Etude d'un Bâtiment R+5

CONCEPTION D’UN IMMEUBLE R+3 EXTENSIBLE A R+5 A USAGE DE BUREAUX A LA RUE DE L’UNICEF A OUAGADOUGOU

MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER EN INGENIERIE DE L'EAU ET DE L'ENVIRONNEMENT OPTION : GENIE CIVIL

Présenté et soutenu publiquement par :

ISSA ZERRE Adoum Daye Travaux dirigés par : Dr. Ismaëla GUEYE & M. Reynaud Michel

Promotion 2009/2010

Conception d’un immeuble R+3 extensible à R+5 à usage de bureaux à la rue de l’Unicef à Ouagadougou

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Dédicace

A MA CHERE MAMAN FATIME MAHAMAT

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Remerciements L’élaboration de ce document ne peut être possible sans l’œuvre conjuguée des uns et des autres. A cet effet, je tiens à extérioriser toutes mes reconnaissances et mes sincères remerciements à M. Michel Reynaud pour m’avoir accepté en projet de fin d’études.

Je voudrais par ailleurs exprimer ma plus sincère gratitude à Dr. Ismaël GUEYE pour avoir été mon interlocuteur privilégié au niveau du 2iE et qui ma tant soutenus en consacrant beaucoup de son temps pour me guider dans les différentes phases de cette étude. Pour terminer, un grand merci à l’équipe enseignante de 2iE pour la qualité de l’enseignement qui nous a été dispensé, ainsi qu’a mes camarades de promotion pour l’ambiance et la convivialité dans laquelle nous avons étudié durant ces deux années.

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RESUME Cette étude consiste à modéliser et dimensionner la structure et les fondations en béton armé d’un immeuble de six (6) niveaux. La conception structurale de l’étude s’est basée sur le respect des règles de l’art de la construction avec une bonne maîtrise des coûts et des contraintes d’intégration architecturales. Une structure poteaux-poutres associés à des voiles porteurs a été retenue. Ces derniers assurent le contreventement de l’ouvrage avec l’escalier. Pour le choix du plancher, nous avons opté pour les dalles nervurées classiques en béton armé pour des raisons de résistance, de coût et de facilité d’exécution. Au regard des caractéristiques mécaniques du sol d’assise (σsol = 2,0 bars), nous avons opté pour la solution fondations superficielles, des semelles isolées. Les descentes de charge et le pré dimensionnement des éléments structuraux ont été calculés manuellement. La modélisation et le dimensionnement de la structure ont été maniés principalement à l’aide du ARCHE module ossature. Nonobstant, certains éléments de la structure et des fondations ont été dimensionnés manuellement.

Mots clés : Structure, Conception, modélisation, dimensionnement, béton armé. ISSA ZERRE ADOUM DAYE

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ABSTRACT This study consists to model and dimension the structure and the foundations out of reinforced concrete of a building of six (6) levels. The structural design of the study was based on the compliance with the code of practice of construction with a good control of the costs and architectural constraints of integration. A structure post-beams associated with carrying veils was retained. These latter ensure the wind-bracing of the work with the staircase. For the floor, we have chosen the traditional slabs ribbed out of reinforced concrete for reasons of resistance, cost and facility of execution. Taking into consideration the mechanical characteristic of soil basis (σsol = 2 bars), we have chosen the solution shallow foundations, in main floor. The descents of load and the pre dimensioning of the structural elements were calculated manually. The modeling and the dimensioning of the structure were mainly handled using the ARCHE modulates framework. Notwithstanding, certain elements of the structure and foundations were dimensioned manually.

Key words: Structure, Design, modeling, dimensioning, reinforced concrete.

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Liste des abréviations

2iE :

Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement.

BAEL :

Béton armé aux états limites.

ELS :

Etat Limite de Service.

ELU :

Etat Limite Ultime.

HT :

Hors Taxe.

L.N.T.P :

Laboratoire National du Bâtiment et des Travaux Publics du Burkina.

RDC :

rez-de-chaussée.

RDC+ 3 :

rez-de-chaussée avec trois niveaux.

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SOMMAIRE

Introduction ............................................................................................................................. 4 Présentation de l’ouvrage et choix des matériaux ........................................................... 6

I.

Introduction ............................................................................................................................... 6 I.1- Présentation de l’architecture du bâtiment ............................................................................. 8 I.3- Caractéristiques des matériaux ................................................................................................ 9 1.

Béton ................................................................................................................................................... 9

2.

Acier .................................................................................................................................................. 11

II. Conception de la structure .............................................................................................. 13 Introduction ............................................................................................................................. 13 II.1- Structure retenue .................................................................................................................... 14 II.2- Descente de charges ................................................................................................................ 14 II.3- Prédimensionnement des planchers ...................................................................................... 18 II.4- Prédimensionnement des poteaux ......................................................................................... 19 II.5- Prédimensionnement des poutres.......................................................................................... 20 II.6- Prédimensionnement des longrines ....................................................................................... 20

III.

