Introduction
En tant qulve ingnieur dans le domaine de gnie civil lENIT , jai
choisi deffectuer mon stage ingnieur au sein du bureau dtudes
Hichem BENNACEUR , spcialis dans le domaine du btiment. Cest un
domaine qui me tient tout particulirement cur.
Durant le stage, jai obtenu des informations importantes la vie
pratique qui mont enrichi et permis dacqurir de l'exprience dans ce
domaine. En effet, ce domaine de travail joint la partie thorique
apprise lENIT la partie pratique applique dans le bureau
d'tudes.
Le thme traiter est la conception et ltude de la structure en
bton arm dun immeuble usage dindustrie de textile (SS + RDC +
3tages). Cet ouvrage, une fois achev, appartiendra la socit
industrielle de bas.
Le prsent rapport comporte trois chapitres. De prime abord, nous
allons procder la description architecturale et la conception
structurale du projet .Par la suite, nous allons mettre les
diffrentes hypothses de calcul, les caractristiques des matriaux
dans la perspective dvaluer les diffrentes charges appliques la
structure. Le dernier chapitre sera ddi au calcul manuel de la
structure et la modlisation numrique du btiment moyennant le
logiciel ARCHE-ossature.
Chapitre 1: Description architecturale et conception
structurale
I. Prsentation du bureau dtude
Le bureau dtude Hichem BENNACEUR est un bureau dtude priv bas
Tunis, spcialis en structures de btiments en bton arm, charpente
mtallique et voirie et rseaux divers. Depuis sa cration en 1988, ce
bureau dtude a participe plusieurs projets en Tunisie, que ce soit
privs ou publics. Il compte un groupe dingnieurs et de techniciens
qui sont diplms des universits Tunisiennes, et qui ont galement
acquis une exprience de terrain considrable. Domaines de comptence
: Les tudes d'infrastructure. Les tudes gnrales et de dtails.
Maitrise d'uvre gnral et pilotage des travaux. II. Prsentation du
projet 1. Description architecturale
Le projet est un immeuble usage dindustrie de textile qui
comporte un sous sol, un rez de chausse et trois tages. Ce projet
se situe la zone de Chotrana, municipalit de Raoued, gouvernorat
dAriana. Il est conu pour lusage dindustrie en profit de la socit
industrielle de Bas. Il couvre une superficie de 1483 m, dont la
majeure partie est rserve un parking capable daccueillir 54
voitures .Laccs des voitures est assur par une rampe, alors que la
communication avec les autres niveaux est effectue grce aux
escaliers et aux ascenseurs. Il est en retrait par rapport au sous
sol, il est form en majeure partie de dpts destins lusage
dindustrie et un parking ayant une capacit de stationnement de 28
voitures.
Ces niveaux ont la mme conception architecturale, ils sont forms
compltement par des dpts destins lusage industrielle. Ce niveau
couvre moins despace que les deux autres tages courants, il est
form par deux grandes aires de productions et des locaux
administratifs.
Les figures ci-dessous prsentent les diffrentes faades et coupes
de limmeuble:
Figure 1.1: faade principale de limmeuble Figure 1.2: faade
latrale de limmeuble
Figure 1.3: coupe faade A-A
Figure 1.4: coupe faade B-B
2. Conception structurale a). Introduction
La conception est la phase la plus importante lors de
llaboration dun projet de btiment, son but principal est de dfinir
la structure en adquation avec larchitecture et les contraintes du
site. Une bonne lecture des plans darchitecture : plans des
diffrents tages ainsi que les coupes et les dtails permet une
meilleure comprhension du projet afin de dceler les diffrents
problmes et contraintes quil faut prendre en compte. La dmarche de
conception, de modlisation, dexcution et enfin de la ralisation
dune construction est un processus continu. Dans cette dmarche, il
convient chaque instant de croiser les exigences fonctionnelles et
structurelles pour raliser des btiments adapts qui faonnent les
espaces construire.
b). Critres de choix Les lments de base respecter dans une
conception structurale sont les suivants : Scurit des personnes et
des biens. Respect de larchitecture pour lemplacement des poteaux
et la limitation des retombesdes poutres surtout si la hauteur sous
plafond est limite. Estimation des charges (permanentes et
dexploitations). Choix des matriaux de constructions. Prise en
compte du rapport gotechnique. Facilit et rapidit de lexcution du
projet. Utilisation des techniques et procds de constructions
utiliss en Tunisie.
c). Choix des lments de la structure Pour ce projet, nous avons
conu une structure forme par le systme porteur classique poutres-
poteaux en bton arm. En outre, des voiles sont conus pour les cages
dascenseur et un mur de soutnement pour le sous sol.
d). Les poteaux Les poteaux sont les lments de lossature qui
permettent la transmission verticale des efforts vers les
fondations. Nous avons utilis des poteaux carrs et rectangulaires
car le coffrage de ces lments est moins cher et plus facile
raliser. Le choix de poteaux naissant sest avr invitable dans le
troisime tage car larchitecture de ce dernier change par rapport au
premier et au deuxime tage. Il est vident que les sections des
poteaux augmentent en allant des tages suprieurs vers le
soussol.
e). Les poutres La poutre est llment qui assure la transmission
horizontale des charges qui lui sont appliques. Elle supporte son
poids propre, le poids du plancher entrant dans sa surface
dinfluence et les lments de faade (murs, acrotre,...). La section
de la poutre dpend essentiellement de la porte et des charges
quelle supporte. Il est recommand que la largeur de la poutre soit
infrieure ou gale celle du poteau. Dans ce projet, nous avons
utilis des poutres hyperstatiques. Ce choix permet de diminuer la
flche et par la suite la section des poutres. Nous avons essay dans
la mesure du possible dviter les grandes portes et davoir des
poutres noyes dans les murs pour des raisons esthtiques.
