Garcia Synthèse

8/17/2019 Garcia Synthèse

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GARCIA Xavier – Génie Civil

Projet de Fin d’ÉtudesMEMOIRE

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Résumé

Le Parking WODLI-TGV est actuellement en phase d’exécution et fait partie de l’undes nouveaux aménagements de la ville de STRASBOURG pour accueillir l’arrivée de laligne TGV-EST. L’ouvrage forme un silo de 10 niveaux composé de trois bâtiments (A, Bet C) indépendants.

Notre projet a été axé sur l’étude d’éléments principaux de structure de cesbâtiments et sur l’interaction sol-structure du bâtiment B.

L’étude a consisté en la modélisation des différents bâtiments qui composent leparking et le choix d’hypothèses admissibles pour l’étude d’éléments de structure à l’aidedes logiciels ARCHE et EFFEL.

Après validation des hypothèses et des résultats, nous nous sommes intéressé au

dimensionnement d’éléments principaux de structure comme les voiles, les poteaux, lespieux, les semelles de fondations et les poutres.

Zusammenfassung

Der WOLDI-TV Parkplatz befindet sich gegenwärtig noch in der Aufbauphase und gehört zu denneuen Einrichtungen, mit denen die Stadt Straßburg den Ausbau der HochgeschwindigkeitsstreckeParis-Straßburg (TGV-Est) begleitet. Die Anlage umfasst 10 Stockwerke und besteht aus dreiseparaten Gebäuden (A, B und C). Gegenstand unseres Projektes war die Untersuchung derwichtigsten Strukturelemente dieser Gebäude sowie die Wechselbeziehung zwischen Untergrund und

Struktur des Gebäudes B.

Mithilfe der Software ARCHE und EFFEL wurde zunächst ein Computermodell der verschiedenenGebäudeteile und eine Auswahl annehmbarer Hypothesen hinsichtlich der Erforschung vonStrukturelementen erstellt.

Nach einer Bestätigung der Hypothesen und Ergebnisse widmeten wir uns im Folgenden den Abmessungen wichtiger Strukturelemente, wie Stützmauern und -pfeilern, Eisenbetonträgern, Pfostenund Fundamenten.


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1. Structure porteuse de l’ouvrage

L’ouvrage se compose de trois bâtiments de 10 niveaux chacun séparés entre euxpar des joints de dilatation. La structure de ce parking est entièrement en béton armé etse décompose de la manière suivante :

- Porteurs verticaux :o Poteauxo Voiles de contreventement

- Porteurs horizontaux :o Poutreso Dalles pleineso Dalles alvéolaires

2. Les principales étapes de l’étude ont été les suivantes :

• Modélisation des bâtiments à l’aide des logiciels ARCHE et EFFEL• Etude de l’interaction sol-structure• Dimensionnement des éléments principaux, à savoir :

o Les fondations : pieux forés tubéso Les semelles de répartitiono Les longrineso Les poteauxo Les voileso Les poutres (continues et la poutre de transfert)

2.1.

La modélisation

Les différentes étapes sont les suivantes :

• Modélisation des blocs sur ARCHE OSSATURE. Saisie des donnéesgéométriques et chargement statique.

• Descente de charge statique effectuée sur ARCHE par une méthodetraditionnelle.

• Export du modèle ARCHE sur EFFEL STRUCTURE• Maillage sur EFFEL STRUCTURE• Calculs dynamiques effectués sur EFFEL

Modèle ARCHE :

Le modèle ARCHE est utilisé pour calculer les descentes de charges verticales sousles cas de charges statiques :

• G poids propre des structures modélisées• G’ surcharges permanentes sur les planchers• Q surcharge d’exploitation

La descente de charge est effectuée par une méthode « traditionnelle » de report decharge, y compris les dalles (ligne des ruptures).


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Modèle EFFEL :

Le modèle EFFEL est réalisé à partir du modèle ARCHE : la géométrie des structures

et les chargements sont identiques au modèle ARCHE. Néanmoins le modèle EFFEL estune modélisation complète aux éléments finis :

• Les dalles et les voiles sont modélisés en coque épaisse.• Les poutres, les linteaux et les poteaux en éléments filaires.

