Mémoire Piscine
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7/23/2019 Mmoire Piscine
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Rpublique Algrienne Dmocratique et Populaire
Ministre de lEnseignement Suprieur et de la Recherche Scientifique
Universit Djillali Liabes
Facult de Technologie
Dpartement de Gnie Civil
Mmoire pour lObtention du Diplme de Master en Gnie CivilSpcialit : Ouvrage Hydraulique
Thme :
ETUDE ET DIMENSIONNEMENT DUNE PISCINE
SEMI-OLYMPIQUE A Ras El Maa
Prsent en juin 2015 par :
BOUMEDIENE Houari MEKRI Sofiane
Encadr par :
Mme BOUAYED.L.A Maitre-assistant
Devant le jury compos de :
Mr HADJEB.W Maitre-assistant PrsidentMr FAHSI.B Maitre Confrence A ExaminateurMr KOURICHI.Kh Maitre Confrence B Examinateur
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Ddicaces
Rien nest aussi beau offrir que le fruit dun labeur
Quon ddie du fond du cur ceux quon aime et
Quon remercie exprimant la gratitude et la
Reconnaissance durant toute notre existence
Nous ddions avec une grande joie, ce modeste travail :
A nos trs chers parents qui nous ont
Soutenu et encourages durant toute notre vie,
A nos agrable ami(e)s AYAT Nawal, SMAHAT Salim, Harmel
Hakim, DERRAS Karima
Atouts la familles MEKRI et BOUMEDIENE
A toutes les personnes qui nous ont soutenus,
A tous ceux qui nous ont aids de prs ou de loin,
A tous nos amis sans exception,
Enfin toute la promotion 2015
A tous ceux qui nous aiment.
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Remerciements
Toute notre parfaite gratitude et remerciement Allah
le plus
puissant qui nous a donn la force, le courage et la volont pour
laborer ce travail.
Nous tenons au premier lieu tmoigner toute notre gratitude
notre
encadreur MadameBOUAYED L A
Pour laide
prcieuse quelle nous a apport par ses conseils pourlorientation et
lencadrement du prsent mmoire et par sa
disponibilit durant toute la
priode de prparation
Nos vifs remerciements MonsieurHADJEB W
Prsident du
Jury
ainsi qu MonsieurFAHSI B
et MonsieurKOURICHi K
qui ont
bien
accept dexaminer nos travaux.
Nous remercions aussiMr BOUAYED
, pour ces remarques dignes
dun professionnel.
Nos remercions aussi les Ingnieurs au CTC, pour leurs conseils
prodigus.
Ainsi que larchitecteMelle AYAT Nawal
pour sa disponibilit est son
aide plus que prcieux.
Nous adressons galement nos remerciements tous les enseignants
du dpartement du Gnie Civil qui nous ont enrichis de leur savoir
durant
notre parcours universitaire.
Enfin, tous ceux qui ont contribu de prs ou de loin la
concrtisation de ce mmoire.
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RsumLa conception et le dimensionnement dune piscine semi-olympique situe Ras El maa (sidi
bel Abbes) est le thme de notre projet de fin dtudes. Cette piscine se compose de deux
blocs. Elle est constitue de plusieurs portiques, stabilise par des contreventements distincts,
et couverte par une toiture deux versants symtriques en charpente mtallique.
Le premier volet de notre travail consiste en lvaluation des charges et surcharges ainsi que
les effets des actions climatiques selon le rglement RNV99 . Ces hypothses de charge
nous ont permis dtablir la descente des charges.
Le second volet concerne le dimensionnement des diffrents lments ainsi que lassemblage
de la structure selon le rglement CCM97 .Pour le calcul et le ferraillage des lments en
bton selon les normes BAEL91 et RPA99 , nous avons utilis le logiciel (SAP2000).
Mots clef : Construction mtallique dimensionnement - piscine olympique.
AbstractThe conception and design of an Olympic swimming pool situated in Ras El maa (Sidi bel
Abbes) is the theme of our final project study. This pool is composed of two blocs, which
consists of several porches. It is stabilized by different outside shutters, and covered with a
roof of two asymmetrical gables in a metal framework.
The first part of our work deals with the loads and overloads estimate as well as climate
actions according to the RNV99regulation .These load hypotheses help to establish the
descent of loads.The second part concerns a design of different elements and their gathering according to the
CCM97rule. We have used the BAEL91and the RPA99regulations to determine the
reinforced concrete elements using the SAP2000software.
Key words: steel construction - design - Olympic swimming pool.
(
)
99
97
91
99
(SAP2000)
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Sommaire
RsumIntroduction gnral
Chapitre I : Gnralit
I-Prsentation du projet.........................................................................................................(1)
I.1- Donnes gomtriques de louvrage ..................................................................(1)
I.2- Localisation et donnes concernant le site ........................................................(1)
I.3- Rglements techniques .......................................................................................(2)
I.4-Matriaux utiliss ................................................................................................(2)
I.4.1-Acier ......................................................................................................(2)
I.4.2 Boulon dassemblage............................................................................(2)
1.4.3 Bton arm ...........................................................................................(2)
a-Rsistance de bton .............................................................................(3)
b-Contraintes limites ..............................................................................(3)
c-Aciers darmatures ..............................................................................(3)
I.5 : BETON ARME ..................................................................................................(4)
I.5.1 Introduction ...........................................................................................(4)
I.5.2 Les principaux avantages et inconvnients du bton .........................(4)I.5.3 Les fondations ........................................................................................(5)I.5.4 Les lments principaux .......................................................................(5)
I.5.4.1 Mur de soutnement ................................................................(5)
I.5.4.2 Les poteaux ...............................................................................(6)
I.5.4.3 Les poutres ................................................................................(7)
I.5.5 Les lments secondaires ......................................................................(7)
I.5.5.1 Planchers ...................................................................................(7)
I.6 : LES DIFFERENTES CONCEPTIONS DUNE CHARPENTE....................(8)
I.6.1 Introduction ...........................................................................................(8)
I.6.2 Les avantages et les inconvnients de la charpente mtallique .........(8)I.6.3 Les lments principaux .......................................................................(9)
I.6.3.1 Portiques ......................................................................................(9)I.6.3.2 Fermes ..........................................................................................(9)
A/ Dfinition .......................................................................................(9)B/ Mode dassemblage .....................................................................(12)
I.6.3.3 Poteaux .......................................................................................(13)
I.6.4 Les lments secondaires ....................................................................(14)
I.6.4.1 Couverture .................................................................................(14)
I.6.4.2 Pannes .........................................................................................(15)
I.6.4.3 Bardages .....................................................................................(16)
I.6.4.4 Contreventements ......................................................................(16)
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Sommaire
A/ Contreventement horizontal suivant deux directions ..........................(16)
B/ Contreventement vertical ........................................................................(17)
Chapitre II : Les Effets Climatiques
II.1 EFFET DE LA NEIGE ................................................................................................(18)
II.1.1 Introduction ...................................................................................................(18)II.1.2 Calcul la charge de la neige ..........................................................................(18)
II.2 EFFET DU VENT ........................................................................................................(19)
II.2.1 Introduction ...................................................................................................(19)II.2.2 Calcul de la pression dynamique : qdyn .....................................................(19)
II. 2.3 Calcul le coefficient dynamique Cd ............................................................(19)
II.2.4 Dtermination des coefficients de pression .................................................(22)
II.2.4.1 Les coefficients de pression externe : Cpe ........................................(22)II.2.4.2 Les coefficients de pression intrieure : Cpi ....................................(25)
II.2.5 Calcul les pressions finales:
qJ.......................................................................(26)
Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
III.1 CALCUL DES PANNES.............................................................................................(34)
III.1.1 Introduction.........................................................................................................(34)
III.1.1.1 Dtermination des sollicitations ...................................................... (34)III.1.1.2 Combinaison des charges .................................................................(37)
III.1.1.3 Principe de dimensionnement ..........................................................(39)
III.1.1.4 Vrification au cisaillement .............................................................(43)
III.1.1.5 Vrification au dversement ............................................................(43)
III.1.1.6 Vrifications des contraintes ..........................................................(47)
III.2 CALCUL DES LIERNES DE PANNES ...................................................................(48)
III.2.1 Introduction ........................................................ ..............................................(48)
III.2.1.1 Dimensionnement des liernes ............................................................(49)
III.2.1.2 Calcul de la section des liernes .........................................................(50)
III.3 CALCUL DE LECHANTIGNOLLE (Attache panne traverse) ...........................(50)
III.3.1 Introduction ........................................................ ..............................................(50)
III.3.2 Dimensionnement de lchantignolle ..............................................................(51)
III.3.3 Calcul boulon dattache ...................................................................................(52)
III.3.4 Vrification de la section ..................................................................................(53)III.3.5 Calcul cordon de soudure ................................................................................(55)
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Sommaire
Chapitre IV : Stabilit densemble du btiment
IV.1 CALCUL DES CONTREVENTEMENTS ...............................................................(57)
IV.1.1. Introduction ........................................................ .............................................(57)
IV.1.2 : Dimensionnement des lments de contreventement ..................................(58)
IV.1.2.1Calcul de la poutre au vent en pignon .....................................................(59)A/Evaluation des efforts horizontaux ....................................................(60)
B/Evaluation des efforts horizontaux en tte des poteaux .................(61)
C/Effort de traction dans les diagonales ................................................(61)
IV.1.3 Contreventement horizontaux (poutre au vent) .............................................(64)
IV.1.3.1 Par la mthode des coupures ...................................................................(64)
IV.2 CALCUL DES FERMES ...........................................................................................(65)
IV.2.1. Introduction .....................................................................................................(65)
IV.2.1.1.Types de fermes de toiture ....................................................................(65)
