0,12 -701H 0,925 642 -0,35 -0,12 -333I 0,925 642 -0,46 -0,12 -226J 0,925 642 -0,46 -0,12 -226

Tableau.III.7:Pressions sur la toiture-DirectionV2duvent

Zone CpeF -1,53G -1,30H -0,68I -0,50J -0,50

21,807,201,80

4,50

13,0

04,

50


25

Les Figures ci-aprs illustrent la rpartition des pressions sur les parois verticales et toituresdans la direction de vent V2faade AD.BC

Figure III.9 : Rpartition des pressions sur la toiture - Direction du vent V2

III.3. Forces de frottement

L'une des conditions(d/h=30,80/9=3,42>3)donne au [RNV.99]; est vrifie. Il y a lieu deconsidrer les forces de frottement .On prendra le cas d'un bardage en toiture et au nIIIeau desparois verticales dont les ondulations sont perpendiculaires la direction du vent(Cfr=0,04,cf.Tableau2.1).Laforce de frottement est donne par la formule2.8:Toiture fr,toiture=642 0,04 (30,80 2 11,10) = 17,56KNParois verticales: Ff r , p. verticales= 615 0,04 (30,80 2 7,5)= 11,36 KN

Ffr= 17,56 + 11,36 = 28,92 KN

FigureIII.11:Rpartitiondespressionssurlesparoisverticales-DirectionduventV2

Figure.III.11 : Rpartition des pressions sur la toiture - Direction du vent V2

HEDDADJI. K / TOUATI .Y Chapitre IV: pr-dimensionnement

26

Chapitre IV : pr-dimensionnement

IV.1 Pr dimensionnement du plancher :

IV.1.1 Dtermination de lpaisseur du plancher :Connaissant la flexibilit et la rigidit du plancher, la vrification de la flche est inutile, ilsuffit que la condition suivante :

Soit vrifie :

5,221

Lht

cmht 82,235.22536

On adopte un plancher corps creux de hauteur ht=25cm, soit un plancher (20+5) cm

IV.1.1.2 Plancher terrasse inaccessible RDC :

Figure. IV.1 : Plancher terrasse inaccessible RDC

Tableau. IV.1 :Descente de charges Plancher terrasse inaccessible :

chargement La charge(kn/m2)1-GraIVillon de protection(e=4cm) 0.682-Systeme multicouche (e=2cm) 0.123-Forme de pente en bton lger (5cm) 2.204-Chappe flottante asphalte (e=2,5cm) 0.505-Isolation thermique lige (e=4cm) 0.166-Plancher corps creux (20+5)cm 3.207-Enduit en pltre (e=2cm) 0.20

La charge permanente G=Gi=7.06

La surcharge dexploitation Q=1,00

Avec : ht = hauteur totale du plancher

L= porte maximale de la poutrelle entre


27

Matriaux :

La rsistance la compression fc28=25 Mpa Coefficient de scurit : b=1,5 et s=1,15 La rsistance la traction ft28=0,6+0,06 fc28 =2,1Mpa

Acier de limite lastique fe=400 Mpa

IV.1.2 Les poutrellesLa hauteur de la poutrelle est la mme que celle du plancher.

Figure. IV.2 :Une coupe de la poutrelle

IV.1.2.1 dtermination de b0 :

On a : 0.4 htb00.8 ht

0.4x25 b00.8x 25

10 cm b020 cm

Soit : b0 =12 cm

b= 65 cmb0= 12 cmh0= 5 cmh1= 20 cmht = 25 cm

b=b0 + 2.b1 b1=

=

= 26, 5 cm

Daprs le R.P.A 99 V2003 le b1 min doit satisfaire les conditions suivantes :

b1

= 58 26,5 cm 58 cm

b1 (6 x h0, 8 x h0) 26,5 cm (30, 40) Condition. Vrifie

b

b0

ht

h0

h1

b1


28

ht: hauteur total de la poutre

b : largeur de la poutre=la largeur de poteau

L: la plus grande porte libre entre axes d'appuis

IV.2 Dimensionnement des poutres:

Selon le R.P.A.99, les dimensions des poutres doivent satisfaire les conditions suivantes :

cmbh

cmhcmb

4

3020

7.5.1page66 (2)

Selon le B.A.E.L.91 le critre de rigidit :

1015LhL t

La porte max des poutres est:

a. Poutre principale : Lmax = 5,66m

b. Poutre secondaire : Lmax = 4,20m.