f). Les voiles Les voiles ont t utiliss au niveau du soussol
pour rsister aux pousss des terres. Par ailleurs, les voiles jouent
un rle important dans le contreventement des btiments car ces
lments sont caractrises par une rigidit importante dans le sens
longitudinal. Pour contreventer le btiment nous avons utiliss des
voiles en bton arm au niveau des cages dascenseurs ce qui construit
des noyaux rigides lintrieur de limmeuble.
i). Les planchers Le sous-sol est destin abriter les voitures,
les lments de son plancher haut doivent avoir la caractristique
coupe feu 1 heure. Cest pour cette raison que les dalles pleines et
les murs voiles ont t choisies pour le sous-sol, afin dassurer une
bonne rsistance au feu. Ce btiment est destin lusage industriel
caractris par des grandes charges dexploitation, le choix dun
plancher en dalle pleine ou un plancher en dalle alvole est un
choix adquat pour ce projet.
j). Le joint de dilatation Le joint de dilatation est une
coupure destine sopposer aux variations thermiques due au retrait.
A cause de limportance des dimensions de limmeuble, un joint de
dilatation coupant limmeuble en 2 parties et rendant la porte
maximale de limmeuble inferieur 30 m a t prvu. Les joints de
dilatation sont indispensables pour se prmunir contre les
variations climatiques.
1
Chapitre 2: Hypothses de calcul, caractristiques des matriaux et
valuation des charges Dans ce chapitre, nous prsentons les
diffrentes donnes de base pour les matriaux utiliss lors de la
construction, ainsi que les diffrentes hypothses de calcul et les
charges considres dans ce projet.
I. Hypothses de calcul Le dimensionnement des lments de la
structure est conduit selon les rgles techniques de conception et
de calcul des ouvrages et constructions en bton arm suivant la
mthode des tats limites (B.A.E.L.91). II. Caractristiques des
matriaux 1. Caractristiques du bton Dosage en ciment de la
superstructure: 350 Kg/m3 de ciment C.P.A. Dosage en cimentde la
fondation: 350 Kg/m3 de ciment HRS. La rsistance caractristique la
compression 28 jours:
La rsistance caractristique la traction du bton 28 jours:
Le module de dformation longitudinale instantane du bton 28
jours, pour les charges dont la dure dapplication est infrieur 24
heures :
.
Le module de dformation diffre du bton 28 jours, pour les
chargesde longue dure:
La rsistance de calcul de bton lELU:
La contrainte limite de compression du bton lELS:
Le poids volumique du bton arm:
2. Caractristiques de lacier Le coefficient partiel de
scurit:
Module dlasticit:E = 2.105 MPa.Les armatures longitudinales
utilises sont des aciers haute adhrence de nuance FeE 400 dont les
caractristiques sont les suivantes: La limite dlasticit: Le
coefficient de fissuration:
Le coefficient de scellement:
La longueur de scellement() : Avec tant le diamtre de la barre
dacier. La rsistance de calcul: lEtat Limite Ultime (ELU) :
lEtat Limite de Service (ELS) :Dans le cas de fissuration
prjudiciable:
Dans le cas de fissuration trs prjudiciable:
Les armatures transversales utilises sont des aciers ronds
lisses de nuance FeE235 dont les caractristiques sont les
suivantes:
La limite dlasticit:fe = 235 MPa Le coefficient de
fissuration:=1 Le coefficient de scellement:
La longueur de scellement() : = 50 Avec tant le diamtre de la
barre dacier. 3. Autres hypothses considrer
Comme autres hypothses de calcul, on considre: Fissuration peu
prjudiciable:
sans reprise de btonnage pour les divers lments des planchers de
la superstructure.
Fissuration prjudiciable pour linfrastructure.
Les coefficients de pondration des charges permanentes et des
charges dexploitation lELU sont respectivement gaux 1,35 et 1,5. A
lELS, ces coefficients sont pris gaux 1.
Lenrobage des armatures sera gal 2,5 cm pour le ferraillage des
lments de la superstructure et 4 cm pour ceux de
linfrastructure.
Limitation des flches:
Au cours du calcul des lments principaux dune structure, on doit
toujours vrifier les conditions portant sur des flches, soit pour
concevoir une contre flche lors de la construction, soit pour
sassurer de leurs admissibilits afin dempcher le risque du dsordre
dans les lments supports tels que les cloisons.
Cas des lments supports reposant sur 2 appuis
1. Si la porte L est au plus gal 5 m:
1. Si la porte L est suprieure 5 m.
Pour les consoles, si la porte L de la console est au plus gal 2
m.
III. Pr dimensionnement Le pr dimensionnement consiste fixer, au
pralable les dimensions des lments de la structure porteuse suivant
les conditions de la conception. Pour les lments porteurs verticaux
(poteaux et voiles), la limitation de flambement dtermine souvent
les dimensions pralables de ces lments. Pour les lments sollicits
en flexion simple (poutres et planchers), le choix de dimension de
coffrage est gnralement dict par des conditions de limitation de
flche.
1. Les poteaux Les dimensions des poteaux sont pris au pralable
standard (2222) ou (3030) puis leurs dimensions sont changs selon
les charges auxquels ils sont soumis et ceci en faisant la descente
des charge.