Caractéristiques de chaque modèle :

Bâtiment A :Nœuds : 17592Filaires : 2271Surfaciques : 18150Appui ponctuel : 81

Bâtiment B :Nœuds : 7507Filaires : 690Surfaciques : 7296Appui ponctuel : 19

Bâtiment C :Nœuds : 8727Filaires : 1040Surfaciques : 8544Appui ponctuel : 46

Matériaux :

Béton courant : C25/30 : résistance à la compression : fc28 = 25Mpa

A l’ELU : Fbu = 0,85 x 25,00 / 1,50 = 14,17 MpaA l’ELA : Fba = 0,85 x 25,00 / 1,15 = 18,48 Mpa

• Résistance à la traction : ft28 = 2,10 Mpa• Module d’Young statique : Em = 21442 Mpa• Module d’Young dynamique : Ei = 32164 MPA• Coefficient de Poisson : V = 0•

Amortissement : 4%

Caractéristiques du sol :

- Zone de sismicité* : Ib-faible- Classe de l’ouvrage* : classe B - risque normal- Site* : S1- Type de sol* : groupe B – résistance moyenne- Coefficient de comportement*:

- Horizontal : q=2,1- Vertical : q=max(q/2 ;1)=1,05

- Accélération nominal an = 1,5 m/s²

- Coefficient topographique t = 1


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Chargement :

Le chargement de la structure est constitué du poids propre des structures

modélisées, des surcharges permanentes et d’exploitation. Elles sont soit généréesautomatiquement (poids propre), soit rentrées sous forme de charges réparties. Lescharges d’exploitation appliquées à la structure s’élèvent à 2,5kN/m2 pour les véhicules àquoi s’ajoutent 0,15kN/m2 apportés par le revêtement de sol et les fluides ; le bétonutilisé est un B25 à 25kN/m3 avec un Module d’Young du béton Ei=3 200 000 T/m

2 (module instantané).

2.2. Descente de charge

Il y a deux types de charges à considérer:+ les charges statiques

+

les charges sismiques

2.2.1. les charges statiques

Cette descente de charge a été effectuée par ARCHE pour tous les modèles ; ils’agit d’une descente de charge traditionnelle. Les charges G, G’ et Q sont conformes audescriptif du lot gros-œuvre.

2.2.2. les charges sismiques

Elles sont définies selon les règles PS. 92 ; la structure est excitée par ses appuisdans les trois directions de l’espace par les cas de charge dynamiques 14 (X), 15 (Y) et

16 (Z) dont on connaît le spectre d’accélération.Le spectre d’accélération est déterminé automatiquement pas le logiciel EFFEL àl’aide des paramètres suivants :

- Zone de sismicité* : Ib-faible- Classe de l’ouvrage* : classe B - risque normal- Site* : S1- Type de sol* : groupe B – résistance moyenne- Coefficient de comportement*:

- Horizontal : q=2,1- Vertical : q=max(q/2 ;1)=1,05

- Coefficient topographique t = 1

3. Interaction Sol-Structure (ISS)

3.1. Nécessité d’une modélisation de l’ISS

La réponse de la structure à ce mouvement sismique dépend de la nature de cemouvement, des propriétés dynamiques de l’ouvrage et de celles du sol : il y a doncinteraction sol-structure.

Nous avons donc réalisé un nouveau modèle sous EFFEL du bâtiment B dans lequelont été modélisés les pieux préalablement déterminés à l’aide des résultats obtenus enconsidérant les appuis comme étant fixes (voir annexe 2 – ISS, pages 1 à 4).


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3.2. Principe de la modélisation de l’ISS

Pour représenter cette interaction sol-structure nous avons modélisé les pieux et

appliqué des rigidités et amortissements pour modéliser le sol ; les rigidités ont étédéterminées à l’aide :

o Des essais pressiométriques par interpolationo Des essais Cross-Hole

4. Dimensionnement d’éléments structuraux

4.1. les pieuxLes calculs ont été effectués selon le D.T.U. 13.2 (fondations profondes) ainsi que le

Fascicule 62 - Titre V et le P.S. 92.