Calcul d’un ouvrage spécial : escalier........................................................................ 21

III.1- Calcul de l’escalier ................................................................................................................ 21 III.2- Ferraillage de l’escalier ........................................................................................................ 23

IV.

Analyse de l’ossature ................................................................................................... 25

IV.1- Modélisation de la structure ................................................................................................. 25 IV.2- Dimensionnement d’une file de poteaux ............................................................................. 26

V.

Etude de l’infrastructure ................................................................................................. 29 Introduction ................................................................................................................................................. 29

V.1- Résultat de la campagne ......................................................................................................... 29

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V.2- Principe de fondation et recommandation .......................................................................... 31 Conclusion ................................................................................................................................................... 31

V.3- Calcul et dimensionnement d’une semelle isolée.................................................................. 32 V.4- Vérification de la surface ....................................................................................................... 33 V.5- Calcul d’un radier................................................................................................................... 33 V.6- Prédimensionnement du radier ............................................................................................. 34

VI.

Electricité, Climatisation et Réseaux informatiques .................................................. 35

VI.1- Electricité ............................................................................................................................... 35 VI.2- Climatisation .......................................................................................................................... 36 VI.3- Réseau informatique ............................................................................................................. 36

VII.

Etude environnementale ............................................................................................. 37

VII.1 Riverains et travailleurs sur le chantier ............................................................................... 37 VII.2- Nuisance générées par le chantier ...................................................................................... 39

VIII. IX. X. XI.

Devis estimatif et planning ...................................................................................... 40 Conclusion ................................................................................................................... 41

Bibliographie ................................................................................................................... 42 Annexes ........................................................................................................................ 43

1.

Les coupes et les façades ................................................................................................. 44

2.

Pré dimensionnement ...................................................................................................... 48

3.

Pré dimensionnement et ferraillage du radier ............................................................... 51 Prédimensionnement du radier .................................................................................................................... 52

4.

Ferraillage de l’escalier .................................................................................................. 62 Ferraillage de l’escalier ............................................................................................................................... 64

5.

Electricité et Climatisation .............................................................................................. 70

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Liste des Tableaux Tableau 1: Charge totale du plancher terrasse. ...................................................................... 15 Tableau 2: Charge totale d’un plancher intermédiaire. .......................................................... 16 Tableau 3: Charge totale de la Paillasse. ................................................................................ 17 Tableau 4: Charge totale du Palier. ........................................................................................ 17 Tableau 5: Récapitulatif de calcul de ferraillage ................................................................. 24 Tableau 6: Calcul pour la file du poteau. ............................................................................. 28 Tableau 7: Coupe géotechnique de puits à ciel ouvert. ........................................................... 30 Tableau 8: Tableau récapitulatif du calcul manuel de la semelle. .......................................... 32

Liste des Figures Figure 1 : Aménagement des bureaux en open space. ............................................................... 7 Figure 2:

Le bâtiment en 3D. ................................................................................................ 7

Figure 3: Coupe d’un plancher terrasse à corps creux. .......................................................... 15 Figure 4 : Coupe d’un plancher intermédiaire en corps creux ............................................... 16 Figure 5 : Un poteau carré de section 30 x 30 cm2 en 3D. ..................................................... 19 Figure 6 :

Une poutre principale de section 20 x 45 cm2 en 3D. ........................................ 20

Figure 7: Détails de l’escalier .............................................................................................. 21 Figure 8: Schéma simplifié de la volée de l’escalier (une poutre rectangulaire). ................ 22 Figure 9:

Résultat des efforts .......................................................................................... 23

Figure 10:

Répartition des charges sur la volée de l’escalier. ........................................... 23

Figure 11: Schéma de ferraillage de la volée étudié. ........................................................... 24 Figure 12: Une illustration de l’immeuble étudié (fondations semelles isolé). ................... 25 Figure 13: Schéma de la file de poteaux étudiée. .................................................................... 27