2. Les poutres La hauteur dune poutre dpend de sa porte L et de
son tat statique selon les conditions suivantes :
Poutres isostatiques: Poutres continues hyperstatiques: Largeur
de la poutre gale celle du poteau pour des dispositions
constructives.
3. Les planchers Pour notre projet, on distingue 2 variantes de
planchers, les plancher en dalle pleine et les planche en dalle
alvole prfabrique.
a). Plancher en dalle pleine (paisseur p) Figure 2.1: plancher
en dalle pleine
Les charges en dalle pleine sont rcapitules dans le tableau
suivant:
Produit Charge (kN/m)
EtanchitEnduit de planit0.4
Multicouches0.1
Protection de ltanchit0.5
Forme de pente (10 cm)2
Chape de bton25x p.
Enduit (1.5 cm)0.3
Total G3.3+25x p.
Tab 2.1 : Charges permanentes pour un plancher en dalle pleine
Lpaisseur minimale requise doit satisfaire les relations suivantes
:
Panneau isolPanneau continu
Tab 2.2: Valeurs indicatives des paisseurs des dalles
pleines
Avec en se rfrant la figure suivante. Figure 2.2 Panneau en
dalle pleine
b). Dalle alvole prfabriqu en bton prcontraint
Plancher terrasse: Plancher DA25 sans dalle collaborant:
Dalles alvole 4.3 kN/m
Etanchit0.9 kN/m
Protection de ltanchit0.3 kN/m
Forme de pente2 kN/m
TotalG=7.5 kN/m
Tab 2.3: Charges permanentes pour un plancher terrasse dalle
alvole Laceramic dpaisseur 25 cm
Plancher DA25 avec dalle collaborant:
Dalles alvole 4.3 kN/m
Dalle collaborant1.2 kN/m
Etanchit0.9 kN/m
Protection de ltanchit0.3 kN/m
Forme de pente2 kN/m
TotalG=8.7 kN/m
Tab 2.4: Charges permanentes pour un plancher terrasse dalle
alvole Laceramic dpaisseur 25 cm avec dalle collaborant dpaisseur 5
cm Plancher intermdiaire: Plancher DA25 sans dalle collaborant:
Dalles alvole 4.3 kN/m
Dalle collaborant1.2 kN/m
Surcharge2.35 kN/m
TotalG=7.85 kN/m
Tab 2.5: Charges permanentes pour un plancher intermdiaire dalle
alvole Laceramic dpaisseur 25 cm
Plancher DA25 avec dalle collaborant
Dalles alvole 4.3 kN/m
Dalle collaborant1.2 kN/m
Etanchit0.9 kN/m
Protection de ltanchit0.3 kN/m
Forme de pente2 kN/m
TotalG=8.7 kN/m
Tab 2.6: Charges permanentes pour un plancher terrasse dalle
alvole Laceramic dpaisseur 25 cm avec dalle collaborant dpaisseur 5
cm
IV. Comparaison entre la variante en dalle pleine et la variante
en dalle alvole prfabrique 1. Avantage de la dalle alvole par
rapport la dalle pleine Les procds de construction voluent
beaucoup, ce qui leur permet dtre davantage en phase avec les
enjeux actuels de la construction, particulirement en termes de
performance dconomie, de rduction des dlais dexcution et de respect
de lenvironnement. Dans ce contexte, la prfabrication rpond mieux
ces exigences que la construction traditionnelle.Lutilisation des
planchers dalles alvoles prfabriques en bton prcontraint en est un
exemple. En effet, ces dernires possdent des bonnes performances
mcaniques (rsistance et rigidit) grce lutilisation de la
prcontrainte qui permet de rduire considrablement la fissuration du
plancher. Ainsi, ces dalles permettent de franchir des portes
importantes grce leur lgret compare aux dalles pleines en bton
arm.
La dalle alvole prsente des points forts tels que: Un gain en
matire premire (ciment, granulats et acier) obtenu grce aux alvoles
et la prfabrication. Une rduction importante des dlais de
construction: la pose des dalles alvoles est trs rapides en
comparaison celle des dalles pleines ou des dalles en corps creux
.La pose dune dalle alvole se fait 1 m/minute en moyenne .Ce
pendant, la manutention, le transport et la pose des dalles alvoles
ncessitent des engins de levage (grues) et transport de forte
puissance. Pour les dalles alvoles, on nutilise ni du coffrage ni
taiement contrairement aux planchers en bton arm couls sur place.
On a une meilleure qualit grce au bton de bonne rsistance de 40 MPa
contre 22 MPa pour la dalle pleine. Les dalles alvoles permettent
de franchir des portes importantes, do laugmentation de lespace
libre entre les poteaux. Les dalles alvoles contribuent au respect
de lenvironnement et au dveloppement durable grce une rduction de
lutilisation des matires premires et du bois de coffrage. Depuis
peu de temps, on dispose sur le march tunisien de dalles alvoles
prfabriqus en bton prcontraint pour les planchers des btiments .Ces
dalles sont fabriques et commercialises par lUnit de Planchers
Prfabriques (UPP) Laceramic. 2. Planchers dalles alvoles
prcontrainte Laceramic [3] a). Description gnrales Les dalles
alvoles Laceramic se sont construites en bton prcontraint par
prtension darmatures adhrentes. Ces lments tant jointifs et clavets
entre eux par des cls en bton fin selon la gomtrie du plancher.