IV.2.1 Poutre principale:

thdcmL

9.0566

cmhdcmhcm

t

t

369,06,5673,37

D'aprs le R.P.A.99 :

C.V433.1

C.V3040VC.2030

cmbh

cmcmhcmcmb

t

t

Donc on prend la section des poutres principales A = (30x40) cm

IV.2.2 Poutre secondaire :On prend ht = 30 cm

D'aprs R.P.A.99

Avec :

On prend b = 30cm

On prend ht = 40 cm

279,04228

9,0420

cmhdcmhcm

hdcmL

t

t

t On prend b = 30 cm

b : largeur de la poutre=la largeur de poteau


29

C.V41/.VC3030

C.V2030

bhcmcmh

cmcmb

t

t

Donc en prend la section des poutres secondaires A = (30x30) cm2

IV.3 Dimensionnement des poteaux :Le calcul est bas sur la section du poteau le plus sollicit (centrale).Les dimensions de la section transversale des poteaux doivent selon les rglements RPA 99satisfaire les conditions suivantes :

IV.3.1 Poteau rectangulaire :min (a ;b) 25cm avec he :Hauteur dtage.

min (a ; b) he/20

1/4 a/b 4

Figure .IV.3 :Poteau rectangulaire

IV.3.1.1 surface supporte par le poteau:

La section offerte est la section rsultante de la moiti des panneaux en tournant le poteaurectangulaire le plus sollicit

S=(5,66/2+4,20/2) X (4,20/2+4,20/2)=20,70m2.

Les poteaux seront calculs en compression centr

IV.3.1.2 Chargement :

La charge permanente totale G 7,06K N/m2

La charge dexploitation Q=Q0 1KN/m2

Leffort normal permanent NG=G.S 146,14KN

Leffort normal dexploitation NQ=Q.S 20,70 KN

Leffort ultime Nu=1,35NG+1,5NQ 228,33 KN

L2 = 4,93 m

L1 =4,2 m

he = 3,00 m


30

IV.3.1.3 Dtermination le cot du poteau (a) :

Nu = 228,33KN

= .

Nu : dsigne l'effort normal de calcul s'exerant sur une section de bton Bc : l'aire (section brute) de cette dernire fcj : la rsistance caractristique du bton

= 228,3320,7.0,025 = 441,21Br

,,

Avec:

= 1+ 0,2

Daprs le BAEL on prend =35 = 1,2

fbc=,

fc28 = 25 Mpa

=1 (charge > 24 h)

b = 1,5 (cas gnrale)

fbc = 14, 17 Mpa

Br 0,028 m

On a :

Br (a-0,02)

a = + 0,02a= 0,028 + 0,02 0,189 m Donc on prenda=b = 30 cm

Vrifications des conditions imposes par le RPA 99 V2003 :

Min (a;b) 0,25 ma=b = 0,30 m>0,25 mC. V Min (a ;b)

a=0,30 m >,

= 0,15 C. V

4

1 4 C. V

IV.3.1.4 Vrification du poteau au flambement

IV.3.1.4.1 Calcul du moment dinertie

Rayon de giration iy,iz

7.2 page65 (2)


31

Iy = Iz =

=

= 67500 cm4 iy= iz

=

=8, 66

A : section du Poteau, A = a X b=900 cm

IV.3.1.4.2 Calcul de llancement

y= z=

= ,= 24,25< 50

avec :

lf =0,7 x l0 (cas gnral) ; lf = 0,7 x 3,00 = 2,1 m ix : rayon de giration

( x,y) < (50, 50) il ny a pas des risque de flambement

IV.3.2 Poteau circulaire : D 25cm

D he /15

La section offerte est la section rsultante de la moiti des panneaux en tournant le poteaurectangulaire le plus sollicit

S = (4,20/2)*(1,10/2)=1,155m2.