IV.2.1.2. Les assemblages dans les fermes ......................................................... (66)
IV.2.2.Dtermination des charges et surcharges agissantes sur la ferme ...............(67)
IV.2.2.1. Charge permanentes ............................................................................(67)
IV.2.2.2. Surcharges climatiques ........................................................................(67)
IV.2.3.Calcul des efforts revenants aux nuds ..........................................................(67)
IV.2.4.Dtermination des efforts dans les barres ......................................................(69)
IV.2.5.Dtermination des efforts par la mthode des nuds ....................................(69)
IV.2.5.1.Dmarche des calculs .............................................................................(76)
IV.2.5.2. Calcul des efforts normaux (unit KN) ...............................................(76)
A/ Tableaux rcapitulatif ............................................................................(77)
IV.2.5.3.Vrification des contraintes .................................................................(80)IV.2.5.4. Calcul du poids rel de la ferme .........................................................(83)
Chapitre V: calcul des poteaux
V.1. Calcul des poteaux ........................................................ ..............................................(85)
V.2. Effet des charges verticales sur un portique .............................................................(86)
V.2.1. Charges permanentes ....................................................................................(86)
V.2.2. Effet de la neige ..............................................................................................(86)
V.3. Calcul des moments la tte du poteaux ...................................................................(86)
V.3.1. Effet du vent ...................................................................................................(88)
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Sommaire
V.4. Vrification des poteaux suivant les rgles CM 66 ...................................................(88)
V.4.1. Contrainte de compression ..........................................................................(88)
V.4.2.Contrainte de flexion .....................................................................................(89)
V.4.3. Effet du dversement ....................................................................................(89)
V.4.4. Flambement ...................................................................................................(91)
Chapitre VI : Etude sismique
VI.1. Introduction ....................................................................................................(92)
VI.2. Principe de la mthode....................................................................................(92)
VI.3. Spectre de rponse de calcul .........................................................................(93)
VI.4. Analyse dynamique de la structure ..............................................................(94)
VI.5.Modlisation de la structure ...........................................................................(94)
VI.5.1. Etape de la modlisation .................................................................(94)
VI.6. Analyse modale ...............................................................................................(95)
VI.7. Vrification de la structure ...........................................................................(96)
VI.7.1 Vrification de la priode fondamentale de la structure ..............(96)
VI.7.2. Vrification de la force sismique a la base ....................................(96)
VI.7.3.Vrification des dplacements ........................................................(97)
Chapitre VII : Etude des assemblages
VII.1 : DEFINITION ...............................................................................................(99)
VII.2 : FONCTIONNEMENT DES ASSEMBLAGES ........................................(99)
VII.3 : CLASSIFICATION DES ASSEMBLAGES .............................................(99)
VII.4 : LES CLASSES DES BOULONS ...............................................................(99)
VII.5 CALCUL DES ASSEMBLAGES ..............................................................(100)
VII.5.1 : Lpaisseur du gousset ................................................................(100)
VII.5.2 : Calcul de lespacement dune soudure des doubles corniers. (100)
VII.5.3 : Calcul treillis ................................................................................(100)
VII.5.3.1 : assemblage boulonn ....................................................(100)
VII.5.3.2: assemblage soud ..........................................................(110)
1/ Etude de lassemblage membrure inferieur gousset ............(110)
2/ Etude de lassemblage montant gousset.................................(112)
3/ Etude de lassemblage diagonal gousset.................................(112)
4/ Etude de lassemblage membrure suprieur gousset.............(113)
VII.5.4 : Vrification de la soudure au cisaillement .............................(113)
VII.5.5 : Les pieds de poteaux ................................................................(114)
VII.5.5.1 Dimensionnement de la plaque dassise .......................(114)
VII.5.5.2 Cordons de soudure .......................................................(115)VII.5.5.3 Calculdelarsistanceleffortaxial ..........................(117)
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Sommaire
VII.5.5.4Calcul de la rsistance de la plaque dassise au moment
flchissant ...............................................................................................................(117)
VII.5.5.5 Calcul du moment de flexion MSd................................(118)
VII.5.5.6 Vrification de la rsistance au cisaillement de la plaque
dassise.....................................................................................................................(118)
Chapitre VIII: Calcul des ancrages et des fondations
VIII.1 Les tiges dancrage ....................................................................................(119)
VIII.2 Vrification des tiges dancrage ...............................................................(119)
VIII.2.1 Condition dquilibre selon le code BAEL ..............................(120)
VIII.2.2Rsistance des tiges dancrage au cisaillement ........................(120)
VIII.3 Calcul des fondations .................................................................................(123)
VIII .3.1 Dimensionnement de la semelle Poteau HEB300 .............(123)
VIII .3.1.1 Dtermination de d et h ..............................................(124)
VIII .3.1.2 Calcul du ferraillage ...................................................(124)
VIII .3.1.3 Dtermination de la hauteur du patin (e) .................(125)VIII .3.1.4 Calcul de lespacement ...............................................(125)
VIII .3.2 Calcul des longrines ..................................................................(125)
Chapitre IX: Etude du bassin
IX .1.INTRODUCTION ........................................................................................(128)
IX .1.1. Diagramme des forces de pousse de leau ..............................(128)
IX .1.2. Diagramme des pousses latrales exerces par le remblai ...(128)
IX .2. PRESENTATION DU BASSIN ................................................................(129)
IX .2.1. Les dimensions ...........................................................................(129)IX .2.2. Les lments structuraux............................................................(129)
IX.3. CALCUL DES POUSSEES ........................................................................(130)
IX.3.1. pousses des terres ......................................................................(130)
IX.4. Vrification de la stabilit ...........................................................................(130)
IX.4.1.Dcentes des charges ...................................................................(130)
IX.5.Calcul du voile priphrique .......................................................................(132)
IX.6.LES SOLLICITATIONS .............................................................................(132)IX.7.FERRAILLAGES .........................................................................................(133)
IX.8.Vrification de leffort tranchant ................................................................(138)
IX.9.FONDATION ................................................................................................(139)
IX.9.1.CHOIX DU TYPE DE FONDATION ........................................(139)
IX.9.1.1.Semelle isol ................................................................(139)
IX.9.2.Prs dimensionnement du radier ...............................................(139)
IX.9.3.Condition de longueur dlasticit .............................................(140)
IX.9.4.Dtermination des efforts ...........................................................(141)
IX.9.5.Calcule du dbord ........................................................................(142)
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Sommaire
IX.9.6.La surface total de radier ............................................................(142)
IX.9.7.Poids du radier .............................................................................(142)
IX.9.8.Combinaison daction .................................................................(142)
IX.9.9.Contrainte de cisaillement ..........................................................(143)
IX.9.10.Vrification au soulvement due la sous pression ..................(143)
IX.10. MODELISATION .....................................................................................(144)
IX.11. Dtermination du coefficient de la raction du sol : (K)........................(144)
IX.12. Calcul du poids de leau: (p).....................................................................(144)IX.13. CALCUL DU FERRAILLAGE..............................................................(146)
IX.13.1. ferraillage du radier ...............................................................(146)
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LISTE DES FIGURES
FigI.1Poteau circulaire
FigI.2 Poteau rectangulaire
FigI.3 Schma dune poutre
Fig. I.4 Fermes membrures parallles
Fig. I.5 Fermes trapzodales
Fig. I.6 Fermes simple versant
Fig. I.7 Fermes triangules
Fig. I.8 Les lments constitutifs dune ferme un systme triangul
Fig. I.9 Fermes simple versant
Fig. I.10 Fermes amricaine
Fig. I.11 Fermes belge
Fig. I.12 Fermes Polonceau simple bielle Fermes Polonceau triple bielle
Fig. I.13 Poteau
Fig. I.14 Mode de fixation
Fig. I.15 Schma de lchantignolle
Fig. I.16 Types de pannes
Fig. I.17 Les contreventements horizontaux et verticaux
Fig.II.1 les directions du vent
Fig.II.2 Pressions sur les parois verticales- direction V1 du vent
Fig.II.3 Pressions sur les parois verticales- direction V2 du vent
Fig.II.4 Pressions sur les parois verticales- direction V1 du vent
Fig.II.5 Pressions sur les parois verticales- direction V2 du vent
Fig.II.6 Pressions sur la toiture - direction V2 du vent
Fig.II.7 Pressions sur la toiture - direction V1 du vent
Fig.II.8 Pressions sur les parois verticales et la toiture sous (V1) Face AB
Fig.II.9 Pressions sur les parois verticales et la toiture sous (V1) Face DC
Fig.II.10 Pressions sur les parois verticales et la toiture sous (V2) Face AD
Fig.II.11 Pressions sur les parois verticales et la toiture sous (V2) Face BC
Fig. III.1 Cas des sollicitations
Fig. III.2 Cas de charge permanente
Fig. III.3 Cas de surcharge dentretien
Fig. III.4 Cas de charge de neige
Fig. III.5 Cas de leffet du vent
Fig. III.6 Panne vis--vis dversement
Fig. III.7 Les liernes des pannes
Fig. III.8 Panne-chantignolle-membrure suprieur
Fig. III.9 Soudure de lchantignole
Fig. III.10 Cordon de soudureFig. IV.1 Pale en croix de Saint-Andr
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Fig. IV.2 Portique de stabilit
Fig. IV.3 Portique de stabilit en treillis
Fig. IV.4 Contreventement de la structure
Fig. IV.5 pale de stabilit en long pan
Fig. IV.6 Nud dune fermeFig. IV.7 Rpartition des charges sur la toiture
Fig. IV.8 Schma statique de la ferme triangulaire
Fig. VI.1 Spectre de repense
Fig. VII.1 Attache de deux cornires sur un gousset
Fig.VIII.1 pied de poteaux avec bche de cisaillement.
Fig.VIII.2 Les caractristiques des tiges dancrage
Fig.VIII.3 Dtail 2D et 3D des tiges d'ancrages
Fig.VIII.4 Dtail de la jonction poteau-fondation
Fig.VIII.53D de la jonction poteau-fondation
Fig.VIII.6 Les dimensions de la plaque dassise
Fig. VIII.7 Semelle isole soumise des sollicitations
Fig.VIII.8 Ferraillage des semelles isoles(HEB300)
Fig.VIII.9 Ferraillage des longrines
Fig. IX.1 Pousse de l'eau
Fig. IX.2 pousse des terres
Fig. IX.3 Prsentation du bassin
Fig. IX.4 Force motrice et stabilisante appliqu au voile
Fig. IX.5 Modlisation du bassin sur logiciel SAP2000.