Gnralement utiliss sans dalle rapporte en bton, ils peuvent tre
complts par une dalle en bton coule en uvre dpaisseur minimale.
b). Domaine demploi Le domaine demploi englobe des ouvrages
courants situs en toutes zones gographiques, sismiques ou non, tels
que ceux destins aux logements, btiments scolaires et hospitaliers
, immeubles de bureaux , btiments industriels ,commerces et
parkings, pour des conditions normales dutilisation et non exposs
des atmosphres agressives. Ce plancher peut supporter des charges
essentiellement statiques ainsi que des charges roulantes nexcdant
pas 30 kN par essieu.
c). Caractristiques des matriaux Armatures de prcontrainteDeux
types darmatures sont employs pour la fabrication des dalles:
1-Torons T 9,3 1860 TBR, ce type est dsign dans ce dossier
technique par la lettre majuscule A: Diamtre nominal: Dn = 9.3 mm.
Section nominale: Ap =51.3 mm. Force de rupture garantie: Fprg =
95.42 kN. Limite conventionnelle dlasticit: Fpeg = 83.88 kN
2- Torons T12.5 1860 TBR, ce type est dsign dans ce dossier
technique par lettre B:
Diamtre nominal: Dn = 12.5mm. Section nominale: Ap = 93mm. Force
de rupture garantie: Fprg = 172.98 kN. Limite conventionnelle
dlasticit: 152.06. Bton de la dalle alvole
Le bton de la dalle alvole Laceramic est un bton de granulats
courants, de granulomtrie limite 8 mm, comportant une proportion
volumique en granulats de lordre de 70%.Sa composition prcise, le
dosage en eau et en ciment et lemploi ventuel dadjuvants sont
examins au laboratoire de lUPP. Sa rsistance caractristique la
compression 28 jours est suprieure ou gale 40 MPa et celle la
dtention est suprieure u gale 25 MPa.
3). Nomenclature [4] Les dalles alvoles Laceramic ont une
largeur standard gale 1.2 m. Leur section, vide moyennant 9
alvoles, est forme de 10 nervures en formes e I. Les dalles sont
classes en quatre types selon leur hauteur .La dalle DA15 de
hauteur 15 cm, la dalle DA20 de hauteur 20 cm, et la dalle 25de
hauteur 25 cm. Pour les dalles de 15,20 et 25 cm , chaque type
englobe quatre sous types en fonction de nombre darmatures de
prcontrainte;4,6,8 ou 10 torons de mme type T9,3(A) ou T12,5(B).En
outre , deux enrobages darmatures de prcontrainte sont considrs
selon les exigences coupe feu du plancher: E=3 cm et E= 5 cm.
4). Identification et marquage des dalles Chaque dalle est munie
dun marquage imprim sur sa face suprieure et fournissant les
informations suivantes:
- nom du centre de production: UPP Laceramic-type de dalle:
exemples; DA15A4E3 est la dalle dpaisseur 15 cm renfermant 4 torons
T9,3 (type A) caractrises par un enrobage de 3 cm .DA15B4E3 est la
dalle dpaisseur 15 cm renfermant 4 torons T12,5 (type B)
caractrises par un enrobage de 3 cm.-longueur dalle.-numro
dalle.-date de fabrication.Ces lments permettent dassurer la
traabilit des produits jusquau moment de leur incorporation dans
louvrage.
5). Mise en uvre sur chantier Les dalles alvoles sont la plupart
du temps poses sec, directement sur le support lorsque ce dernier
prsente une surface dappui convenable. Les supports sont gnralement
des voiles en bton arm ou prcontraint ou mtalliques .Les joints
(cls) doivent, aprs humidification des faces latrales de dalles
alvoles, tre remplis de bton fin (gravillon de 16 mm maximum), avec
une rsistance suprieure ou gale 23 MPa.
Les diffrents types de dalles alvoles Laceramic sont prsents
dans des fiches techniques. La porte limite est dtermine selon le
type de lusage de la dalle .Les dalles Laceramic DA25E3-T9.3
dpaisseur 25 cm conviennent pour nos traves, sauf que pour
lexigence coupe feu du plancher haut sous sol on a tendance
augmenter lenrobage pour cela on a choisi des dalles
DA25E5-T9.3.
Chapitre 3: Dimensionnement de la structure: calcul numrique et
manuel
Dans ce chapitre, nous allons faire le calcul bton arme de
lossature .Nous allons dterminer le ferraillage des lments porteurs
de la structure et nous allons modliser numriquement la
structure.
I. Prsentation du logiciel utilis
Depuis sa sortie commerciale en 1993, ARCHE sest impos comme le
logiciel de rfrence pour la conception et le dessin des btiments en
bton arm. A partir dun modle 3D de btiment compose de dalles,
poutres, poteaux, voiles et fondations, ARCHE analyse la stabilit
globale de louvrage et produit automatiquement tous les plans de
ferraillage. Les modules de ferraillage dARCHE sont des logiciels
ddis la conception, lanalyse et au calcul des armatures dacier.
ARCHE Ossature permet de mener rapidement et en toute rigueur des
tudes de descente de charges, de contreventement et de sisme. Il
offre en plus une possibilit de choix dapproche danalyse :
Lapproche traditionnelle : calcul des reports de charges des
lments les uns sur les autres, tage par tage, jusquaux fondations.
Cette mthode permet de pr dimensionner les lments de structure.
Lapproche lments finis : les lments de structure sont modlises
automatiquement en lments filaires et surfaciques. Le calcul
statique et dynamique par la mthode des lments finis, permet
dtudier prcisment les effets du vent et du sisme. Ltude complte dun
btiment sous Ossature comprend trois tapes :
Cration du modle par saisie graphique
Modlisation et interprtation du modle
Pr dimensionnement et descente de charges, calcul du
ferraillage.