Les poteaux seront calculs en compression centr

2,10

0,55

Figure. IV.4 :Poteau circulaire

IV.3.2.1 Chargement :

La charge permanente totale G 7,06K N/m2

La charge dexploitation Q=Q0 1KN/m2

Leffort normal permanent NG=G.S 8,15 KN

Leffort normal dexploitation NQ=Q.S 1,15 KN

Leffort ultime Nu=1,35NG+1,5NQ 12,73 KN


32

IV.3.2.2 Dtermination le diamtre D :

On doit dimensionner les poteaux de telle faon quil ny a pas de risque de flambementc'est--dire 50 avec :

=0,7l0x4/D 50 D 0 ,7x3,00x4/50 D16,8cm

On prend D=30cm

=0,7x3,00x4/0,25=28

HEDDADJI. K / TOUATI .Y Chapitre V : calcule des lments secondaires

33

Chapitre V : calcule des lments secondaires

V.1 Calcul des pannes

V.1.1 Introduction :Compte tenu de la pente des versants, donne par la pente des fermes (notre cas) ou traversesde portique, les pannes sont poses inclines dun angle et de ce fait, fonctionnent en flexion

dvie.

V.1.1.1 Dtermination des sollicitations :Les pannes sont en effet soumises :

des charges verticales (poids propre de la panne et du complexe de couverture,neige, charges accroches ventuelles), dont la rsultante, ramene en chargelinique Q se dcompose en une charge Qy parallle lme de la panne et unecharge Qx perpendiculaire lme, quil convient de bien prendre en compte, afindviter tout risque de dversement latrale ;

une charge oblique V, due au vent (pression ou succion), perpendiculairement

au versant, donc paralllement lme de la panne.

Figure V.1 : Cas des sollicitations

Les donnes :

La pente du versant = 7,76 Espacement maximale des pannes : e = 1,45 m Les pannes sont poses comme traves isostatiques poutre simplement appuyes

Espace entre les fermes : lx = 6m La nuance dacier utilis est Fe 360 Le coefficient partiel de scurit YM0= 1.1

a. Les charges permanentes (G) :

Poids propre de la panne (estim) : 14 kg/ml


34

Poids des lments non porteur (poids des panneaux sandwich: 17,9 kg/ m

et accessoire de pose 10 kg/m)

Poids de faux plafond : 20 kg/m

Figure V.2 : Cas de charges permanentes

Donc : G = (17,9 +10 +20) 1,45 +14 G =83,45 kg/ml

b. Les surcharges dentretien (Q) :

La toiture est inaccessible est donc la charge dentretient est gale aux poids dun ouvrier etson assistant. elle est quivalente deux charges concentres de 100 kgchacune situes 1/3 et 2/3 de la porte de la panne ou bien pour simplifier onprend gnralement comme charge dentretien une charge globale de 75 kg/mde la surface de couverture.Donc : Q = 751,45 = 108,75 kg/ml

c. Surcharge climatiques : Surcharge de neige (Qs) :

Neige (par unit de surface horizontale S = 0,364 KN/m S = 36,4 kg/m), charge linique

verticale sur les pannes : Qs = 36, 4 cos (7, 76) 1, 45 Q.s. = 52, 38 kg/ml

Figure V.3 : Charge de la neige

Surcharge du vent (Qv) :