Fig. IX.6 Rsultat d'analyse du bassin
Fig. IX.7 Concentration des charges sur la base.
Fig. IX.8 Prsentation du radier
Fig. IX.10 La disposition des armateurs du radier
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LISTE DES TABLEAUX
Tab.I.1Rglement techniques utilis
Tab.I.2 Valeurs nominales de fy et fu
Tab.I.3: Valeurs nominales De fy pour lacier pour darmature
Tab.II.1 Pression dynamique de rfrence
Tab.II.2 valeur de la vitesse de rfrence du vent
Tab.II.3 Catgorie de Terrain.
Tab.II.4 Pressions sur les parois verticales- direction V1 du vent
Tab.II.5 Pressions sur les parois verticales- direction V2 du vent
Tab.II.6 Pressions sur les parois verticales- direction V1 du vent
Tab.II.7 Pressions sur les parois verticales- direction V2 du vent
Tab.II.8 Pressions sur la toiture - direction V2 du vent
Tab.II.9 Pressions sur la toiture - direction V1 du vent
Tab III.1 Caractristiques gomtriques dun IPE140
Tab IV.1 Tableau rcapitulatif des charges appliques la toiture
Tab IV.2 les combinaisons les plus dfavorables
Tab IV.3: Tableau rcapitulatif des dfrentes sections
Tab IV.1 Dfinitions des lments mtalliques constituant la structure
Tab IV.2 Les sections aprs analyse
Tab VI.3 Rsultante des forces sismiques la base
Tab VI.4 Dplacements relatifs dans le sens (X-X)
Tab VI.5 Dplacements relatifs dans le sens (Y-Y)
TabVII.1 Les valeurs de la distance (d) des doubles cornires
TabVII.2 Valeur des coefficients variable selon la nuance dacier
Tab.VIII.1 Charges appliques sur les fondations.
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LISTE DES NOTATIONSMajuscules latinesA : Section brute dune pice.Anet: Section nette dune pice.Aw: Section de lme.A : Aire de cisaillement.Ct : Coefficient de topographie.Cr : Coefficient de rugosit.Cp,net : Coefficient de pression nette.Ce : Coefficient dexposition.Cd : Coefficient dynamique.E : Module dlasticit longitudinale de lacier (E=2.1 105MPa).F : Force en gnrale.
G : Module dlasticit transversale de lacier (G=81000 MPa).G : Charge permanente.I : Moment dinertie.K0: Coefficient de flambement.Kt: Facteur de terrain.L : Longueur.M : Moment de flexion.MSd: Moment flchissant sollicitant.MRd: Moment rsistant par unit de longueur dans la plaque dassise.
MPl : Moment plastique.Mb,Rd: Moment de la rsistance au dversement .Npl ,Rd : Effort normal de la rsistance plastique de la section transversale brute.Nb,Rd : Effort normal d'un lment comprim au flambement.
NSd: Effort normal sollicitant.Nt,sd: Effort normale de traction.Nc,sd: Effort normal de compression.Nc,Rd : Valeur de calcul de la rsistance de la section transversale lacompression.
Q : Charge dexploitation.R : Coefficient de comportement de la structure.S: La charge de la neige.VSd: Valeur de calcul de l'effort tranchant.Vrf: Vitesse de rfrence du vent.Wpl: Module de rsistance plastique.W : Poids de la structure.
Minuscules latinesf : La flche.
fy : Limite d'lasticit.h : Hauteur dune pice.
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L: Longueur dune pice (Poutre, Poteau).Lf : Longueur de flambement.t : paisseur dune pice.tf : paisseur dune semelle de poutre.
tw: paisseur de lme de poutre.Z : Hauteur au-dessus du sol.Z0: Paramtre de rugosit.Zeq: Hauteur quivalente.
Minuscules grecques : coefficient de rduction pour le mode de flambement appropri.w : Facteur de corrlation.M: Coefficient de scurit. : lancement.
Lt: lancement de dversement. : Facteur d'imperfection.: Rotation de dversement. : Contrainte limite de cisaillement en lasticit. : Coefficient de rduction lastique de lacier.
c : Contrainte de lacier.
b : Contrainte du bton. : Pourcentage damortissement critique. : Facteur de correction damortissement.ek: Dplacement d aux forces sismiques. : coefficient de forme de la charge de neige.
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Rsum
Notre projet de fin dtude consiste faire la conception et le dimensionnement dune piscine
semi-olympique situe Ras el ma (Sidi Bel Abbes). Cette dernier se prsente en deux
bloque diffrent le type ; les premiers sont en bton arme, le dernier est en construction
mtallique stabilis par des contreventements distincts, le tout est couvert par une toiture en
charpente mtallique.
Durant le long de notre tude, nous avons d passer par plusieurs tapes : la descente de
charge, le calcul des effets climatique obtenus selon le rglement RNV 99, afin de pouvoir
faire un dimensionnement des diffrents lments et leurs assemblages selon les rgles
CCM 97concernant la charpente mtallique, ainsi nous avons utilis le BAEL 91et le
RPA 99 version 20003 pour le calcul et le ferraillage des lments en bton arm laide du
logiciel Sap2000.
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Introduction
Dans le cadre de notre formation de master en gnie civil luniversit de Djillali Liabs
sidi bel abbs nous sommes amens, lissu de notre cursus, raliser un projet de fin
dtudes PEF. Le but de ce projet est dtre confront une situation professionnelle qui est
la fois dordre scientifique et technique. Il regroupe donc lensemble des qualits que doit
possder un ingnieur dans son travail quotidien.
Il sagit dune piscine olympique, compose dune partie en charpente mtallique, et dune
autre en bton arm abrit avec une toiture mtallique ; une structure mixte qui permet que
ceux-ci soit de natures diffrentes. Ainsi notre choix sest bas non seulement sur la
fonctionnalit des blocs, mais aussi sur les avantages que prsente chaque matriau.
Le bton prsente lavantage dtre un matriau hydrofuge, quant a lacier, il se distingue par
sa lgret, son montage rapide et il offre lopportunit de franchir de longue porte ;
cependant son inconvnient majeur cest sa sensibilit vis--vis le feu et la corrosion. Donc on
est dans lobligation de prvoir la protection ncessaire.
Notre mission tait la fois concevoir et dimensionner les diffrents lments de la structure
avec les rgles actuellement en vigueur en Algrie (RNV 99, CCM 97, RPA 99/version
2003, BAEL91.).
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Chapitre I
Gnralits
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Chapitre I : Gnralits
I-Prsentation du projet:
Notre projet de fin dtudes consiste dimensionner et tudier une piscine semi- olympique
dont la couverture est en charpente mtallique abritant deux bassins et une annexe.
I.1- Donnes gomtriques de louvrage :
Suivant la vue en plan, les dimensions de la structure sont :
Longueur totale L 1 = 35 m
Largeur totale L2= 26 m
Hauteur totale H = 12m
Photo de la piscine ralise par un produit ducatif
I.2- Localisation et donnes concernant le site :
Le projet en question est une piscine semi-olympique, implante Ras El ma wilaya de Sidi
bel Abbes dont :
La contrainte admissible du sol est : Rsol = 1, 6 (Rapport du sol)
Altitude = 1105 m Le site est class zone sismique I
Zone de neige B Zone tempratures leves en t et basses en hiver. Ras el maa tant la porte du sud
Sahara
Ville assez loigne du bord de mer.
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Chapitre I : Gnralits
I.3- Rglements techniques :
Les rglements techniques utiliss dans cette tude sont :
Type de rglement Dfinition
CCM97 Calcul des structures en Acier
CM66 Calcul des structures en Acier
RPA99 Rgles parasismique algriennes version 2003
RNV99 Rgles dfinissant les effets de la neige et vent
BAEL91 Bton arme aux tats limites
DTR BC 2.2 Charges et surcharges
Tab.I.1 Rglement techniques utilis
I.4-Matriaux utiliss :
I.4.1-Acier :
Les caractristiques mcaniques des diffrentes nuances dacier sont les suivantes :
Limite lastique fy (MPa) en fonction de lpaisseur nominale :
Nuance dacier(EN 10025)
Epaisseur (mm)
t 40 mm 40 mm < t 100 mm
fy(N/mm) fu(N/mm) fy(N/mm) fu(N/mm)
Fe 360 235 360 215 340
Fe 430 275 430 255 410
Fe 510 355 510 355 490
Tab. I.2 Valeurs nominales de fy et fu
la rsistance a la traction : fu= 360 MPA
la limite lastique : fy = 235 MPA
le module de Young : E= 210000 MPA
le coefficient de poisson : = 0,3
le coefficient de dilatation thermique : = 12x10-6
m/C
module dlasticit transversale : G= 48000 MPa
I.4.2 Boulon dassemblage :
Pour les assemblages, les boulons utiliss sont des boulons HR et ordinaires
1.4.3 Bton arm :
le bton utilis est dos 350 Kg/m3.
bton de propret est dos 150 Kg/m3.
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Chapitre I : Gnralits
a-Rsistance de bton :
Caractristiques du bton :
Le bton utilis est dfini du point de vue mcanique par :
La rsistance la compression a 28 jours : fc28 = 25 MPa
La rsistance la traction a 28 jours est dduite de celle de compression par la
relation : ft28 = 0,6+0,06 fc28
b-Contraintes limites :
La contrainte admissible de compression ltat limite ultime (ELU) est donne par :
La contrainte de compression limite de service est donne par :
c-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
Caractristiques mcaniques :
Nuance fy (MPa)
Barres HR Fe 400Fe 500
400500
Tab.I.3: Valeurs nominales De fy pour lacier pour darmature
Les armatures utilises sont de nuance FeE 400
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Chapitre I : Gnralits
I.5 : BETON ARME :
I.5.1 Introduction :
Le bton est aujourdhui le matriau de construction par excellence. Environ 4 milliards de
mtres cubes de bton sont utiliss tous les ans dans le monde pour la constructiondouvrages de toutes natures, notamment de btiments ,dimmeubles dhabitation, de ponts,
de routes, de tunnels, daroports, de barrages et de ports.