II. Etapes de modlisation numrique 1). Importation des plans
dAUTOCAD
La premire tape consiste importer les axes des plans de coffrage
tage par tage avant dy insrer les lments de lossature. Cette
commande permet dimporter, un niveau donn, un fichier DXF gnr laide
de nimporte quelle CAO.
2). Introduction des diffrent lments de la structure
Une fois les plans, ou les files de construction, exports vers
ARCHE, nous commenons par modliser notre ossature lments par lments
tout en fixant leurs dimensions et les charges aux quelles elles
soumises. (Sans introduire le poids propre). Lossature ainsi conue
est un ensemble de barres et de plaques joints par des liaisons
dont le degr de libert est fixe. Le concepteur est guid par un mode
de saisie trs sophistiqu grce une palette dicnes permettant
lintroduction de plusieurs lments. Cette tape est dune trs grande
importance car les sources derreurs sont multiples et les fautes
dinattention sont parfois fatales. Donc il faut tre particulirement
vigilant sur ce point lors de la rcupration de fichier DXF.
3). Vrification et modlisationVrification :
Pour viter de commettre ce type derreurs ARCHE offre une
possibilit de vrification permanente et durant toutes les tapes de
travail. En effet, il est toujours conseill de vrifier
graduellement la validit du modle : Notre modle ne doit pas
comporter d'erreur et doit vrifier l'quilibre des charges. Cette
opration indispensable s'effectue avant la modlisation. Elle permet
de cerner rapidement les erreurs lies la saisie. Cette vrification
gnre des avertissements et des erreurs.
Modlisation :
Cette opration est une des tapes cl dans la rsolution de la
descente de charges. Elle consiste "digrer" le modle : retrouver
les poutres continues, retrouver les porteurs de chaque lment,
dfinir les liaisons des lments entre eux. C'est la descente de
charges "qualitative".
Figure 3.1 : modlisation dune poutre continue
Exemple : Reconnaissance et dcoupe en traves hyperstatiques dune
poutre continue : Le respect de ces instructions nous permettra de
dtecter d'ventuels problmes progressivement.
4). Choix des hypothses et des mthodes de calcul
Avant de lancer les calculs il faut prdfinir les diffrentes
hypothses concernant les matriaux de construction et les mthodes de
calcul de descente de charge. Cette tache est assure travers des
boites de dialogues trs claires et faciles manipuler. Lorganigramme
suivant peut rsumer le fonctionnement global du logiciel :
Figure 3.2 : Organigramme de fonctionnement global
5). Rsultats du logiciel
Outre les plans de ferraillage, indispensables pour lexcution de
louvrage, ARCHE nous fournit toutes les notes de calcul de descente
de charge, les diagrammes des moments flchissant et des efforts
tranchants, les contraintes de bton, des vues en 3D pour les lments
de structures munies de leur ferraillage. Le logiciel peut mme nous
tablir une tude de prix base des cots unitaires pralablement
introduits par lutilisateur. Vu le nombre lev des lments de la
construction, seuls les plans de ferraillage dune file de poteaux,
dune poutre continue soumise, dune semelle et dune nervure sont
prsents dans ce chapitre.
Figure 3.3 : Structure du btiment en 3D modlise avec ARCHE (vue
N1)
Figure 3.4 : Structure du btiment en 3D modlise avec ARCHE
(vue
57 III. Etude dun plancher en dalle pleine
Les dalles sont des lments horizontaux gnralement de forme
rectangulaire dont lpaisseur est trop faible par rapport aux deux
autres dimensions. Les planchers dans une construction doivent
suffisamment remplir ses diffrentes fonctions: soit suffisamment
rigide pour pouvoir supporter les charges permanentes et
dexploitation. stable vis--vis au feu. soit isolant thermique et
acoustique.
La dalle pleine qui fait lobjet de notre tude est un panneau
isol qui appartient au troisime tage, elle est reprsente par la
figure ci-dessous:
Figure 3. 5: Dalle pleine du tage Lhypothse de base est que la
dalle articule sur leur contour.
lELU, =1.35x9.55+1.5x1=14.39 kN/m. lELS, =9.55+1=10.55 kN/m.
Q=1kN/m: La charge dexploitation dun plancher terrasse
inaccessible.
1. Dtermination de lpaisseur de la dalle
Cette dalle porte dans les deux sens.Pour un panneau isol On
prend.
DsignationFormules Valeurs
0.076
0.347
59.4
20.61
Tab 3.1: moments dans le panneau isol articul sur son
contour
=14.85 (OK).
et sont les moments flchissant dvelopps au centre de chaque
panneau (pour une bande de largeur unit) respectivement dans le
sens de la petite porte et dans le sens de la grande porte . 2. Les
moments prendre en compte pour tout type de charge
Cependant pour dterminer les moments sur appuis et en trave nous
prendrons les coefficients suivants: Figure 3.6: Moments sur appuis
et en trave
NB: lappui de rive a un coefficient de 0.3 et lautre a un
coefficient de 0.5.
Ce qui doit raliser .NB: sont les valeurs absolues des moments
respectivement sur lappui de gauche et sur lappui de droite de la
trave continue.
Dans le sens de :
Moment sur lappui n1:
Moment en trave 1-2: Moment sur lappui n2 :
vrification:
Dans le sens de :
En trave les moments de doivent tre donc conserves sans
rduction. Sur appui, en revanche, on peut sarranger pour pouvoir
quilibrer un moment de 0.5.