Vent (dpression extrieure maximale en toiture qi = -837 N/m qi = -83,7 kg/m), charge

perpendiculaire sur les pannes : Q v = -83,7 1,45 Q v= - 121,36 kg/ml


35

V.1.1.2 Combinaison des charges:a. Etat limite ultime : lE.L.U

1,35 G + 1,5 Q 1,35 (83,45) + 1,5 (108,75) = 275,22 kg/ml

1,35 G + 1,5 Q.s. 1,35 (83,45) + 1,5 (52,38) = 191,22 kg/ml

1,35 G + 1,5 Q v 1,35 (83,45) + 1,5 (121,36) = 294,7 kg/ml

b. Etat limite service : lE.L.S G + Q 83.45 + 108,75 = 192,2 kg/ml

G + Qs 83.45 + 52,38 = 135,83 kg/ml

G + Qv 83.45 + 121,36 = 294,81 kg/ml

La combinaison la plus dfavorable est celle cite en 3me, assavoir

Q max = 1,35 G + 1,5 Q = 294,7 kg/ml

Qz = Q max cos Q z = 294,7 cos (7,76) Q z = 291,8 kg/ml

Q y= Q max sin Qy = 294,7 sin (7,76) Q y = 39,76 kg/ml

On calcule le moment maximum selon :

Laxe fort : x-x

On prvoit des liernes dans le plan (x-x) l z= lx/2 M y, s d = Qy ly/8 M z, s d = 41,07

(3)/8 M z, s d = 46.20 kg/ml.

Figure V.4 : Cas de leffet du vent

Figure V.5 : Cas de la charge maxQy ; Qz

Figure V.6 : Cas de la charge maxQy ;Qz


36

Laxe fort : y-y

M y, s d = Q z lx/8 M y ,s d = 301,43 (6)/8 My, s d = 1356.43 kg/ml

V.1.1.3 Principe de dimensionnement :Les pannes sont dimensionnes par le calcul pour satisfaire simultanment :

Aux conditions de rsistance, (M s d < M c, Rd) Aux conditions de flche. ( x, y v max)

1.Aux conditions de rsistance :

On considre les sections du profil de classe 1et 2

M y , s d M y, c. Rd

Sont imposes par le CCM97 afin de dimensionner les pannes

M z,s d M z ,c .Rd (2)

Avec :

M y, c Rd = W p l yf y / YM0

M z , c Rd = W p lzfy / YM0

My , s d = 1356.43 kg/ml My,sd = 13564,300 kN/mm

M z, s d = 30,09kg/ml Mz,sd = 462,000 kN/mm

Donc (1) My, sd Wplyfy / YM0 (1)

(1) W p l x, min =

Wpl y, min=

Wpl y, min = 63492.46mm

Wpl y, min = 63,49 cm

Donc (2) M y, s d W p l y fy /Y mo (2)

(2) W p l z, min =

Wply, min=

Wpl z, min = 2162.55 mm

Wpl z, min = 2.16 cm

Figure V.7 : Cas de leffet de lierne


37

Donc le choix est IPE140 de caractristique suivant :

2. Conditions des flches ELS :

Q= G + W 85.85+125.55kg/ml

Q=211,4kg/ml

Oy=q x sin =211.4 x 0, 13 = 0,28kN/ml

Q z=q x cos =211,4 x 0,99 = 2,09kN/ml

On calcul la flche maximale selon

Plan x-x

=

max =

=

= 1 ,5 cm

Iy min =

=3,96cm4

Plan y-y

=

max =

=

= 3 cm

Ix min =

=561,05cm4

BN Le profil qui satisfait les deux conditions lE.L.U et lE.L.S sera un IPE 160 decaractristiques suivantes :

Prof

IPE

h

mm

b

mm

tw

mm

tf

mm

r

mm

d

mm

pp

kg

sectionA

cm2

Iy

cm4

iy

cm

Iz

cm4

iz

cm140 140 73 4.7 6.9 7 112 12.9 16.4 541 5.74 44.9 1.65

Moment de torsioncm4

Wycm3

Wzcm3

Wplycm3

Wplzcm3

2.54 77.3 12.3 88.3 19.2

Tableau V.1 : caractristique dun IPE140

Figure V.8 : lapanne en I 140


38

V.1.1.4 Vrification de la flche :