Le bton arm est unmatriau composite constitu debton etd'acier qui allie la rsistance
la compression du bton et aussi la traction de l'acier. Il est utilis commematriau de
construction, notamment pourle gnie civil.
I.5.2 Les principaux avantages et inconvnients du bton :
Avantages du bton :
Il est peu coteux, facile fabriquer et ncessite peu dentretien.
Il pouse toutes les formes qui lui sont donnes, des modifications et adaptations du
projet sur le chantier sont faciles effectuer.
Il devient solide comme de la pierre. Correctement utilis, il dure des millnaires ; il
rsiste bien au feu et aux actions mcaniques usuelles.
Associ des armatures en acier, il acquiert des proprits nouvelles qui en font un
matriau de construction aux possibilits immenses (bton arm, bton prcontraint)
Les ressources ncessaires pour sa fabrication existent dans de nombreux pays en
quantits presque illimites. Il exige peu nergie pour sa fabrication.
Inconvnients du bton :
Son poids propre lev.
Sa faible isolation thermique.
Le cot lev entrain par la destruction du bton en cas de modification dun ouvrage
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http://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_compositehttp://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A9tonhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Acierhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_de_constructionhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_de_constructionhttp://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9nie_civilhttp://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9nie_civilhttp://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9nie_civilhttp://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9nie_civilhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_de_constructionhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_de_constructionhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_de_constructionhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Acierhttp://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A9tonhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_compositehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_composite -
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Chapitre I : Gnralits
I.5.3 Les fondations :
On appelle fondation, la partie dun ouvrage reposant sur un terrain dassise auquel sonttransmises toutes les charges permanentes et supportes par cet ouvrage.
Les diffrents types de fondations :
Les fondations superficielles :
Lorsque les couches de terrain capables de supporter louvrage sont faible
profondeur : semelles isoles sous poteaux, semelles filantes sous murs, radiers.
Les fondations profondes :
Lorsque les couches de terrain capables de supporter louvrage sont une grande
profondeur : puits, pieux.
Les fondations surfaciques ou radier :
Lemploi dun radier se justifie lorsque la contrainte admissible la compression du
sol est faible, que le bon sol et situ en trs grande profondeur, les autres types de
fondations transmettraient au sol des contraintes trop leves, laire totale des semelles
est suprieure a la moiti de laire du btiment, les charges apportes par lensemble
du btiment ne risque pas dentraner des tassements diffrentiels incompatibles.
Le ferraillage dun radier est particulier, les aciers tendus se situent en partie haute de
la dalle, les points dappuis deviennent les murs, les longrines de redressement (situes
au droit des ouvertures) et les longrines.
I.5.4 Les lments principaux :
I.5.4.1 Mur de soutnement :
Le mur de soutnement est unmur vertical ou sub-vertical qui permet de contenir des
Terres (ou tout autre matriau granulaire ou pulvrulent) sur une surface rduite.
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http://fr.wikipedia.org/wiki/Murhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Mur -
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Chapitre I : Gnralits
I.5.4.2 Les poteaux :
Les poteaux BA sont des lments porteurs verticaux avec armature incorpore. Ce sont les
points dappui et les lments porteurs de lossature et transmettent des charges concentrs.
Ils servent supporter les poutres, les linteaux, les planchers. Ils travaillent surtout encompression, mais ils doivent galement supporter des efforts horizontaux et obliques, donc
de travailler en flexion, cest pourquoi, larmature est compose de barres longitudinales et
des cadres et ventuellement des triers en armature transversale.
(Voir figure I.1).
Fig.I.1: Poteau circulaire
Fig.I.2: Poteau rectangulaire
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Chapitre I : Gnralits
I.5.4.3 Les poutres :
Les poutres sont des lments porteurs horizontaux. Elles sont dites lances car leur porte
(longueur) L est grande par rapport leur hauteur h et leur largeur b. Dans les btiments,
elles servent souvent dintermdiaire entre les planchers et les lments porteurs verticaux
(surtout les poteaux).
Fig.I.3 : Schma dune poutre
Poutre en bton arm reposant sur deux appuis, lgrement incurve vers le bas sous leffet de
son poids propre.
I.5.5 Les lments secondaires :
I.5.5.1 Planchers :
Les planchers sont des plans horizontaux sparant deux tages d'un btiment et capables de
supporter les charges dutilisation. Les planchers doivent rpondre aux mmes critres que lesmurs porteurs.
Types de planchers:
Les planchers corps creux.
Les dalles en bton arm.
Les planchers collaborant.
Les planchers en bois.
Un mur est une structuresolide qui spare ou dlimite deuxespaces. Dans lesbtiments les
murs forment les pices. En plus de dfinir l'espace intrieur dubtiment, leur utilit est en
rgle gnrale de supporter lestages etla toiture.
Murs porteurs: mur ayant une fonction de stabilit de la structure globale dune
construction. Son rle est dassurer le soutien dun plancher ou dune charpente.
Mur semi-porteur : Il sagit en ralit dune cloison simple de sparation de pice
nayant initialement aucune proprit porteuse.
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http://fr.wikipedia.org/wiki/Solidehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Espace_%28notion%29http://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A2timent_%28construction%29http://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A2timent_%28construction%29http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89tage_%28architecture%29http://fr.wikipedia.org/wiki/Toithttp://fr.wikipedia.org/wiki/Toithttp://fr.wikipedia.org/wiki/Toithttp://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89tage_%28architecture%29http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89tage_%28architecture%29http://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A2timent_%28construction%29http://fr.wikipedia.org/wiki/B%C3%A2timent_%28construction%29http://fr.wikipedia.org/wiki/Espace_%28notion%29http://fr.wikipedia.org/wiki/Solide -
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Chapitre I : Gnralits
I.6 : LES DIFFERENTES CONCEPTIONS DUNE CHARPENTE
I.6.1 Introduction :
Les premires constructions mtalliques ont t les chevrons de comble en fer de lancien
palais du Kremlin (Moscou XVI sicle). Et en 1779, les Britanniques ont ralis le premierpont en fonte dans le monde Iron Bridge grce la grande rsistance de la fonte la
compression.
Les constructions mtalliques sont utilises dans deux grands groupes douvrages :
Les systmes barres :
Les lments essentiels de ce systme sont : poutres, poteaux, pannes, etc.
Ossature de btiment industriel.
Pont-rail et pont-route Btiment de grande hauteur (habitation, administration, hall dexpansion, )
Ouvrage destination spciale : hangars,
Les systmes complets (de coques) :
Gazomtre (rservoir o on stocke les gazes).
Rservoir pour liquide.
Bunker pour les matires sches
I.6.2 Les avantages et les inconvnients de la charpente mtallique :
Les avantages de la construction mtallique :
Capacit portante.
Hauteur scurit.
Lgret.
Impermabilit.
Excution et montage industriels en temps record.
Souplesse.
Dmontabilit et transformation rapides.
Rutilisation.
Facilit de contrle
Les inconvnients :
La corrosion.
Une mauvaise rsistance au feu.
Cot.
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Chapitre I : Gnralits
I.6.3 Les lments principaux :
I.6.3.1 Portiques :
Les portiques qui constituent lossature principale des halls mtalliques, sont composs defermes ou traverses qui supportent : les pannes et couvertures ainsi que les poteaux quisupportent les fermes.
Leur conception technologique est variable en fonction notamment :
De leur porte.
Du schma statique retenu pour la structure (qui dpend de la nature du sol, delexistence ou non de ponts roulants, de la nature des quipements secondaire,etc.)
Mode de ralisation : on distingue deux types de portiques :
-Portique avec traverses me pleine.
-Portique avec fermes treillis.
I.6.3.2 Fermes :
A/ Dfinition :
Les fermes sont des poutres matresses dun comble. Elles sont constitutives dun certain
nombre de barres droites isoles qui sont runies par des nuds et forment un systme
gomtriquement indformable charg uniquement dans ses nuds.
On distingue diffrents types de fermes :
Fermes membrures parallles (voir figure I.6)
Fermes trapzodales (voir figure I.7)
Fermes simple versant (voir figure I.8)
Fermes triangules (voir figure I.9)
Fig.I.4 : Fermes membrures parallles
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Chapitre I : Gnralits
Fig.I.5 : Fermes trapzodales
Fig.I.6 : Fermes simple versant
Fig.I.7 : Fermes triangules
Ce dernier type est souvent utilis.
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Chapitre I : Gnralits
Les lments constitus dune ferme un systme :
Arbaltrier ou extrados : cest la membrure suprieure qui se trouve sous la surface
extrieure du comble.
Entrait ou intrados : cest la membrure infrieure qui relie les extrmits de
larbaltrier par des goussets de retombe.
Montants et diagonales : ce sont des barres qui runissent les deux membrures
(infrieur et suprieur) par un systme treillis. Le montant situ au droit du fatage
prend le nom de poinon .
Fig.I.8 : Les lments constitutifs dune ferme un systme triangul
Les arbaltriers et entraits sont raliss en (Ho I)lorsquils sont soumis des flexions
locales importantes.
Les fermes deux pentes gales sont de quatre types principaux :
1. Fermes anglaise: elle est caractrise par :
Les montants sont verticaux.
Diagonales inclines et leur point haut soit situ vers le fatage.
Lentrait est horizontal o retrouss.
2. Fermes amricaine (voir figure I.10) : elle diffre de la ferme anglaise par la direction
des diagonales dont cest le point bas qui est le plus prs du fatage.
3. Ferme belge (voir figure I.11) : elle est caractrise par les montants qui sont
perpendiculaires larbaltrier.