3. Effort tranchant
on a alors
. (OK).
.
(Pas besoin darmatures dmes).
4. Armatures longitudinales
;
(Pas besoin darmatures comprims).
0.02= 0.222 m.
A.N:
Soit 6HA12 (
(Pas besoin darmatures comprims).
= 0.224 m.
A.N:
Soit 4HA10 ( 5. Aciers en appui a). Sur lappui 1= 0.221 m.
A.N: Soit 3HA10 ( b). Sur lappui 2
= 0.218 m.
A.N:
Soit 5HA10 (
=
Pour notre cas lacier est de type FeE400 donc
Panneau isol:
Les sections choisies remplissent les conditions.
6. Choix des aciers Dispositions constructives
Prendre au plus
Passant maintenant au calcul de lespacement: En trave:
selon donc prendre selon donc prendre
la condition est vrifie; les barres parallles au petit cot sont
plus rapproches.
Sur appui 1:
donc prendre
Sur appui 2:
donc prendre
IV. Etude dune poutre continue
Le calcul dune poutre continue revient au calcul dune poutre de
section rectangulaire ().
On dsigne par la hauteur de la section du bton de la poutre et
sa largueur .Il sagit dune poutre hyperstatique:
Figure 3.7: Poutre en 6 trave du tage
1). Calcul des chargespermanentes
Figure 3.8: Surface d'influence de la poutre
: Largeur du plancher ramene cette poutre = =7.425 m Poids
propre des poutres: Poids de la dalle:
Cette poutre ne supporte pas un mur.
2). Calcul des charges dexploitations
On obtient alors lELU: On obtient alors lELS:
3.) Choix de la mthode de calcul
Vrifions les conditions dapplication des mthodes de calcul pour
cette poutre : Les sections transversales des 6 traves ont la mme
inertie car les 6 traves ont la mme section. Le rapport des traves
successives est compris entre 0.8 et 1.25. La fissuration est peu
prjudiciable.Donc on utilise la mthode forfaitaire. 4). Calcul des
moments et des efforts tranchants Dans la suite on dsigne par: : Le
moment flchissant isostatique de la trave considre. : La valeur du
moment sur lappui de rive gauche. : La valeur du moment sur lappui
de rive droite. : Le moment maximal en trave de la poutre continue
i.
: Le rapport entre les charges dexploitation et la somme des
charges permanentes et des charges dexploitation.
Les moments sont donns par:
Figure 3.9: Moments flchissant suivant la mthode forfaitaireDans
notre cas on a une poutre 6 traves:
= = 529, 53 kN.m. = = 485, 83 kN.m.
= =310, 93 kN.m.
= =310, 93 kN.m. = = 485,83 kN.m. = = 529,53 kN.m.
5). Effort tranchant
Figure 3.10: Efforts tranchants suivant la mthode
forfaitaire
Expression de leffort trenchant Valeur de leffort tranchant
(kN)
Appui 1
Appui 2
Appui 3
Appui 4
Appui 5
Appui 6
Appui 7
Tab3.2: Tableau rcapitulatif des efforts tranchants sur appuis
Moments en trave:
Vrification:
Retenons =410.39 kN.m
Moments en trave: Trave 1Trave 2Trave 3Trave 4Trave 5Trave 6
Valeur du moment (kN.m)
=410.39=304.87=182.67=182.67=304.87=410.39
Tab3.3: Tableau rcapitulatif des moments en trave Moments sur
appui: Expression du moment Valeur du moment (kN.m)
Appui 1 - 0.15M01 -79.43
Appui 2 0.5max () 264.76
Appui 3 0.4max () 194.33
Appui 4 0.4max () 124.37
Appui 5 0.4max () 194.33
Appui 6 0.5max () 264.76
Appui 7 - 0.15 - 79.43
Tab3.4: Tableau rcapitulatif des moments sur appuis
On a une poutre rectangle de hauteur totale h=40cm et de largeur
b=30 cm.
La hauteur utile =0.36 m.
6). Calcul des armatures longitudinales Trave 1 Mu=Mt1= 410.39
kN.m
=> On a besoin dacier comprim. Le calcul se fait autour du
Pivot B
Donc
)=0.29 cm Pour FeE400 avec
Moment ultime rduit:
Aciers comprims:
On choisit 10HA20 soit 43.98 cm.
Aciers tendus:
On choisit 9HA20+5HA25 soit 52.81 cm.Trave 1Trave 2Trave 3Trave
4Trave 5 Trave 6
Acierscomprims
Section 43.9726.536.256.2526.5343.97
Aciers choisis10HA208HA16 + 4HA204HA16
4HA16
8HA16 +4HA2010HA20
Acierstendus
Section 52.5840.3324.9224.9240.3352.58
Aciers choisis
9HA20+5HA254HA255HA203HA168HA208HA204HA255HA203HA16 9HA20
+5HA25
Tab 3.5: Choix des aciers des traves de la poutreAppui 1Appui
2Appui 3Appui 4Appui 5 Appui 6 Appui 7
Acierscomprims
Section019.878.1808.1819.870
Aciers choisis--------4HA16 +4HA203HA20---------3HA204HA16
+4HA20---------
Acierstendus
Section 20.1735.2726.3320.1726.3335.2720.17
Aciers choisis
4HA16+4HA2010HA16+5HA206HA20+4HA164HA16+4HA206HA20+4HA1610HA16+5HA204HA16+4HA20
Tab 3.6: Choix des aciers sur appuis de la poutre
V. Etude dun poteau
Figure 3.11: Surface d'influence du poteau P 1). Calcul dun
poteau P14 du Sous sol [2]Surface dinfluence:. Descente des
charges:
La file des poteaux choisie tudier est compose de 5 poteaux en
allant du sous-sol jusquau tage, chaque poteau est soumis aux
charges suivantes:
Son poids propre.