Plan x-x

=

max =

=

= 1,5 cm


39

vsd : effort tranchant

Av : aire de cisaillement

Vsdx= ;

V sdx= ,

=8,46 kN

Pour le lamin en H et I

AV=A -2 .btf (tw+2r) . tf

Av =20.1-2.(8,2 .0,74)+(0,5+2(0,9)) .0,74 Av=9 ,66cm4

Donc : = ,, = 0,87kN

z =Vsd z2 Av Avec: As: la section de la semelle

Vsdy=0,625. Oz . ly

Vsdy=0,625.2,09.3=3,91kN

Avec: As=bf.tf=8, 2.0, 75=6,15cm

z =,.,=0,31kN/cm2

max = 0,31 kN/cm2 Donc : 1,54.0,87 11.72 Condition vrifieV.1.1.6 Vrification au dversement :Le dversement est un phnomne dinstabilit qui se manifeste par une dformation latrale

des parties comprimes de la section de la panne sous laction du vent en soulvement.

a.Moment sollicitant :

Msd = q

= (1, 35 Gy + 1, 5 W)

M sd= [1,35(83,45) cos 7,76 + 1,5(125,55]

Msd =3,30 KN.m

b. la Rsistance de calcul de lIPE 160 au dversement

La rsistance de calcul au dversement par la formule suivante :

Mb,Rd = xLT x Bw xf [CCM97]V.1.1.7 La Classe du profil1. Classe de semelle

Figure V.10 : la panne au dversement

y

y

z

z

w

G


40

/

10 avec =

[CCM97]

/, 10 5,54 < 10 semelle est de classe 1

2. Classe de lme

tableau53.1 page47 (3)

72 Avec :d=h-(2*r+2*tf)=(2*(9)+2(7,4))=127,2mm

,, 72 25,44 < 72 lme est de classe 1

Conclusion : La section est de classe 1

w= 1

et pour les sections de classe 1 [CCM97]

= 1, 1

LT =

LT: coefficient de rduction pour le dversement

Avec: = 0,51 + ( 0,2) + = 0.21 .Pour les profils lamins

= x WxfM [CCM97]Mcr : moment critique lastique de dversement donn par la formule suivante :

M cr = C1

[CCM97]

Avec :

C1 = 1,132 : facteur dpendant des conditions de charge et dencastrement .B12pge144 Iy : moment dinertie de flexion suivant laxe de faible inertie= 68.3 cm4.

It : moment dinertie de torsion= 3,53 cm4

Iw: moment dinertie de gauchissement=Iz.(h-tf/2)=68,3((16,0-0,74)/2)=3,97 * 10cm6

L : la logeur de la poutre entre point latralement maintenus=600cm

G = () = (,) = 8,077 . 107 N/cm2 [CCM97]


41

Mcr = 1,132 ,

x68.3x, . + () ,,, . annexe B.1 [CCM97]

Mcr= 3,656 x 10N.cm

= 0.9 =

= 0,5[1 + 0,21(0,9 0,2) + (0,9)] = 0, 97 = LT =

,,,= 0, 75MbRd= 0,75 * 1 *(235 124/2) =238418 N/cm

MbRd =23,84KN.m

Msd=330kg.m=3.30KN.m

Msd MbRd

Donc La stabilit du dversement est vrifie.

V.1.1.8 Vrification des contraintesNous sommes dans la flexion dvie, il faut vrifier :

, ,

+ , ,

1 [CCM97]

Pour les sections transversales des profils lamins en I ou en H, on utilise :M, = M, ()(,) [CCM97]n=

, = 0Avec : =

= ,( ,,)

, = 0,396 0,5 M,= M, = Wx M, = ,, = (,) Nsd= 0 = 2 et = 1

Il faut vrifier que:

, (,)

+ ,

1

n <


42

M, = qyx = q cos M, = qxx = q sin q = 1, 35 (85, 85) +1, 5 (125, 5) =304, 22 Kg/ml

=3,04KN/mlM, = 3,04 7,76 () = 3,4KN.mM, =3,04 7,76 () = 1,84KN.m , (,)

+ ,

1

,,(,,

, + ,,,, 10.33 1 Condition. Vrifiepas de flambement pour les panne.