4. Fermes Polonceau : avec deux types :
A simple bielle (voir figure I.12)
A triple bielle (voir figure I.12)
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Chapitre I : Gnralits
Il existe dautres types de fermes, on cite :
Ferme cantilever.
Ferme me pleine reconstitue.
Ferme avec tirant.
Ferme en arc.
Ferme shed.
B/ Mode dassemblage :
Les fermes sont gnralement constitues par des cornires jumeles assembles par des
goussets afin dviter toute dissymtrie.
Fig.I.9 : Fermes simple versant
Fig.I.10 : Fermes amricaine
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Chapitre I : Gnralits
Fig.I.11 : Fermes belge
Fig.I.12 Fermes Polonceau simple bielle Fermes Polonceau triple bielle
I.6.3.3 Poteaux :
Les poteaux sont des lments verticaux qui assurent le maintien du hall et transmettent aux
fondations toutes les charges et surcharges qui sont appliques.
Les lments constitutifs dun poteau sont :
Tte ou chapiteau.
Ft.
Pied ou base.
Semelle ou plaque dassise
Figure I.13 : Poteau
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Chapitre I : Gnralits
Il faut raliser au moins une articulation sur les deux liaisons (pied-sol ou tte-ferme)afin
dviter un entranement des terres de fondation par une trop grande rigidit du poteau.
I.6.4 Les lments secondaires :
I.6.4.1 Couverture :
Cest un ensemble de parois extrieures assurant ltanchit horizontale dun ouvrage.
Elle est supporte directement par des pannes dans le cas des tles longues.
Figure I.14 : Mode de fixation
Les diffrents types de couvertures sont :
1. Couverture en tles ondules : ce sont des tles o des plaques qui ont la forme
donde, elles sont souvent galvanises.
2. Couverture en amiante ciment : cest un agglomr de ciment et de fibre damiante. Il
est pratiquement inaltrable.
3. Couverture en tles nervures : ce sont des tles nervures et galvanises
(Ex: T.N.40).
On peut citer dautres types de couvertures
1. Couverture en ardoise.
2. Couverture en panneau sandwich (ex : pr laque, mixte, galvanise).
3.
Couverture en tuiles.
Mode de fixation :
Les fixations devront comporter cavalier, rondelles, capuchons dtanchit. Les tiges filetes
ou crochet de fixation doivent entre galvaniss, leur rsistance la corrosion doit treidentique celle de la TN40.
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Chapitre I : Gnralits
I.6.4.2 Pannes :
Ce sont des poutres destines transmettre les charges et surcharges sappliquant sur la
couverture la traverse ou bien la ferme. Elles sont souvent ralises soit en profil
(IPE)soit treillis pour les portes suprieures 6m.
Les pannes sont assembles laide de boulons par lintermdiaire dun lment en querre
appel chantignolle voir figure suivante :
Figure I.15 : Schma de lchantignolle
On peut dfinir trois types de pannes en fonction de leur disposition sur le versant.
A.
Pannes fatires : elles sont disposes entraxes constants et jumeles
B.
Pannes sablires : elles sont renforces en rives pour reprendre des efforts
horizontaux dus au vent, elles sassemblent le plus souvent sur les poteaux.
C.
Pannes intermdiaires : elles se trouvent entre la panne fatire et la panne
sablire.
Figure I.16 : Types de pannes
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Chapitre I : Gnralits
I.6.4.3 Bardages :
Ce sont des revtements des pignons et des long-pans. Ce revtement se fait gnralement par
des tles nervures ou ondules (par exemple TN40)
Mode dattache :
La fixation du bardage sur les lisses peut tre effectue laide des rivets, des vis crou et
vis auto-taraudeuse, des points de soudures et des spics (ce sont des clous enfoncs par un
pistolet spcial).
Les ossatures du bardage :
A. Lisse de bardage : ce sont des poutres horizontales o on fixe les tles du bardage.
Afin dassurer la tche des lisses, on utilise gnralement les profils lamins
B. comme les U.P.N et les U.A.P
Lcartement des lisses est dtermin en fonction de la porte, du type du bardage
employ et de la pression du vent.
C. Les liernes des lisses : ce sont des barres rondes vrifies la traction et on les
D. utilise pour runir les lisses entre elles pour viter ou minimiser la dformation
verticale.
E. Les potels : ce sont des lments verticaux conus spcialement pour le bardage. On
les utilise pour attacher les lisses de bardages. Ils sont vrifis la flexion compose.
I.6.4.4 Contreventements :
Ce sont des pices qui ont pour objet dassurer la stabilit de lensemble dune construction
soumise leffet de la pousse du vent et les transmettent au sol de fondation. Les
contreventements revtent la forme de barres de triangulation appeles barres de
contreventements . On distingue deux types de contreventements suivant leur disposition en
toiture : (voir figure I.17)
Contreventement horizontal (poutre au vent)
Contreventement vertical (pale de stabilit)
A/ Contreventement horizontal suivant deux directions :
A.1 contreventement horizontal transversal suivant le versant :
On prvoit gnralement des poutres de contreventement aux deux extrmits du btiment et
au moins une dans les blocs intermdiaires, ventuellement spars par des joints de dilatation
A.2 contreventements horizontaux longitudinaux suivant le versant :
Ces contreventements servent transmettre la stabilit transversale les efforts horizontauxtransversaux qui ne sont pas stabiliss dans le sens transversal. On ralise de vritables
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Chapitre I : Gnralits
poutres au vent avec membrures et treillis, lune peut tre la sablire et lautre constitue par
la membrure suprieure de la premire panne.
B/ Contreventement vertical :
Les actions du vent perpendiculaire en pignon sont absorbes par la partie ou llment
perpendiculaire au vent qui les transmet ses appuis (appuis de la partie auvent) qui sont les
sablires.
Pour rsister, la sablire doit avoir un appui qui doit tre reli au sol, cest la stabilit
verticale.
.
Figure I.17 : Les contreventements horizontaux et verticaux
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Chapitre
II
Etude climatique
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Chapitre II : effets climatiques
II.1 EFFET DE LA NEIGE :
II.1.1 Introduction :
La neige na quun effet vertical sur les structures. La valeur des surcharges sont en fonction
de la rgion et de laltitude.
Pour les toitures inclines, comportant un chneau et un versant, dont langle dinclinaison est
infrieur 25, il ny aura pas de rduction des surcharges de neige Langle form par les
versants avec lhorizontale est = 5,27 (=5,27
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Chapitre II : effets climatiques
II.2 EFFET DU VENT :
II.2.1 Introduction :
Laction du vent tant la sollicitation la plus importante des surcharges appliques,
relativement aux autres surcharges.
La pression finale due au vent qui est retenue pour le calcul de nimporte quel lment de la
construction est donne par la formule suivante : qj= Cd.qdyn(cpe cpi)
II.2.2 Calcul la pression dynamique : qdyn
q dyn = qrf Ce(z) [N/m]
Ou :
qrf :est la pression dynamique de rfrence pour les construction permanentes
donne par le tableau ci-dessous en fonction de la zone du vent.
Ce(z) :est le coefficient dexposition au vent.
Zone qrf [N/m]I 375
II 470
III 575
Tab.II.1: Pression dynamique de rfrence
Ras EL maa "Sidi Bel Abbes"Zone I qrf = 375 N/m
Ce(z) :coefficient dexposition au vent, on a deux cas :
La structure est peu sensible aux excitations dynamiques.
La structure est sensible aux excitations dynamiques.
Donc il faut dabord calculer le coefficient dynamique Cd.
II. 2.3 Calcul le coefficient dynamique Cd :
(Tir de la figure 3.2 du rglement Neige et Vent Algrien RNV 99 P.51)
Ces valeurs on tait tir par interpolation depuis lannexe IV
Vent face b = 35m, h = 12m Cd = 0,9154
Vent face b = 26m, h = 12m Cd = 0,93
Donc : Cd < 1,2 la construction est peu sensible aux excitations dynamique.
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Chapitre II : effets climatiques
Dtermination des facteurs du site :
Tab.II.2 : valeur de la vitesse de rfrence du vent
Zone I Vrf = 25m/s
Calcul du coefficient de pression extrieur :
Ce(z)= Ct * Cr * +........chapitre 2, formule (2.13) RNV99 Ct: Coefficient de topographie ; notre site est aux alentours des valles avec effet
dentonnoir ce qui implique Ct = 1
Cr: Coefficient de Rugosit ; Cr = Kt*Ln Pour : hminh 200.
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Chapitre II : effets climatiques
Catgorie du terrain :
Les catgories de terrain sont donnes dans le tableau 2 ci-dessous ainsi que les valeurs des
paramtres suivants :
KT: Facteur du terrain. h0: (en m), paramtre de rugosit.
hmin: (en m), hauteur minimale.
: Coefficient utilis pour le calcul du coefficient dynamique Cd.
Tab.II.3 : Catgorie de Terrain.
Notre cas se situe dans la catgorie III
KT: 0,22
h0: 0,3 m. hmin: 8m.
: 0,37.