Charges transmises par le plancher reparties sur sa surface
dinfluence.
Charges achemines par le poteau suprieur.
EtageCharges permanentes G (kN)Charges dexploitation Q (kN)
tage338.3125.06363.37494.3
tage676.62150.36826.981138.97
tage1019.39275.661295.051789.66
RDC1336.49400.961737.452405.7
Sous sol1654.56526.262180.823023.04
Tab 3.7: Descente des charges sur le poteau
Dans un premier temps et suivant le plan darchitecture on
choisit la section du poteau, de petit ct et on veut chercher le
grand ct b partir de la formule suivante:
Avec est la section rduite du bton obtenue en retirant 1 cm de
bton sur toute le contour et est donne par linquation suivante:
On choisit un poteau de petit cot a= 22 cm
Donc b=22 cm
On retient donc la section du poteau 22x22 pour le troisime
tage. Avec le mme raisonnement, on retient:
Un poteau pour le deuxime tage.Un poteau 40 pour le deuxime
tage.Un poteau pour le deuxime tage. Un poteau pour le deuxime
tage
Longueur de flambement:
: Dtermin partir de la descente des charges:
Rayon de giration; section carre:
Llancement; section carre:
Coefficient de minoration:
La moiti de charges sont appliques avant 90 jours8La section
rduite de bton:= 0.2809 Nu.lim : effort normal rsistant:
Il faut que: La section des armatures comprimes:
A est ngative Il faut que:A min < A < A max
Cm.Conclusion: On peut utiliser 4HA14 et 4HA12 = 10.68 cm2
2). Armatures transversalesen zone courantes [1] Diamtre:
Retenant alors que Espacement:
3). Armatures transversales en zone de recouvrement [1]
Soit La longueur de recouvrement. La longueur de scellement.
Avec soit Prenons Dans la zone de recouvrement, il faut placer au
moins 3 nappes.=> 5 nappes espacs de 8 cm.
VI. Etude dune semelle [2] 1). Descente de charge
Poids de la longrine:
Charge totale: G semelles = 1815.9 kN Q semelles = 588.91 kN 2).
Condition de portance
Soit: a=b= 2.1 mCondition de rigidit
Soit: h = 90 cm
Dimensionnement de la semelle en gros bton
Soit A = B = 3.2 m
Mthode des bielles: elle est convenablement applicable car:
Espacement:
Condition de non-poinonnement:
VII). Etude dun escalier
1).Dfinition
les escaliers sont des lments destins pour le passage dun niveau
un autre, ils se composent des lments suivants: paillasse: dalle
incline servant comme support pour les marches.
Palier intermdiaire: ou palier de repos, il est ncessaire pour
linterruption de la succession des marches et le changement de la
direction.
Marche (giron), distance entre deux nez de marche = g.
Hauteur de marche (contre marche) H.
Emmarchement: largeur des marches perpendiculairement la
pente.
: pente de lescalier = .
Ligne de foule: trajet perpendiculaire au nez de marche.
Figure 3.12: Coupe dune vole escalier
Figure 3.13: Vue latral dun escalier
La ralisation dun escalier ncessite le respect de certaines
conditions:
Etre esthtique et fonctionnel.
Etre facile gravir et sans fatigue.
Pour satisfaire la deuxime condition, on doit respecter la
relation de BLONDEL entre la hauteur dune marche et le giron:
H=3.3 m: hauteur de ltage avec 2 voles.
: Nombre de contre marche par vole.
H=0.165 m: la hauteur dune contre marche.
h=1.65: la hauteur dune vole.
Les deux voles sont identiques de points de vue chargement,
dimension et conditions aux limites, donc on se limite dans notre
tude une seule vole.
=>
2). Dtermination de lpaisseur de la paillasse
= charge dexploitation de lescalier, (locaux recevant du
public).=4.775. = 18.
3). Evaluation des charges sur lescalier a).charges
permanentes
charge du paillassesont dtaills ci-aprs:
Marche (marche de 2.5 cm): Contre marche (marche de 2 cm) Bton
band: Chappe en bton (18 cm): Enduit (1.5 cm): Garde corps Poids du
paillasse:
Figure3.14 : Dtails descalier: paillasse
b). Charges sur palierLes charges sur palier sont donnes ci aprs
(figure.)
Revtement (marbre de 2.5 cm): Chape en bton (18 cm): Enduit (1.
5 cm): Mortier de pose (=1. 5 cm): Poids du palier:
Figure3.15: Dtails descaliers: palier
c). Charges dexploitation
(local public). lELU: Figure 3.16: Charges appliques sur
escalier Figure 3.17: Diagramme des moments flchissant lELU
Ferraillage: 4). Calcul des armatures principales
Le calcul des sections des armatures est ralis pour une section
rectangulaire travaillant en flexion simple, de largeur 1 m et de
hauteur e=15cm.
Pivot A
On propose comme ferraillage 5HA16 ()Calcul des armatures de
rpartition:
On propose comme ferraillage 6HA8 (A= 3.02)
Calcul des armatures sur les appuis:Sur les appuis, le moment
est de 15% de Mu.