Pour la stabilit de la semelle comprime dans le plan de lme il faut vrifier le rapport(d/tw) qui donn par la formule suivant :

K x

x

[CCM97]

d : distance entre nus intrieurs des semelles.

tw : paisseur de lme

Aw: aire de lme du profil = (h-2tf) x tw = (160-2 x(7,4)) x5 = 726 mm

Afc:aire de la semelle comprime = bxtf = 82 x7, 4 =606,8 mm

Fy : limite dlasticit de la semelle comprime = fy = 235 N/mm

K : coefficient pris gal 0,30 pour une semelle de classe 1

0,40 classe 2

0.55 classe 3

On prend K=0.30

K x

x

= 0,3x,

x

, = 293

= ()

= (,)

= 25,44


43

25,44 293 La stabilit de la panne au flambement de la semelle comprime est

vrifie.

Conclusion

Aprs le calculs et vrification, le choix dun IPE160 comme panne remplie les 2 conditionsde rsistance et dinstallation.

V.2 Les liernes des pannes

Les liernes travaillent la traction (des tirants). Ce sont gnralement des barres rondes, et descornires, leur rle est dviter la dformation latrale des pannes.

V.2.1 Dimensionnement des liernes des pannesDans le plan (Y-Y), on considre les pannes sur 3 appuis dont lappui central est un appui

lastique.

La raction au droit de cet appui est Ri = 1,25 qx .lx

T=1,25(h/2)*(l/2)

Q= 1,35 G + 1,5 W = 1,35 (85,85) - 1,5 (125.55)= 304,22kg/ml

qx = 304,22 x sin 7,76 = 41,07kg/ml=0,41KN/ml

Lx = 3m

QRi

Lx = 3m

Figure V.11 Coupe longitudinale dune lierne

Figure. V.12 : Schma statique de la panne

Les liernes


44

V.2.1.1 Raction de la panne sur le lierne la plus sollicite

R = 1,25 x qx x

= 1,25 x 0,41 x

=1,54 KN

1.5m

L 0.3m

Effort de traction dans le tronon de lierne L1

provenant de la panne sablire :

T1 =

=

= 0,77KN

Effort dans le tronon L2

:T2 = R + T1 = 1 ,54+ 0,77 = 2,31 KN


:T3 = R + T2 =1,54 + 2,31 = 3,85 KN


:T4 = R + T3 = 1,54 + 3,85 = 5,39 KN


:T5 = R + T4 =1,54 + 5,39 = 6,93 KN

T7 T7

T4

T3

T2

T5

T6

L5

L6

L4

L3

L2

L

L1 T1

11,10m

Les pannesarbaltriers

0,30m

1,5m

0,30m

Panne sablire

Panne faitire

6mFigure .V.13 : position des liernes avec les pannes


45

Effort dans le tronon L6:T6 = R + T5 = 1,54 + 6,93 = 8,47 KN

Effort dans le tronon L7:2T7 .cos =T6=7,47

Remarque :

Les liernes sont des tirants qui fonctionnent en traction et qui sont soumis des effortscroissants, au fur et mesure quils se rapprochent du fatage. Les efforts de tractionsollicitant les liernes ne peuvent pas tre attachs aux pannes fatires, qui priraienttransversalement. Ils sont donc transmis aux fermes par des tirants en diagonale (bretelles).

V.2.1.2 Calcul de la section des liernes :Le tronon le plus sollicit est L6.

Pour le dimensionnement des liernes tendus, les rgles du CCM97 imposent lavrification suivante

Nsd Npl,Rd

Npl,Rd = As .

Nsd As .

As

.