Application numrique :
Cr = 0,22*Ln 120,3
Cr = 0,861
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Chapitre II : effets climatiques
Ce(z)= Ct * Cr * 1 + 7....chapitre 2, formule (2.13) RNV99
Ce(z)= 1 * 0,861 * 1 + 70,2210,861
Ce(z)= 2,07
q dyn = qrf Ce(z) [N/m]
qdyn= 2,07*375
qdyn =776,25 N/m
II.2.4 Dtermination des coefficients de pression :
II.2.4.1 Les coefficients de pression externe : Cpe
1/ Paroi verticale
Cas : long-pan : faces AB, CD
Avec :
h = 12-1,2= 10,8m ; b = 35m
Surface au vent: S = 10,835= 378 S>10m Cpe= Cpe,10 .. (5.1)
Vent face 35m e = Min [b ; 2h] e = Min [35 ; 21,6] e = 21,6m
d = 35 m > e
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Chapitre II : effets climatiques
Cas : pignon : face BC, AD
Avec :
h = 12-1,2= 10,8m ; b = 26m
Surface au vent: S = 10,826= 280,8 m S>10m Cpe = Cpe, 10 .. (5.1)
Vent face 26m e = Min [b ; 2h] e = Min [26 ; 21,6] e = 21,6m
d = 35 m > e
2 / Toiture deux versants :
Cas : long-pan : faces AB, CD
Avec:
b = 35m ; h = 10,8m ; = 5,27 ; = 90 . Tableau (5.4)
S > 10mCpe = Cpe, 10 .. (5.1)
e = Min [b ; 2h] e = Min [35 ;21,6] e = 21,6m
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Chapitre II : effets climatiques
Cas : long-pan : faces BC, AD
Avec:
b = 26m ; h = 10,8m ; = 5,27 ; = 0 . Tableau (5.4)
S > 10mCpe = Cpe, 10 .. (5.1)
e = Min [b ; 2h] e = Min [26;21,6] e = 21,6m
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Chapitre II : effets climatiques
II.2.4.2 Les coefficients de pression intrieure : Cpi (RNV 99 chapitre 2 P78)
Principe de dfinition :
On dfinit lindice de permabilit Pcomme suit :
P =
On a trois ouvertures dans la faade AD 26m
(2,5*4)= 10m
(2,5*1,4)*2= 7m
On a Deux ouverture dans la faade AB35 m
(2,5*1,6)*2= 8m
P = 10+7+810+7+8= 1
p = 1Cpi = -0,5 (Tir de la figure 5.1.5. du rglement RNV A 99 p.78)
qj= Cd*qdyn*(Cpe-Cpi).
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Chapitre II : effets climatiques
II.2.5 Calcul les pressions finales
Parois verticales : vent face AB
Les rsultats sont donns dans le tableau ci-dessous : (Qdyn & Qj sont en [N/m])
ZONE Cpe Cpi Cd Qdyn Qj
A -1 -0,5 0,9154 776,25 -355,289625
B -0,8 -0,5 0,9154 776,25 -213,173775
C -0,5 -0,5 0,9154 776,25 0
D 0,8 -0,5 0,9154 776,25 923,753025
E -0,3 -0,5 0,9154 776,25 142,11585
Tab.II.4: Pressions sur les parois verticales- direction V1 du vent
Fig.II.2: Pressions sur les parois verticales- direction V1 du vent
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Chapitre II : effets climatiques
Parois verticale : vent face AD
Les rsultats sont donns dans le tableau ci-dessous : (Qdyn & Qj sont en [N/m])
ZONE Cpe Cpi Cd Qdyn Qj
A -1 -0,5 0,93 776,25 -360,95625
B -0,8 -0,5 0,93 776,25 -216,57375
C -0,5 -0,5 0,93 776,25 0
D 0,8 -0,5 0,93 776,25 938,48625
E -0,3 -0,5 0,93 776,25 144,3825
Tab.II.5 : Pressions sur les parois verticales- direction V2 du vent
Fig.II.3 : Pressions sur les parois verticales- direction V2 du vent
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Chapitre II : effets climatiques
Parois verticale : vent face DC
Les rsultats sont donns dans le tableau ci-dessous : (Qdyn & Qj sont en [N/m])
ZONE Cpe Cpi Cd Qdyn Qj
A -1 0 0,9154 776,25 -710,57925
B -0,8 0 0,9154 776,25 -568,4634
C -0,5 0 0,9154 776,25 -355,289625
D 0,8 0 0,9154 776,25 568,4634
E -0,3 0 0,9154 776,25 -213,173775
Tab.II.6 : Pressions sur les parois verticales- direction V1 du vent
Fig.II.4: Pressions sur les parois verticales- direction V1 du vent
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Chapitre II : effets climatiques
Parois verticale : vent face BC
Les rsultats sont donns dans le tableau ci-dessous : (Qdyn & Qj sont en [N/m])
ZONE Cpe Cpi Cd Qdyn Qj
A -1 0 0,93 776,25 -721,9125
B -0,8 0 0,93 776,25 -577,53
C -0,5 0 0,93 776,25 -360,95625
D 0,8 0 0,93 776,25 577,53
E -0,3 0 0,93 776,25 -216,57375
Tab.II.7 : Pressions sur les parois verticales- direction V2 du vent
Fig.II.5 : Pressions sur les parois verticales- direction V2 du vent
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Chapitre II : effets climatiques
Toiture : vent face BC AD
Les rsultats sont donns dans le tableau ci-dessous : (Qdyn & Qj sont en [N/m])
ZONE Cpe Cd Qdyn Qj
F -1,7 0,93 776,25 -1227,25125
G -1,2 0,93 776,25 -866,295
H -0,6 0,93 776,25 -433,1475
I -0,3 0,93 776,25 -216,57375
J -0,3 0,93 776,25 -216,57375
Tab.II.8: Pressions sur la toiture - direction V2 du vent
Fig.II.6 : Pressions sur la toiture - direction V2 du vent
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Chapitre II : effets climatiques
Toiture : vent face AB CD
Les rsultats sont donns dans le tableau ci-dessous : (Qdyn & Qj sont en [N/m])
Zone Cpe Cd Qdyn Qj
F -1,6 0,9154 776,25 -1136,9268
G -1,3 0,9154 776,25 -923,753025
H -0,7 0,9154 776,25 -497,405475
I -0,5 0,9154 776,25 -355,289625
Tab.II.9 : Pressions sur la toiture - direction V1 du vent
Fig.II.7 : Pressions sur la toiture - direction V1 du vent
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Chapitre II : effets climatiques
Fig.II.8 : Pressions sur les parois verticales et la toiture sous (V1) Face AB
Fig.II.9 : Pressions sur les parois verticales et la toiture sous (V1) Face DC
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Chapitre II : effets climatiques
Fig.II.10 : Pressions sur les parois verticales et la toiture sous (V2) Face AD
Fig.II.11 : Pressions sur les parois verticales et la toiture sous (V2) Face BC
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Chapitre III
CALCUL DES
ELEMENTS DE LACOUVERTURE
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
III.1 CALCUL DES PANNES :
III.1.1 Introduction :
Compte tenu de la pente des versants, donne par la pente des fermes (notre cas) ou traverses
de portique, les pannes sont poses inclines dun angle et de ce fait, fonctionnent en flexiondvie.
III.1.1.1 Dtermination des sollicitations :
Les pannes sont en effet soumises : des charges verticales (poids propre de la panne et ducomplexe de couverture, neige, charges accroches ventuelles), dont la rsultante, rameneen charge linique, Q, se dcompose en une charge Qyparallle lme de la panne et unecharge Qxperpendiculaire lme, quil convient de bien prendre en compte, afin dvitertout risque de dversement latrale ; une charge oblique V, due au vent (pression ou
succion), perpendiculairement au versant, donc paralllement lme de la panne.
Fig III. 1 : Cas des sollicitations
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
Les donnes :
La pente du versant = 5,27
Espacement maximale des pannes : e = 2 m(Espacement entre axe = 2,04m) Les pannes sont poses comme traves isostatiques poutre simplement appuyes Espace entre les fermes : l x = 5m La nuance dacier utilis est Fe 360
Le coefficient partiel de scurit M0= 1,1
Le calcul :
a- Les charges permanentes : (G)
Poids propre de la panne (estim) : 14 kg/ml
Poids des lments non porteur (poids des panneaux sandwich et accessoire depose 17 kg/ m)
Fig III. 2 : Cas de charge permanente
Donc : G = (17 2,04) +14 G =48,68 kg/ml
b- Les surcharges dentretien : (Q)
Toiture inaccessible donc la charge dentretient gale aux poids dun ouvrier et sonassistant et qui est quivalente deux charges concentres de 100 kgchacune situes 1/3et 2/3de la porte de la panne ou bien pour simplifier on prend gnralement commecharge dentretien une charge globale de 75 kg/m de la surface de la couverture.
Donc :
Mmax= PL/3 = P L/8
P=8100
35
P = 54kg/ml
35
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
Fig III. 3 : Cas de surcharge dentretien
c-
Surcharge climatiques :
Surcharge de neige (Qs ) :
Neige (par unit de surface horizontale S= 0,434KN/m S = 43,4kg/m),
Charge linique verticale sur les pannes :
Q s = 43,4 cos (5.27) 2,04 Qs = 88,16 kg/ml
Fig III. 4: Cas de charge de neige
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
Surcharge du vent (Qv) :
Vent (dpression extrieure maximale en toiture
q j = -1227,25125 N/m q j = -122,725125kg/m),
Charge perpendiculaire sur les pannes :
Qv = -122,725125 2,04 Qv = - 250,36 kg/ml
Fig III. 5: Cas de leffet du vent
III.1.1.2 Combinaison des charges:
1. Etat limite ultime : lE.L.U
1,35 G + 1,5 Q 1,35 (48,86) + 1,5 (54) = 146,718 kg/ml
1,35 G + 1,5 Q s 1,35 (48,86) + 1,5 (88,16) = 197,958 kg/ml1,35 G + 1,5 Q v 1,35 (48,86) + 1,5 (250,36) = 441,258 kg/ml
2. Etat limite service : lE.L.S
G + Q 48,86 + 54 =102,68 kg/ml
G + Q s 48,86 + 88,16 = 136,84 kg/ml
G + Q v 48,86 + 250,36 = 299,04 kg/ml
La combinaison la plus dfavorable est la combinaison: n 03 (surcharge du vent );
Q max = 1,35 G + 1,5 Q v 1,35 (48,86) + 1,5 (250,36) = 441,258 kg/ml
Q y = Q max cos
Q x = Q max sin
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
Q y = Q max cos Qy = 441,258 cos (5,27) Qy = 439,393 kg/ml
Q x = Q max sin Qx = 441,258 sin (5,27) Qx = 40,52 kg/ml
On calcule le moment maximum selon :
Laxe fort : x-x
On prvoit des liernes dans le plan (x-x) ly = lx /2
M y ,sd = Q x ly/8 My,sd = 40,52 (2,5)/8 My,sd = 31,656 kg/ml
Laxe fort : y-y
M x,sd = Q y l x/8 Mx,sd = 439,393 (5)/8 Mx,sd = 1373,103 kg/ml
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
III.1.1.3 Principe de dimensionnement :
Les pannes sont dimensionnes par le calcul pour satisfaire simultanment :
o Aux conditions de rsistance, (M sd < M c,Rd )
o
Aux conditions de flche. (x,y vmax )
1) Aux conditions de rsistance :
On considre les sections du profil de classe 1et 2
M x,sd Mx,c.Rd .. (1)
M y ,sd M y,c.Rd .. (2)Avec : M x,c.Rd = W pl x fy /M0
M y,c.Rd = W pl y fy /M0M x,sd = 1373,103 kg/ml M x,sd = 13731030 N/mm
M y,sd = 31,656 kg/ml M y,sd = 316560 N/mm
Donc (1) M x,sd Wpl x f y /M0.. (1)
(1)
W pl x, min =Mx,sdM0 = 137310301,1235 = 64,272906 cm3
W pl x, min =64272,906 mm3
Donc (2) M y,sd Wpl y f y /M0.. (2)
(2)W pl y, min =M y,sdM0
=
3165601,1
235= 1,4818 cm3
W pl x, min =1481,770 mm3
Le choix est IPE 140
2) Aux conditions de la flche :
Le calcul de la flche se fait par la combinaison de charge et surcharges de service.
