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

    4

    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.

    7

    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

    16

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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

    17

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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.

    19

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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.

    20

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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

    22

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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

    23

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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

    24

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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).

    25

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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

    26

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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

    27

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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

    28

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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

    29

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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

    30

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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

    31

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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

    32

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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

    33

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    Chapitre III

    CALCUL DES

    ELEMENTS DE LACOUVERTURE

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    54/180

    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

    34

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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

    36

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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

    37

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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

    38

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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

    39

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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

    40

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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.

    41

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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.

    42

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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.

    43

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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

    44

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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

    45

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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.

    47

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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

    48

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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 :

    49

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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.

    50

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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.

    51

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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 :

    52

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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

    53

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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

    54

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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

    55

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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

    56

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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

    57

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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

    58

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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.

    59

  • 7/23/2019 Mmoire Piscine

    81/180

    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

    60

  • 7/23/2019 Mmoire Piscine

    82/180

    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

    =+