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INTRODUCTION Bâtir

a toujours été l'un des premiers soucis de l'homme et l'une de ses occupations

privilégiées pour trouver un abri où règne sécurité et confort. Le vécu des hommes remémoré par l’histoire est riche d’exemples aussi édifiants les uns que les autres, car tout cela à débuté par le fameux homme des cavernes, en passant par les indélébiles pyramides d’Egypte, et de nos jours la construction connait un grand élan dans la plupart des pays à l’image de " l’unique lumière dans le désert " : c’est l’extraordinaire tour de Burj Dubaï-Burj Khalifa, dans les Emirats Arabes Unis. Cependant, si le métier de construire peut se ranger parmi les plus anciens métiers exercés par l’homme, il faut reconnaître qu’il leur a fallu au cours des dernières décennies s’adapter pour tenir compte de l’évolution des goûts et mœurs, mais surtout aux nouvelles techniques de constructions qui permettent une fiabilité maximum de la structure vis-à-vis des aléas naturels. Une structure doit être conçue et calculer de telle manière qu’elle reste apte à l’utilisation pour laquelle elle a été prévue, compte tenu de sa durée de vie envisagée et de son coût. La présente étude consiste à concevoir, modéliser et dimensionner une structure et des fondations en béton armé d’un immeuble composé d’un rez-de-chaussée à usage de parking et de bureaux au cinq (5) étages, à la rue de l’Unicef dans la capitale de la République du Burkina. Le problème posé est de concevoir une structure respectant les règles de l’art et de la construction avec une bonne maîtrise des coûts. Cette structure devrait répondre aux critères de fonctionnalité et d’intégration architecturale.

Pour répondre aux exigences énoncées ci-dessus, le rapport se divise en huit (8) chapitres. Le premier (1) chapitre portera d’une part sur la présentation et la description architecturale du l’ouvrage et d’ autre part sur le choix des matériaux de construction et des hypothèses de calcul. Le deuxième (2) chapitre concerne la conception et pré-dimensionner la structure.

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Le troisième (3) chapitre sera consacré au dimensionnement d’un escalier considéré comme un ouvrage spécial. Le quatrième (4) chapitre fera l’objet de la modélisation, dimensionnement et calcul de la structure. Les calculs seront menés numériquement moyennant le logiciel ARCHE. Dans le cinquième (5) chapitre, nous allons élaborer, dimensionner et optimiser les fondations de l’ouvrage en se basant sur l’étude géotechnique. Le sixième (6) chapitre est consacré à l’électricité, climatisation et réseaux informatiques. Dans le septième (7) chapitre, nous ferons une étude environnementale sur le site. Enfin, le deux (2) dernier chapitre porterons sur : -

Une étude environnementale sur le site ;

-

Une estimation de coût des travaux et un planning d’exécutions des travaux.

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I. PRESENTATION DE L’OUVRAGE ET CHOIX DES MATERIAUX Introduction La présente étude porte sur la conception et le calcul des éléments résistants d’un immeuble sis sur la parcelle 03 ½ Est du lot 1143 dans la ville de Ouagadougou. Il s’agit d’une tour administrative R+5, composé d’un espace spécifiquement aménagé pour le stationnement des véhicules au rez-de-chaussée, et des locaux administratifs sur cinq niveaux différents conçus de telle manière que dans un même espace, peuvent sans murs travailler plus de salariés, c’est le concept d’open space. Les bureaux aménagés dans le concept d’open space et le plan architectural sont représentés toute en respectant les contraintes architecturales (voir figure 1 et 2). La stabilité de l’ossature est assurée par un système auto stable en béton armé (poutre-poteau) et la maçonnerie en parpaing creux qui sert de mur de remplissage. Les planchers courants et terrasse inaccessible sont constitués en dalles corps creux (corps creux, poutrelles et dalle de compression) en assurant une rigidité du diaphragme horizontal et une sécurité contre les incendies. L’escalier principal est en béton armé avec deux (2) volées droites et un palier intermédiaire, et un escalier de secours métallique préfabriqué.

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Figure 1 : Aménagement des bureaux en open space.

Figure 2:

Le bâtiment en 3D.

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I.1- PRESENTATION DE L’ARCHITECTURE DU BATIMENT L’étude architecturale permet de choisir la conception structurale et de calculer les différentes charges permanentes et les charges d’exploitation. Les dimensions en plan du bâtiment sont répertories comme suit : Longueur : 20,70 m ; Largeur : 17,40 m ; La hauteur de RDC : 3,50 m ; La hauteur d’étage courant : 3,50 m ; 2

Surface du parking : 319,58 m ; Surface du bureau d’accueil : 20,30 m

2 ;

2

Surface des bureaux en open space à l’étage courant : 319,58 m .

-

Description des différentes parties du bâtiment

Cet immeuble se compose de deux sections différentes ; Au premier niveau (RDC) -

Un parking,

-

Un bureau de renseignement/accueil

-

Et la section dite hall comprenant: 

Un escalier principal à deux (2) volées avec un palier de repos ;



Quatre (4) toilettes ;

Au deuxième niveau, et ainsi pour tout le niveau: -

Des bureaux en open space ;

-

La section dite hall comprenant: 

Un escalier principal à deux (2) volées avec un palier de repos ;



Quatre (4) toilettes.

Pour de raison de sécurité, des personnels et la stabilité de l’immeuble, les calculs de la structure sont effectuées par le logiciel « Graitec OMD 15.1E» et vérifiées manuellement.