1,35 G + 1,5 Q v 1,35 (48,86) + 1,5 (250,36) = 441,258 kg/ml (la plus dfavorable)
Q y = Q max cos Qy = 441,258 cos (5,27) Qy = 439,3928 kg/ml
Q x = Q max sin Qx = 441,258 sin (5,27) Qx = 40,529 kg/ml
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
On calcul la flche maximal selon :
Laxe fort : x-x ly2
y =
0,4155ly2384 .(1)
vmax =200 .(2)
Daprs leTableau 4.1 CCM97 (page 19) (2)
(2)
vmax =250200 = 1,25 cm
y< vmax0,4155(ly)10
348
200Iymin=
0,4155(ly)10
348vmax
Iymin=0,415527,46(250)10
3482100001,25 = 2,2081 cm4
Laxe fort : y-y :
x =5lx2384 .(1)
vmax =
200 .(2)
Daprs leTableau 4.1 CCM97 (page 19) (2)
vmax =200=
500200 = 2,5
x< vmax5(lx)10
348 200Ixmin=5(lx)10
348vmax
Ixmin=5297,775(500)10
3482100002,5 = 461,58 cm4
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
Le profil qui satisfait les deux conditions a lELU et lELS sera un IPE 140 descaractristiques gomtriques suivantes :
Tab III.1 : Caractristiques gomtriques dun IPE140
Deuxime mthode : (pour le dimensionnement du profil)
1)
Aux conditions de rsistance :
= +
M0
avec :
M x = 1373,1030 kg/ml M x = 13731030 N/mmMy = 31,6560 kg/ml My = 316560 N/mm
On commence par IPE 120W x =53, 0 cm Wx= 53000 mmW y = 8,65 cm Wy = 8650 mm
=13731030
53000+
316560
8650235
1,1
= 295,67213,67 Condition non vrifi. Ensuite IPE140
W x =77,3 cm Wx = 77300 mmW y = 12,3 cm Wy = 12300 mm
=13731030
77300+
316560
12300235
1,1
=203,36 213,63.. Condition vrifi.
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
Donc on maintient IPE 140.
Wx= 77,3 cm ; W y = 12,3 cm ; Ix = 541cm4 ; Iy= 44,9 cm4 ; Poids = 13,2kg/ml
Le poids propre estim de la panne (14 kg/ml) est suprieur au poids propre rel
trouv (13,2kg/ml) ; il ny a pas donc lieu de refaire la vrification de la panne larsistance en tenant compte de son poids propre.
Vrification la flche :
Avec:
Q y = 297,775 kg/ml Qy = 2,97775 kg/cm
Q x = 27,46 kg/ml Qx = 0,2746 kg/cm
f x fad avec: fad =,200
f y fad
fx =510()
348 =5297,77510(500)
3482100000541
fx= 2,354cm ; fad= 200=500200= 2,5cm
fx= 2,354cm fad= 2,5cm .. Condition vrifi.
fy =0,415510()
348 =0,41550,274610(250)
348210000044,9
fy = 0,013cm ; fad=200=
250200=1,25cm
fy= 0,013cm fad= 1,25cm Condition vrifi.
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
III.1.1.4 Vrification au cisaillement :
La vrification au cisaillement est donne par la formule suivante :
1,54x
M0
R; Avec : =max(x; y)
x=,
,x=2 =297,77552 ,x= 744,437 KgSurface de cisaillement :
Pour les lamins en I et H :Avz= A- 2b*t f +(t w +2r)*t f Avz = 16,4 2*(7,30,69) + (0,47+2(0,7))*0,69
Avz=7,762 cm DONC :
x=744,4377,762 = 95,908 /
y=,2 ; Avec : As : section de semelle
, = 0,625 , = 0,625 27,46 2,5 = 42,906
As=bf*lf
As=7,3*0,69=5,037 cm
y=42,90625,037 = 4,259
max= x=96,908 kg/cm
Do :
1,54xM0 R 1,54(96,908)2351,1 149,238 213,63 R.. ; Condition vrifier.
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
III.1.1.5 Vrification au dversement :
Le dversement est un phnomne dinstabilit qui se manifeste par une dformation latraledes parties comprimes de la section laction du vent en soulvement.
O bien: dversement = flambement latral + rotation de la section transversale
Fig III. 6: Panne vis--vis dversement
M b,Rd =LTwWpl,xfy1
Avec:
a) Semelle comprime :
C
tf=
2
=73
26,9
= 5,29
Ctf 10 5,29 10
10 avec :
= 235 = 235235= 1Donc la semelle est de CLASSE I
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
Ame flche :
dtw=
112,24,7 = 23,87
Avec d(h1) : partie droite de lme.
72 avec: =172
7223,87 72
Donc lme est de classe I
w= 1
M0= 1,1
: est le facteur de rduction pour le dversement.LT = 1
(LT + LT )
Avec :
RLT= 0,5[1+LT*( 0,2) + ]RLT= 0,2 pour les profiles lamins. = 1
=
1 0,
25
C1 : facteur dpend de condition de charge dencastrement.
C1= 1,132(Tableau B.12 page 144 CCM97)
G= 2(1+) =
21102(1+0,3) = 8,08 106N/cm
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
It : moment dinertie de torsion= 2,45cm4
Iw: moment dinertie de gauchissement= 1,98*10-3cm6
It: moment dinertie de flexion suivant laxe de faible inertie = 44,92cm4
=8604,43728162,71431 = 137,21=93,9 = 93,9
= 137,293,9 1= 1,46
RLT= 0,5[1+0,21*(1,46
0,2) + 1,46]=1,70
LT = 1(1,70+1,701,46= 0,39
M b,Rd =0,39188,3423510
1,1 = 736,03 KN.m
Moment sollicitant:
Msd=
8= (1,35Gy+1,5Qy)*
8
Avec :
q= [1,35(48,68.cos 5,27)+1,5(-250,36)]
q= (62,752)+ (-375,54)]
q=312,788 Kg/m
Msd
=312,788(5)
8= 977,463
.
Msd= 9,77463 . DONC:
Msd
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
III.1.1.6.Vrifications des contraintes :
Sagissant de flexion dvie (flexion bi-axial sans compression), il faut vrifier que :
Mx,sdMNx,Rd
+
My,sdMNy,Rd
1Formule 5.35 page 68 du CCM97
Pour les sections transversales des profils lamins en I ou en H, on utilise :
MNx, Rd = Mpl, x, rb (1n)(10,5) ..Formule 5.25 page 67 du CCM97
Ou : n=, = 0
=2
=16,427,30,69
16,
4
= 0,38 0,5n < MNy,Rb=,,R=0
MNx,Rb=Mpl,x,Rb10,5 =
(10,5)0
NSd=0 =2 et =1
Donc il faut vrifie que :
Mx,sd(10,5)0 2 My,sd0 1.(A)Mx, sd =qy*
8 = 8
My, sd =qx*8 = 8
q= 1,35(48,68)+1,5(250,36)= 441,258 Kg/ml = 4,412KN/ml
Mx, sd = 4,41 cos(5,27) 2,
5
8 = 3,43. My, sd = 4,41 sin(5,27) 58 = 1,266.
(A) 3,43(10,5(0,38))1,188,323,5 2 1,2661,119,223,5 1
0,6646 1 ...... Donc la section rsiste la flexionRemarque :
Donc la condition est vrifie aussi pour la poutre au vent.
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
III.2. CALCUL DES LIERNES DE PANNES :
III.2.1 Introduction :
Les liernes sont des tirants qui fonctionnent en traction. Elles sont gnralement formes
de barres rondes ou de petites cornires. Leur rle principal est dviter la dformationlatrale des pannes.
Fig III. 7: Les liernes des pannes
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
III.2.1.1 Dimensionnement des liernes :
Dans le plan (x-x), on considre les pannes sur 3 appuis dont lappui central est un appuilastique.
La raction R au niveau du lierne :
R= 1,25Q x l y
Avec : Q x = Q max sin Q x = 441,258*sin (5,27)
Q x = 40,529 kg/ml
L y = l/2 L y = 2 ,5m
R= 1,2540,522,5
R= 126,653 kg R = 1,266 KN
Pour le dimensionnement des liernes tendus, les rgles du CCM97 (5.4.3 page 60)imposent la vrification suivante :
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
N sd N pl,Rd
N sd As *0A s
Nsd0
N pl,Rd = A s *0
N sd= R1+ 1=2 Avec: R1=2R1=
1,2662 = 0,633
n: nombre de pannes par versant ; avec n = 7 pannes par versant.