; avec: fy=0.235kNAs min =

..,, = 39,64 mm

Nsd= T1 + TiAvec :

T1 =R/2=1,54/2=0,77KN

n : nombre de liernes par versant ; avec : n=8

Nous avons 8 pannes par versant

Nsd = 0,77+ 1,54 (8-1)

Nsd = 11,55 KN

Pour le dimensionnement des liernes tendus, les rgles du CCM97 imposent lavrification suivante : Nsd Npl,Rd

Npl,Rd = Asx

[CCM97]

Nsd Asx

As


46

As min =,,

= 54,06 mm

As : laire de la rond As=.R=.D/40,432cm

D : diamtre de la section D= (0.432.4/ 3.14)

D=0,741cm D=7.41mm

On prendra un lierne de panne de diamtre 12

V.3 Calcul de lchantignolle

V.3.1 Dfinition :Lchantignolle est un dispositif de fixation permettant dattacher les pannes aux fermes, le

principal effort de lchantignolle rsistance de est le moment de renversement d au

chargement (surtout sous laction de soulvement du vent).

V.3.2 Dimensionnement de lchantignole :Lpaisseur de lchantignole sera dimensionne de telle faon quelle puisse rsister au

moment de renversement Mr.

Mr sera dtermin par rapport la section dencastrement.

Mr = Fyx c x + Fxx h/2

Pour une IPE160 :

h=16 cm

2(b/2) t 3 (b/2) 8.2 t 12,3

T=(8.2+12.3)/2

t=10.25cm on prend t=10cm b=c=5cm

V.3.2.1 Efforts sollicitant lE.L.UFy= 1,35Gy +1, 5 W x l/2

Fy =1, 35 (85, 06) + 1, 5 (-125, 55) x 6/2 = -450,14kg=4,5kN

Fx= 1,35Gxx l/2

= 1,35x 11, 4 x 6/2 = 46.17kg=0,46kNN

l

t


47

Mr = -450, 14 x 5+ 46, 17 x 16/2

Mr =- 1881,34 kg.cm

Mr=1,88kN.m

V.3.2.2 Module de rsistance de lchantignole

W =

=

x

=

V.3.2.3 Epaisseur de lchantignole t

fy

fy

tmin =

= ,

, = 0,05 m = 50 mmOn prend un chantignole dpaisseur t=12 mm

V.3.2.4 Boulon dattacheLe boulon dattache est sollicit par deux efforts combins de traction et de cisaillement. Il

sera dimensionn de telle faon a satisfaire la condition suivante :

, , + ,,, 1

Avec :

FV,sd :effort de cisaillement 1.25 Boulon sollicit en cisaillement

Ft,sd :effort de traction 1.5 Boulon sollicit en traction

FVsd et Ftsd reprsentent Fy et Fx respectivement qui sont dj calcul en amont.

FVRd : rsistance de calcul au cisaillement par boulon

FtRd : rsistance de calcul la traction par boulon

Prenons un boulon de classe 10.9 de caractristiques suivantes :

fub =1000 N/mm = 1 KN/mm [CCM97]

FV, Rd et Ft, Rd sont donns en fonction de laire de la section rsistante As du boulon dansle tableau 65.3 page 113 (3) comme suit :

XY

Y

FV,sd

Ft,sd


48

FV, Rd =0,5 x fubx As

Mb= 0,5x 1,0x As

1,25 = 0, 34 AsFt, Rd =

0,9 x fubx AsMb

= 0,9 x 1,0 x As1,5 = 0, 51 As

FV,sdFV,Rd + Ft,sd1,4 xFt,Rd 1 4,50,4 As + 0,461,4 0,6 As 1

3.96 = 0,16A s ,min

A s, min = 6.02mm

On prend un boulon de diamtre 12 dune section rsistante As = 84,30 mm.