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D’abord les calculs des descentes de charge et le pré-dimensionnement des éléments structuraux sont exécutés manuellement. Ces descentes de charge permettent de modéliser la structure avec le logiciel. Les escaliers sont calculés et ferraillés manuellement. Tous les calculs et vérifications se feront en respectant : -

Les règles de conception et de calcul aux états limites des structures en béton armé BAEL91 modifiée 99.

-

Les normes et document technique réglementaire qui sont : NF P 06-001 (charges d’exploitations), NF P 06-004 (charges permanentes et charges d’exploitation dues aux forces de pesanteur).

I.3- CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX 1. Béton Le béton est une pierre artificielle obtenue par durcissement d’un mélange du ciment, sable, gravier, eau, air et éventuellement de produits d'addition (adjuvant) suivant le respect de norme (dosage).

-

Resistance caractéristique à la compression

Pour l’établissement de cet étude, nous avons opté pour un béton qui est défini par une valeur de sa résistance à la compression à l’âge de 28 jours, dite valeur caractéristique requise (ou spécifiée). Celle-ci, notée fc28, est choisie égale à 25 MPa.

-

Resistance caractéristique à la traction

La résistance caractéristique à la traction du béton à j jours, notée ftj, est conventionnellement définie par la relation: Ftj = 0,6 + 0,06.fcj ft28 = 2.1 MPa -

Contraintes limites

a. Contrainte limite à la compression

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f bc

0.85 f c 28

MPa

.

b

Avec : b:

coefficient de sécurité

b

= 1,50 en situation courante

fbc = 14,20 MPa

b

= 1,15 en situation accidentelle

fbc = 18,48 MPa

θ coefficient qui est en fonction de la durée d’application des actions -θ=1

si durée d’application est supérieur à 24 heures.

- θ = 0.9 si la durée d’application est entre 1 heures et 24 heures. - θ = 0.85 si la durée d’application est inférieur à1 heures.

b. Contrainte limite de cisaillement

u=

min (0,13 fc28 ; 5 MPa)

pour la fissuration peu préjudiciable.

u=

min (0,10 fc28 ; 4 MPa)

pour la fissuration préjudiciable.

c. Contraintes de service à la compression

-

bc

= 0,60. fc28 MPa

bc

= 15 MPa

Module d’élasticité

On définit le module d’élasticité comme étant le rapport de la contrainte normale et la déformation engendrée. Selon la durée de l’application de la contrainte, on distingue deux types de modules : a. Module d’élasticité instantané Lorsque la contrainte appliquée est inférieure à 24 heures, il résulte un module égale à : E ij 11000

Avec :

3

f cj MPa

fc28 = 25 MPa Eij = 32164,195 MPa

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b. Module d’élasticité différée Lorsque la contrainte normale appliquée est de longue durée, et à fin de tenir en compte l’effet de fluage du béton, on prend un module égal : E vj 3700

Avec :

3

f cj

fc28 = 25 MPa Evj = 10819 MPa

c. Module d’élasticité transversale G = E / 2 (1+ )

MPa

: Coefficient de poisson d. Coefficient de poisson C’est le rapport des déformations transversales et longitudinales, il sera pris égale à : -

= 0,2

l’état limite de service

-

=0

l’état limite ultime

2. Acier C’est un alliage de fer et de carbone en faible pourcentage. L’acier est un matériau caractérisé par sa bonne résistance à la traction qu’en compression. Les aciers à utiliser sont les hautes adhérences fe E 400 MPa.

-

Module d’élasticité longitudinal

Il est noté (Es), sa valeur est constante quelle que soit la nuance de l’acier. Es = 200000 MPa -

Limite d’élasticité fe s= s : Coefficient de sécurité s

s =1,15

En situation durable

s =1,00

En situation accidentelle

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-

Protection des armatures

Dans le but d’avoir un bétonnage correct et prémunir les armatures des effets intempéries et des agents agressifs. On doit veiller à ce que l’enrobage (C) des armatures soit conforme aux prescriptions suivantes : C

5 cm : Pour les éléments exposés aux embruns ou aux brouillards salins ainsi

que pour les éléments exposés aux atmosphères très agressives. C

3 cm : Pour les éléments situés au contacte d’un liquide (réservoir, tuyaux,

canalisations) C

1 cm : Pour les parois situées dans des locaux non exposés aux condensations.