N sd= 0,633+1,266(7-1)
N sd= 8,229KN
III.2.1.2 Calcul de la section des liernes :
As 8,2291,1
0,235
As=38,51 mm
A=*
4
0,3851
2
=40,3851 =0,70 cm = 7mm
Soit une barre ronde de diamtre : = 12mm.
III.3 CALCUL DE LECHANTIGNOLLE (Attache panne traverse)
III.3.1 Introduction :
Lchantignolle est une pice de charpente permettant la fixation des pannes sur lesfermes ; le principal effort de rsistance de lchantignolle est le moment de renversementd au chargement.
Lchantignolle est une pice ralise en plat pli servant fixer une panne sur unetraverse de portique ou sur un arbaltrier.
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
III.3.2 Dimensionnement de lchantignolle :
Lexcentrement t est limit par la condition suivante :
2(2 ) t 3(
2 ) Qx=Qv=-250,36 Kg/ml
Pour IPE 140 :
b f = 7,3 cm et h = 14 cm
7,3 t 10,95
Soit : t=9cm
Qx=Qv=-250,36 Kg/ml
R y = 2 (Q x l x ) /2 R y = 2*(250,36*5 ) /2 R y = 126,8 kg Calcul du moment de renversement :
M r = R y*t Mr = 126,8*9 Mr = 1141,2 kg.cmMr = 11,412 kN.m
Module de rsistance de lchantignole:
W ech= =
12 2 =6
Avec :
L: la largeur de lchantignolle.
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
L=31,4cm est calcul aprs avoir dterminer les membrures suprieur de la ferme
L=15+15+1,4.
Avec l'paisseur du gousset de 14mm.
Fig.III. 8:Panne-chantignolle-membrure suprieur
Calcul de l'paisseur de l'chantignolle:La condition de la contrainte:
/235... mmNyfetech
W r
M
cal ==
348,023500
11412... cm
echW
rM
echW
yf
echW
rM
==
6
Le
echW =
cmech
W
e 143,04,1
48,0*6
4,1
*6===
Conclusion on prend un chantignolle d'paisseur e=6mm (voir annexe)
III.3.3 Calcul boulon dattache :
Le boulon dattache est sollicit par deux efforts combins de traction et de cisaillement Fv,sd , il sera dimensionn de tel faon satisfaire la condition indique au(6.5.5 page 112/ CCM 97) donne par la formule (6.3)comme suit :, , +
, 1,4 , 1
Avec :
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
,: Rsistance de calcul au cisaillement par bedon, : Rsistance de calcul la traction par bedonPrenons un boulon HR de classe 10.9 de caractristique suivantes :
f ub = 103N/mmMB = 1,2 boulon sollicit en cisaillement
1,5 boulon sollicit en traction
Fv.RdetFt.Rdsont donns en fonction de laire de la section rsistante As du boulon dans letableau 65.3 page 113 comme suit :
F v.Rd=0,5fbuAs
Mb =0,51As
1,25 = 0,4As
F t.Rd=0,
9fbuAsMb =0,
91As1,25 = 0,6As, , +
, 1,4 , 1
, =1,35(0,4868)*cos(5,27)+1,5(-2,5036)*52, =11,02 KN
,
=1,35(0,4868)*sin(5,27)*
5
2
, =0,15 KNDonc:
11,02
0,4 + , 25
1,4 0,6 1As= 27,87mm
Donc: on adopte un boulon de diamtre 12 dune section rsistance As =84 mm
III.3.4 Vrification de la section :
Pour plus de prcision, on doit vrifier les trois conditions suivantes que compose le
rglement CCM 97 ( 6.5.5 page 112).
Fv.sd/F t.Rd
Fv.sd/Fb.Rd
Fr.sd/Bp.Rb
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
1 re vrification :
Fv. sd
F t. Rd 1
11,02
0,6 84= 0,2251
1
Donc la 1ere condition est vrifie.
2 me vrification :
Fv.sd
Fb.Rd 1
Avec :
Fb.Rd=2,5
Avec :
Fb.Rd: Rsistance la pression diamtrale.
= min (fub/fu ;1)= min (103/360 ;1)=1
d= Diamtre du boulon (M/2)= 12mm
t= paisseur de lchantignolle t = 6mm
Donc:
Fb.Rd=
2,51360100,0121,25 = 51,84Fv.sd
Fb.Rd=
11,02
51,84= 0,212 1
Donc : la 2eme condition est vrifie.
3me vrification :
Fr.sd
Bp. Rb 1Avec :
Bp.Rb: rsistance de calcul au cisaillement par poinonnement de la tte du boulon ou de
lcrou
Bp, Rd =0,6
(formule 6.2)
: paisseur de la plaque sous la tte du boulon ou lcran tp = t w(IPE 140) = 4,7mmd m:diamtre moyen de la tte du boulon de lcran (MP2 ) d m 12mm
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
Bp, Rd =0,63,140,0120,004736010
1,25
Bp, Rd =30,6 KN
Fr.sdBp. Rb
=0,1530,6
= 4,9 103 1
Donc: la 3eme condition est vrifi.
Conclusion : Les conditions imposes par le CCM 97 sont Vrifies pour le boulon dediamtre 12.
III.3.5 Calcul cordon de soudure :
A = 48 mm, b = 70mm, C = 22mm, t = 6, d = 14
12 voir annexe (3) (caractristiques IPE140 chantignolle).
On prend : a=4mm.
/5,84*)9270(2
11020
*)(2
.1 mmN
aeb
sdFv=
+=
+=
albMG
*)*2(=
2*.)(. esdFtcbsdFvMG ++=
mmNMG .1082842
92*150)2270(*1102 =++=
/84,14*)92*2(80
1082841 mmN==
/27,0
)4*70(2
150
)*(2
.2 mmN
ab
sdFt===
Vrificationdelacondition:
++
MnBw
Fu
*)(3 211 Formule D.1page 157 CCM97
Bw: facteur de corrlation appropri page 127 CCM97
Dpend de la nuance d'acier
Fu: valeur nominale de la rsistance ultime en traction de plus faible des parties assembles
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Chapitre III : Calcul des lments de la couverture
Mw : Coefficient partielle de scurit pour la rsistance des soudures
avec:
Fu : 360 N/mm
Bw : 0.8 page 128Mw
: page 101
A25,1*8,0
360)27.084,1(3)5,8( ++
9.25N/mm < 360 N/mm ............condition vrifi.
Conclusion le cordon de soudure d'paisseur 4mm
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CHAPITRE
IV
STABILITE
DENSMBLE DU
BATIMENT
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Chapitre IV : Stabilit d'ensemble du btiment
IV.1 CALCUL DES CONTREVENTEMENTS :
IV.1.1. Introduction :
Les contreventements sont des dispositifs conus pour reprendre les efforts du vent dans la
structure et les transmettre au sol. Ils sont disposs en toiture, dans le plan des versantspoutre au vent et en faade pales de stabilit et doivent reprendre les efforts du ventappliques sur les pignons ainsi que sur les longs-pans.
Pour rendre la structure plus stable, plusieurs solutions peuvent tre utilises :
1. Pale en croix de Saint-Andr (voir figure V.1). On ne tient compte que de la diagonaletendue. Cette solution est la plus conomique et la plus efficace.
2. Portique de stabilit (voir figure V.2). Cette solution est de loin la plus dfavorable. Cetype est viter actuellement.
3. Portique de stabilit en treillis (voir figure V.3). Cest une solution efficace tout enpermettant un certain degr douverture.
Fig IV.1: Pale en croix de Saint-Andr
Fig IV.2 : Portique de stabilit
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Chapitre IV : Stabilit d'ensemble du btiment
Fig IV.3 : Portique de stabilit en treillis
IV.1.2 : Dimensionnement des lments de contreventement:
Fig IV.4 : Contreventement de la structure
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Chapitre IV : Stabilit d'ensemble du btiment
Effort du vent sur les pignons :
La transmission des efforts sur le pignon passe successivement du bardage aux lisses, puis auxpotelets, puis la traverse (ferme) du portique de rive. Ce dernier ntant pas rigidetransversalement, il est ncessaire de le stabiliser en construisant un dispositif, tant dans le
plan de la toiture (poutre au vent) que dans le plan vertical (pale de stabilit).
IV.1.2.1.Calcul de la poutre au vent en pignon :
Elle sera calcule comme une poutre treillis reposant sur deux appuis et soumises auxractions horizontales suprieures des potelets auxquelles on adjoint leffort dentranement.
Remarque:
1.
Les diagonales comprimes ne sont pas prises en compte lors de la dtermination desefforts dans les barres du moment quils flambent au moindre effort.
2. Le problme est ramen un calcul isostatique et pour dterminer ces efforts, onutilise la mthode des sections.
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Chapitre IV : Stabilit d'ensemble du btiment
A/ Evaluation des efforts horizontaux :
88*
2
1*1
FebhVeF +
=
44*
2
2*2
FebhVeF +
=
44*
23*3 Feb
h
VeF +
=
CeCddyn
qh
PV == **
Daprs ltude au vent, la valeur de (Ce )est donne dans le tableau suivant (voir CHIII):
Ce
faade AB CD0 +0,8 -0,390 +0,8 -0,8
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Chapitre IV : Stabilit d'ensemble du btiment
1,13,08,0 =+=+=eE
CeD
CCr
qdyn=qref*Cex
qdyn=37,5*2,07=77,625 daN/m
Cd=0,9154 (CH III)
V=Ph=77,625*1,1*2,07
V=Ph=176,752 daN/m
La force dentranement Fe est le force de frottement pour le toiture, et donner par :
qdyn=77,625daN/m
Cfr=0,04 coefficient de frottement
Sfr=35*2*8=560m (surface de frottement de la toiture).
Ffr=77,625*0,04*560=1738,8 daN
B/ Evaluation des efforts horizontaux en tte des poteaux:
daNFFebh
VeF 35,33198
8,1738
8
26*
2
8,10*725,176
188*
2
1*1
=+
=+
=
daNFFebh
VeF 639,69544
8,1738
4
26*
2
35,11*725,176
244*
2
2*2
=+