Pour la prcision, le rglement [CCM97] impose dautre vrification qui sont :

Fv,sdFt,rd 1 Fv,sdFb,rd 1 Ft,sdBp,rd 1

1re vrification

Fv,sdFt,rd = 4,50,6 x 84 = 0.09 < 1 Condition. Vrifie

2me vrification

Fv,sdFb,rd 1 F b, Rd =

2,5x x fux d x tmb

Avec :

F b Rd : rsistance la pression diamtrale

= min fubfu

; 1= min 1000360

; 1=1d : diamtre du boulon ; d=12 mm

t : paisseur de lchantignole ; t= 12 mm

D o :

F b ,Rd=2,5x 1 x 360 x 103 x 0,012 x 0,012

1,25 = 103,68 KN


49

Fv,sdFb,rd= 16,27103,68 = 0,156< 1 Condition. Vrifie

3me vrification

Ft,sdBp,rd 1

B p, Rd : rsistance de calcul au cisaillement par poinonnement de la tte du boulon ou delcrou.

Bp,rd = 0,6 x x dm x tp x fumb [CCM97]Avec :

t p : paisseur de la plaque sous la tte du boulon ;c- -d celle de lIPE 160

t P : t w=5 mm

dm : diamtre moyen de la tte du boulon ou de lcrou

d m = 12 mm

Bp,rd= 0,6 x 3,14 x 0,012 x 0,0053 x 360 x 1031,25 = 34,50 KNFt,sdBp,rd = 0,40934,50 = 0,011 < 1 Condition. Vrifie

Les conditions imposes par le [CCM97] sont vrifies pour le boulon de diamtre 12.

V.3.2.5 Cordon de soudure

Pour tmax 17 mm nous prenons amin = 4 mm

Avec :

Soudure Figure. V.15 Cordon de soudure

Figure V.14 La soudure lchantignoleavec membrure sup

L=150 mmB=50 mm

a

Fv,sd

MG

G


50

a:paisseur du cordon de soudure.

tmax : paisseur de la plus grande des pices assembles.

Vrification des soudures :

Rs =0,7. fy .s..l =0, 7.235.42.3.150 =418, 74 KN

Rw=0,5fue .a.l =0, 5.360.4.3.150 = 324 KN

Fv,sd =16,27 KN

= 380,67 KN Condition. Vrifie

Ft,sd =0.40 KN

= 294,54 KN Condition. Vrifie

V.4 Chneaux deauLe chneau a pour rle lvacuation des eaux pluviales et viter leur stagnation afin dassurer

une bonne tanchit de la toiture et de la construction.

7,76

La section du chneau et du diamtre des descentes des eaux pluviales :

La section du chneau sera dtermine par la formule suivant

,.

Avec :

s : section transversale du chneau en cm S : surface couverte intressant le chneau en m d : primtre de la section mouille du chneau en cm p : pente du chneau

La surface de versant :

On fixe une pente p=2mm/m

Figure V.16 Coupe transversale du chneau

b

h


51

S=30,80X11=338,8m

S=420cm aprs labaque page 261 (4) donc la condition et vrifier

b = 35 cm ; h =20cm ; b0 = 25 cm ; h0 = 14c

on que 1cm de la section DEP vacue 1m de la surface de la couverture.

prenons 3 DEP par espacement de15m

3 = 338,83

En considre une DEP de forme cylindrique ( baque page 262),de diamtre 150mm.

V.5 Calcul les barres de contreventement :Les systmes de contreventements ont pour fonctions principales de garantir la stabilit vis--

vis des effort horizontaux appliques louvrage et dassurer un bon cheminement des effort

jusquaux fondations.

pale de stabilit:

Les barres de contreventements verticaux sont sollicites par un effet de traction, et effortnormal selon sap 2000

les contreventements poutre au vent (sous versant) et pale de stabilit (long pan) doiventreprendre transmettre aux fondation les efforts horizontaux s'exerant sur le btiment etempches les dformations trop importantes sous ces sollicitations.

Nt;rdNsd = 48, 9KN [CCM97]

Poutre au vent

Pale de stabilit


52

Nt rd=

Amin=

=2,25

Documents

Projet de Cm