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II. CONCEPTION DE LA STRUCTURE Introduction La conception structurale est la phase initiale de l’étude d’une ossature de bâtiment en béton armé, elle est considérée comme étant la phase la plus importante, puisque le dimensionnement des éléments porteurs, les fondations, la bonne maîtrise des coûts et des délais d’exécution, dépendent fortement de ses résultats. Pour choisir un système porteur, plusieurs facteurs doivent être pris en compte à savoir les charges permanentes, les charges d’exploitation, l’interaction sol-structure (instabilité, tassement…), et les actions climatiques. Le choix du système porteur dépend aussi de la vocation du bâtiment : logement, écoles, bureaux, hôpitaux, halls industriels… La conception structurale doit être conduite en respectant les règles de l’art

et de la

construction, et en satisfaisant au mieux les contraintes architecturales et celles du site. Nous vérifions que l’ossature ou le système porteur conçu satisfait aux exigences suivantes : 

Prendre en compte au mieux les contraintes architecturales :

-

Eviter d’implanter des poteaux gênant l’exploitation des locaux ;

-

Eviter la retombée des poutres au milieu des locaux. 

L’ouvrage, soumis aux actions permanentes et variables, doit être statiquement en équilibre.



Les différents éléments structuraux de l’ouvrage doivent permettre son utilisation dans des conditions normales et en toute sécurité ;



En cas de problème complexe de transfert de charges d’un étage à un autre, des éléments porteurs verticaux tels que des poteaux naissants doivent être conçus.

La conception structurale permet de : -

Dessiner deux niveaux au dessus de troisième niveaux ;

-

Aménager les bureaux en open space ;

-

Choisir le type d’ossature et de plancher;

-

Fixer l’emplacement des éléments porteurs et les pré-dimensionner ;

-

Choisir le type de fondation.

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II.1- STRUCTURE RETENUE Pour la présente étude, le choix est porté sur une ossature formée par le système porteur classique poteaux-poutres en béton armé.

-

Le choix du type de plancher dépend de plusieurs facteurs, principalement liés à la répartition des espaces et les longueurs des travées des poutres. Ce choix peut être imposé aussi par des critères d’isolation acoustique et thermique et par des raisons de résistance au feu.

-

Les poteaux conçus sont de forme carré ou rectangulaire, car elles permettent de faciliter le coffrage. Ces formes permettent aussi de loger les poteaux dans les murs ou les cloisons, en ne dépassant pas leurs épaisseurs, et d’augmenter l’inertie du poteau dans le sens voulu.

-

En bref, vu la présence d’un parking au RDC le nombre de poteaux restent limités, au total seulement dix sept dans ce niveau. Par conséquent, des poteaux naissants seront utilisés sur les poutres du plancher haut du RDC.

II.2- DESCENTE DE CHARGES La descente de charges a pour but d’évaluer les charges et les surcharges revenant à chaque élément porteur au niveau de chaque plancher jusqu’à la fondation. Les charges réglementaires sont les charges permanentes (G) et les charges d’exploitations (Q).

I.

Charges permanentes

Les charges permanentes sont appliquées pratiquement avec la même intensité pendant toute la durée de la vie de l’ouvrage. Celles du plancher sont déterminées à partir de sa composition. Elles sont fonction des masses volumiques ainsi que des épaisseurs de chaque constituant. Les charges permanentes pour le plancher terrasse accessible, les planchers courant, mur extérieurs, dallage parking et l’escalier sont déterminées manuellement.

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Les charges totales du plancher terrasse sont montrées au tableau 1.

Plancher terrasse non accessible

Tableau 1: Charge totale du plancher terrasse.

Constituants

Charges (KN/m2)

Enduit sous face

0.33

Corps creux (16+4)

2,85

Forme de pente

1,8

Etanchéité

Gravillon

0,6

Enduit de planéité

0.10

multicouche

0,12 5.80 KN/m2

Figure 3: Coupe d’un plancher terrasse à corps creux.

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Plancher courant

Tableau 2: Charge totale d’un plancher intermédiaire. Constituants

Charges (KN/m2)

Enduit sous face

0,33

Corps creux (16+4)

2,85

Revêtement

Mortier de pose

0,36

Carrelage

0,44

Enduit en plâtre

0,10

Cloison légère

0,7 4,78KN/m2

L’estimation de la charge des planchers intermédiaires à corps creux, présentés à la figure 4, sont données au tableau 2. Le plancher RDC parking à la même charge permanente que les autres planchers intermédiaires en corps creux ainsi que la même coupe (figure 4).