Le béton employé est un B25, dont la résistance conventionnelle fc*=19.23 MPa Ils ont été dimensionnés sous les cas de charge suivant:o à la compression : G+0,8*Q+Smax

1.35*G+1.5*Q (ELU)o à la traction : G+Smino à la flexion : Nmax (suivant x ou z)

4.2. Semelle de fondation Les calculs ont été effectués selon les règles BAEL 91 ; le béton employé est un

B30, et l’acier Fe E500 ; l’enrobage a été fixé à 3 cm.La semelle a été dimensionnée sous le cas de charge suivant:

o

1.35*G+1.5*Q (ELU)

4.3. Longrines

D’après le paragraphe 4.3.3 du PS.92 : « les points d’appui d’un même bloc deconstruction doivent être en règle générale solidarisés par un réseau bidimensionnel delongrines tendant à s’opposer à leur déplacement relatif dans le plan horizontal ».

Les calculs ont été effectués selon PS.92 ; le béton employé est un B30, l’acier Fe500.

Les tirants parasismiques sont dimensionnés à partir du PS.92 grâce à l’article quidonne les efforts horizontaux dimensionnant une longrine à partir des efforts verticauxauxquels sont soumis les appuis que relie cette dernière.

4.4. Voiles

Les calculs ont été effectués selon PS.92 et le BAEL 91.Le béton employé est un B30, et l’acier Fe E500.

Les sections des chaînages verticaux sont données par calcul de sectionsrectangulaires aux ELUR en flexion composée.

Les chaînages horizontaux en haut de voile ont été déterminés en armant à 1% lasection de béton à la jonction entre les voiles et les dalles (section 32*40).

Les parties centrales ont été déterminées à l’aide des vérifications de non-glissement et de cisaillement

Les voiles parties basses des voiles travaillent en flexion et doivent être armés

comme des parois fléchies


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4.5. Poteaux

Calculs effectués selon le BAEL 91 et le PS.92

Matériau employé : Béton B35, Acier Fe E500Enrobage : 3 cmPoteau justifié sous « compression centrée conventionnelle » aux ELU.

4.6. Poutres

4.6.1. Poutre continue sur 6 appuis (p. 1 à 15 de l’annexe 3 - poutres)

Béton B35 Acier Fe E500 Enrobage 3 cm Fissurations peu préjudiciables

Tenue au feu 1H

Charges permanentes :• Durcisseur + fluide : 1.13 kN/ml • Corniche préfabriquée : 10.83 kN/ml • Dalle alvéolaire : 38.75 kN/ml (niveau 0) • Stoppe roue : 0.39 kN/ml

Charges d’exploitations :• Véhicules : 18.88 kN/ml (2.5 kN/m²),

4.6.2. Poutre de transfert (pages 17 à 33 de l’annexe 3 - poutres)

Béton B35

Acier Fe E500 Enrobage 3 cm Fissurations peu préjudiciables Tenue au feu 1H

Charge ponctuelle :• G : 296.7 T/ml • Q : 70.7 T/ml

Charges réparties :• g : 5.11 T/ml• q : 1.9 T/ml

Nous avons étudié les conditions d’appui de la poutre dans les voiles qui la soutiennent


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Résumé

L’étude que nous avons menée nous a permis d’utiliser des logiciels demodélisation, outil devenu indispensable pour l’étude sismique d’ouvrages complexes.Nous avons effectué à l’aide de ARCHE et EFFEL, des descentes de charges et des étudessismiques afin de pouvoir dimensionner la structure porteuse et connaître un peu mieuxle comportement de la structure.

Nous avons été amené à nous rendre compte que l’emploi de l’informatique imposeà l’ingénieur de formuler un certain nombre d’hypothèses et de vérifications pour rendreles résultats convenablement exploitables pour son travail.

Nous avons donc été amené à exploiter, moyennant certaines vérifications les

résultats des modélisations statiques et sismiques pour le dimensionnement deséléments de la structure et à nous familiariser avec les règlements et règles deconstructions parasismiques.

Enfin cette étude nous a permis d’aborder l’étude d’éléments divers comme lesfondations profondes, les porteurs verticaux (voiles) et les poutres et mesurer lesdifférences notoires entre la conception de constructions « normales » et ditesparasismiques…

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