On propose comme ferraillage 3HA8 (A= 1.51).
VIII). Etude du mur de soutnement 1). Introduction
Le mur voile du sous sol est un lment de structure en bton arm
destin sopposer la pousse latrale des masses des terres (remblais)
.Le voile du sous sol est calcul en tant quun mur de soutnement: vu
quil est soumis la pousse de la terre en plus de son propre poids
propre et les charges verticales transmises par les planchers haut
sil sagit dun voile porteur sollicit en flexion compose .Ainsi la
stabilit du voile reposera essentiellement sur son poids propre et
sur les charges transmises par les planchers hauts.
a). Dfinition du mur tudiOn va dimensionner un voile situ au
niveau du sous sol .Il a une hauteur, une largeur de et une
paisseur. Le voile est encastr en bas dans une semelle filante qui
le supporte et en son extrmit suprieure il est simplement appuy sur
le plancher haut sous sol.
b). Mthode de calculLe voile est calcul comme une poutre,
encastr dun cot et simplement appuy de lautre cot, de largeur , de
hauteur m et de longueur , la poutre sera soumise simultanment un
effort normal et un moment flchissant du aux charges
horizontales.
c). Evaluation des chargescharges verticales: poids propre du
voile.
Remarque: les charges issues de la dalle sont transmises aux
poteaux.
Charges horizontales:
Pour ce projet, on na pas fait une tude gotechnique .Les donnes
suivantes sont fournies par le bureau dtude.Angle de frottement
Poids volumique du terrain.Contrainte admissible du sol Cohsion
c=0.Le coefficient de pousse latrale
Le voile est soumis : Pousse de la terre: charge triangulaire
tel que sa densit en bas est .
Surcharge dun piton sur le trottoir voisin: (une surcharge
dexploitation verticale uniformment rpartie sur le sol de 5
kN/m).Cette surcharge est traduite par une charge horizontale
uniformment rpartie de densit. (Pousse due la surcharge)
Figure 3.18: Charges appliques sur le mur voile
2). Calcul des sollicitations Pour obtenir les diagrammes des
moments flchissant et des efforts tranchants on a recourt au
logiciel RDM6.
Figure 3.19: Diagramme des moments flchissant lELU
Figure 3.20: Diagramme de leffort tranchant lELU
Le calcul des sollicitations est rcapitul dans le tableau
suivant:
A gaucheEn trave A droite
Moment flchissant (kN.m/m)ELS-14.446.660
ELU-19.829.1670
Effort tranchant lELS (kN/m) -26.86---7.87
Effort tranchant lELU (kN/m)-36.76---10.91
Tab 3.8: Sollicitations sur le voile
3). Calcul du ferraillage
Le mur est sollicit en flexion compose.
a). En trave les sollicitations considrer sont:
Excentricit par rapport au centre de gravit de la section du
bton seul. On a et donc section partiellement comprime.
Sollicitations ramenes au centre de gravit des aciers tendus : .
On calcule les armatures en flexion simple:
=> On na pas besoin darmatures comprimes.
Daprs labaque, On dtermine => Z=0.187 m.
Donc.
Calcul des armatures en flexion compose.
=>..Soit un ferraillage longitudinal de 4HA10 (A=3.14
cm).
Acier de rpartition:
Soit un ferraillage de 2HA8 (A=1.01 cm).
b). Sur appui encastr
On aura le mme calcul fait en trave.
On choisit un ferraillage longitudinal de 4HA10 (A=3.14cm) et on
choisit 2HA8
(A=1.01cm) comme acier de rpartition.
4). Etude des abouts (appui)
La section des aciers plongs sur les appuis doit vrifie:Appuis
de rive:
Appui1:(lencastrement)..Il suffit de plonger 2HA10 (A=1.57
cm).
Condition dcrasement de la bielle dabout:Il faut que: (OK).
Appui2:(lappui simple)..Il suffit de plonger 2HA8 (A=1.01
cm).
Condition dcrasement de la bielle dabout:*Pour un appui de rive:
Il faut que: (OK).
Conclusion
Dun point de vue, ce stage ne ma apport que des satisfactions
tant au niveau relationnel que professionnel, et a rpondu tout ce
que jen attendais.Jai ainsi appris au cours de ce stage de
nouvelles faons de travailler tout en mettant en application ce que
ma t enseign lENIT tant au niveau pratique que thorique. Le projet
que jai men ma permis dutiliser des logiciels de calcul, outils
devenus indispensables pour ltude des ouvrages en bton arm. Grace
au logiciel ARCHE, jai effectu des dimensionnements et des calculs
de diffrents lments de la structure porteuse.
Je me suis galement rendu compte que lingnieur doit formuler un
certain nombre dhypothses et de vrifications pour rendre les
rsultats convenablement exploitables pour son travail.
Par consquent, jai t amen exploiter, moyennant certaines
vrifications, des rsultats pour le dimensionnement des lments de la
structure .Je me suis galement familiaris avec les rglements et
rgles de construction en bton arm.
Bibliographie
[1] Jean PERCHAT, Jean ROUX, PRATIQUE DU BAEL 91 , Eyroelles
(1995), [2] Imen SAID, fascicule de cours de bton arm, ENIT 2012[3]
http:// produits-laceramic.com.tn.Dossier techniques des dalles
alvoles Laceramic.
[4] CPT Plancher Titre III.
[5] J.PERCHAT, Bton arm, Rgles BAEL, Ossatures et lments
courants, Techniques de lingnieur.