Figure 4 : Coupe d’un plancher intermédiaire en corps creux

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Cloisons et des acrotères Cloison Maçonnerie 10 enduite sur deux (2) faces : 2, 10 KN/m2 Acrotères Acrotère simple : 2, 00 KN/m2

Charges et surcharges sur l’escalier Paillasse Charges permanentes Tableau 3: Charge totale de la Paillasse. formules

G (KN/m2)

25

γ. e/ cosα

5,03

2

22

γ. e

0,44

Mortier de pose

2

18

γ. e

0,36

Carrelage vertical

2

22

γ. e

0,44

Mortier de pose

2

18

γ. e

0,44

marches

16

25

γ. h/2

2

Eléments

Epaisseur

Poids volumique

(cm)

(KN/m )

Pp de la paillasse

18

Carrelage horizontal

3

Garde corps

0,6

Total

9,31

Palier de repos

Tableau 4: Charge totale du Palier. formules

G (KN/m2)

22

γ. e

0,44

2

18

γ. e

0,36

Dalle pleine

16

25

γ. e

4

Enduit

1,5

22

γ. e

0,33

Eléments

Epaisseur

Poids volumique

(cm)

(KN/m3)

Carrelage

2

Mortier de pose

Total

5,13

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Charges d’exploitation

II.

Les charges d’exploitation ou surcharges sont celles qui résultent de l’usage des locaux. Elles correspondent au mobilier, au matériel, aux matières en dépôt et aux personnes pour un mode normal d’occupation. (Normes NF P 06-001).

Plancher terrasse non accessible (sauf entretien)

1 KN/m2

Plancher pour bureau (étages courants) :

2,5 KN/m2

Escalier :

2,5 KN/m

Plancher pour parking au RDC :

2,5 KN/m

2

2

Une fois la conception faite, c’est-à-dire la disposition des éléments porteurs verticaux et horizontaux étant choisi, chaque élément doit être pré dimensionné, vis-à-vis des conditions de résistance et de déformation. Le but du pré dimensionnement est d’optimiser les sections afin de réduire les coûts.

II.3- PREDIMENSIONNEMENT DES PLANCHERS Les planchers permettent de limiter les différents niveaux du bâtiment. Le rôle essentiel des planchers est d’assurer la reprise et transmission de charges verticales aux éléments porteurs. En plus de cette participation à la stabilité de l’ouvrage, ils offrent une isolation thermique, acoustique, et la protection contre l’incendie entre les différents étages.

1) Plancher en corps creux Les constituants d’un plancher en corps creux sont : -

Chape de béton ou dalle de compression : elle transmet les charges qui lui sont appliquées aux nervures.

-

Corps creux : c’est un coffrage perdu, il permet d’augmenter les qualités d’isolation de plancher.

-

Nervures : ces sont des éléments porteurs du plancher, reposant de part et d’autre sur des poutres. Elles sont coulées sur place et leurs dimensions sont liées à celles du corps creux.

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On adopte un plancher de 20 cm d’épaisseur composé d’un hourdis de 16 cm et d’une dalle de compression de 4 cm d’épaisseur (Le dimensionnement de la dalle, figure et ferraillage du plancher à l’annexe.

II.4- PREDIMENSIONNEMENT DES POTEAUX Les poteaux sont en béton armé dont la forme est généralement carrée, rectangulaire ou circulaire. Ils sont des éléments essentiels de la structure, dont les longueurs sont grandes par rapport aux autres dimensions transversales. Le prédimensionnement des poteaux se base sur la limitation de l’élancement mécanique λ. En effet, pour limiter le risque de flambement, l’élancement, λ doit être inferieur à 70. Cette caractéristique mécanique est définie comme le rapport de la longueur de flambement l f au rayon de giration imin de la section droite du béton seul (B), calculé dans le plan de flambement. Généralement, le plan de flambement le plus défavorable est celui qui est orienté suivant le moment d’inertie de la section le plus faible, c’est pour cela que le rayon de giration minimal intervient dans le calcul. La longueur de flambement lf est calculée en fonction de la longueur libre du poteau l0 et de ses liaisons effectives. L’architecture retenue du bâtiment nous impose des poteaux carrée et rectangulaire.

- Poteau carré a=b Le dimensionnement manuel présenté en annexe 1 donne des poteaux carrée de 0, 30 m (figure 7).

30 x 30 cm Figure 5 : Un poteau carré de section 30 x 30 cm en 3D. ISSA ZERRE ADOUM DAYE

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-

Poteau rectangulaire axb (aLa, donc crochets non nécessaires.

Longueur d’ancrage des aciers en attente

La = 35 Φl

35 x 1,0 = 35 cm

Art 2.55 D.T.U.13.12

Les résultats obtenus par le logiciel Arche module ossature sont légèrement économique que les résultats trouvés manuellement.

V.4- VERIFICATION DE LA SURFACE Le rapport de la surface totale des semelles par rapport à la surface totale de la structure est de :

S semelles S batiment

240,41 365,7

0,66

La surface totale des semelles représente 66 % de la surface du bâtiment. Vu que les semelles occupent plus de 50 % de la surface du sol d’assise, on adopte le choix d’un radier général.

Remarque : Tout en tenant compte de : -

La nature du sol décrite par les sondages complémentaires ;

-

Les résultats des essais de laboratoire ;

La solution des fondations superficielles de type radier générale est à envisager.

V.5- CALCUL D’UN RADIER Un radier est définit comme étant une fondation superficielle travaillant comme un plancher renversé dont les appuis sont les poteaux de l’ossature et qui est soumis à la réaction du sol diminuées du poids propre du radier.

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Ce type de fondation présente plusieurs avantages qui sont : -

L’augmentation de la surface des semelles, minimise la forte pression apportée par la structure ;

-

La facilité d’exécution et de coffrage ;

Et convenir mieux aux désordres ultérieurs qui peuvent provenir des tassements éventuels.

V.6- PREDIMENSIONNEMENT DU RADIER Après calcul manuel, nous avons adopté une épaisseur constante sur toute l’étendue du radier: h=

90 cm

Nervure

h=

40 cm

Dalle (Voir annexe 3 pour plus de détail).

Les calcul des ferraillages du radier sont fait manuellement avant d’être vérifier dans le logiciel.

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VI. ELECTRICITE, CLIMATISATION ET RESEAUX INFORMATIQUES VI.1- ELECTRICITE Dans toute conception d’un bâtiment, la notion d’éclairage et d’énergie est recommandée par l’hygiène du bâtiment. Et aussi pour le bon fonctionnement de l’immeuble, l’électricité joue un rôle déterminant. L’étude d’une installation basse tension doit être conduite dans le souci de permettre une bonne adoption aux besoins de l’utilisateur final et compte tenue de la contrainte essentielle du respect du budget. Le critère final de la réussite d’une étude est donc le rapport performances/prix. Bien étendu, l’installation étudiée est conforme aux normes et règlements en vigueur afin d’assurer la sécurité des personnes et des biens. L’immeuble sera équipé des éléments suivants :

1. Au rez-de-chaussée Parking 

19 blocs de réglettes munies chacun de deux réglettes fluorescentes de 58W/230V et Cosϕ =0,85. Bureau d’accueil



1 bloc de réglette munie de deux réglettes fluorescentes de 58W/230V et Cosϕ =0,85. Escalier



2 blocs de réglettes munies chacun de deux réglettes fluorescentes de 58W/230V et Cosϕ =0,85. Toilette à l’entre de l’immeuble



1 réglette fluorescentes de 58W/230V et Cosϕ =0,85.

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2. Aux autres niveaux (de 1er au 5

éme

)

Bureaux en open space 

19 blocs de réglettes munies chacun de deux réglettes fluorescentes de 58W/230V et Cosϕ =0,85. Escalier



2 blocs de réglettes munies chacun de deux réglettes fluorescentes de 58W/230V et Cosϕ =0,85. Toilette à l’intérieur du l’immeuble



1 bloc de réglette munie de deux réglettes fluorescentes de 58W/230V et Cosϕ =0,85.

La section des câbles et les appareils de protection sont choisis en fonction de la puissance des récepteurs toute en respectant les normes françaises.

VI.2- CLIMATISATION La puissance du climatiseur ou puissance frigorifique est de 46474,11 W, soit 20 CV. Ce qui donne sept (7) climatiseurs Split de 3 CV (voir annexes n° pour le calcul manuel)

Puissance à souscrire a la compagnie d’électricité On souscrira auprès de la SONABEL une Puissance de 28700 VA.

VI.3- RESEAU INFORMATIQUE L’immeuble sera équipé d’un réseau informatique. Les éléments seront de caractéristiques suivantes :  Les câbles de connections sont de catégorie 6 ;  Les prises informatiques sont de type RJ 45 ;  Les câbles et les prises sont protèges par des goulottes appropriées ; Le nombre de prises informatiques est de 2 pour chaque bureau.

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VII.ETUDE ENVIRONNEMENTALE Les travaux de construction de l’immeuble engendrent nécessairement des nuisances environnementales, à l’intérieur et à l’extérieur du chantier. L’impact sur l’environnement est l’un des critères de validation de l’opportunité du projet et du choix du site d’implantation ; c’est donc une forme d’étude d’impact du projet qui est à réaliser. La réussite du chantier respectueux de son environnement passe par une implication de chacun des acteurs de l’opération. Parmi les facteurs de réussite, mettons en avant les efforts de communication en œuvre sur le chantier. Informer les acteurs du chantier et en particulier les travailleurs sur qui repose in fine l’efficacité du dispositif est en effet essentiel. De même, communiquer avec les riverains améliore leur perception du chantier et diminue la gêne ressentie.

VII.1 RIVERAINS ET TRAVAILLEURS SUR LE CHANTIER 1. Riverains et travailleurs Les riverains et les travailleurs sur le chantier sont chacun, à des degrés divers, soumis aux nuisances du chantier. Les riverains sont les occupants des différents immeubles proches du lieu des travaux. En conflit possible avec le trafic généré par le chantier, les usagers de la voie publique sont considérés comme des riverains à part entière. Les travailleurs sur le chantier sont également soumis aux nuisances. La réglementation du travail relative à la protection des travailleurs est sans doute plus complète que celle relative à l’environnement d’un chantier. En conséquence, le degré d’initiative du maître d’ouvrage peut apparaître plus faible sur cette question. Néanmoins, des dispositions aux exigences réglementaires et favorables à un meilleur environnement des travailleurs sur le chantier peuvent être préconisées. En outre, les travailleurs sont les premiers acteurs pour une mise en œuvre effective des mesures environnementales préconisées sur le chantier. Une action d’information adaptée en leur direction est également nécessaire.

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2. Communication avec les riverains 2.1. Préoccupations des riverains Les préoccupations des riverains se traduisent principalement par un sentiment de curiosité ou d’inquiétude. On peut classer les préoccupations en deux catégories. On rencontre d’une part les interrogations liées à l’apparition dans le quartier de l’immeuble en construction (l’activité prévue dans le bâtiment et les nuisances qu’elle peut engendrer, l’architecture du bâtiment et son impact sur la vue, l’ensoleillement ou l’intimité…) et d’autre part les interrogations liées au déroulement des travaux ( La chute des charges déplacées par une grue, voire la chute de la grue elle-même, La perte d’intimité pour les parcelles mitoyennes et le risque d’intrusion via le chantier…). 2.2. L’intérêt de la communication L’intérêt d’une meilleure communication avec les riverains est double. Tout d’abord, une réponse apportée à une préoccupation d’un riverain permet souvent de réduire l’inquiétude de Celui-ci et se traduit en cours de travaux par une limitation et même une disparition des plaintes. Pour cela, il faut toujours répondre à chacun des interrogations, même si la réponse n’apporte pas de solution pour réduire ou supprimer la nuisance. Mais, il faut expliquer pourquoi cette nuisance est inévitable, quelle sera son importance, sa fréquence et sa durée.

2.3. A chacun son rôle Tous les acteurs professionnels intervenant dans le cadre d’une opération de construction ont un rôle à jouer dans la communication, du maitre d’ouvrage à l’entreprise. Apporter des réponses aux questions liées à l’appariation d’une nouvelle construction est du ressort du maître d’ouvrage, dans le cadre d’une réunion publique de quartier par exemple. Apporter des réponses relatives au déroulement des travaux en cours de chantier, est du ressort de l’entreprise. Dans les deux cas, le maitre d’œuvre doit jouer son rôle pour : -

Assister le maitre d’ouvrage dans son action de communication ;

-

Attirer l’attention des entreprises sur les nuisances potentielles de chantier et veiller à prise en compte de ces nuisances par les entreprises.

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2.4 Modes de communication Il convient de distinguer l’information de la communication interactive. Les modes de communication doivent être adaptés au contexte, à la taille de l’opération et à la nature des travaux. Plus les nuisances seront fortes, y compris dans la durée, plus la communication devra être performante et dépasser le simple stable de l’information. En bref, la communication avec les riverains est efficace pour désamorcer des conflits. Elle conduit à une diminution des plaintes lorsque les engagements annoncés aux riverains par les professionnels ont ensuite été tenus.

VII.2- NUISANCE GENEREES PAR LE CHANTIER 1. Enjeux vis-à-vis de travailleurs Concernant les travailleurs sur le chantier, les exigences en terme de réduction et de limitation des nuisances sonores ont trait avent tout à la santé. C’est pourquoi, le port de protections individuelles est bien souvent nécessaire sur le chantier. 2. Poussières, pollution de l’air Les sorties d’engins et de camions du chantier provoquent des dépôts de terre et boue sur la voie publique, en particulier lors des phases de terrassement. Outre les nuisances visuelles, ces dépôts sont source d’insécurité car ils rendent la chaussée glissante. Les émissions de poussière sont également importantes lors des remplissages des silos à ciment. Le positionnement d’engins de chantier à moteur thermique à proximité de zones sensibles comme une façade de bâtiment occupé, une rue étroite est une source de nuisance supplémentaire de bruit et de pollution de l’air. En bref, la conception d’un bâtiment neuf doive aujourd’hui prendre en compte son impact environnemental pendant toute sa durée de vie, elle n’est pas conditionnée, en règle générale, par l’objectif de réduction des nuisances du chantier. En effet, les prescriptions environnementales ont trait pour l’essentiel à l’organisation du chantier et à la mise en œuvre de matériel et techniques adéquats. Néanmoins, le choix du parti architectural de la future construction, qui conditionne souvent la technique de construction, n'est pas neutre vis-à-vis des nuisances du futur chantier. Ainsi, dans un contexte de très forte sensibilité du site, les nuisances de chantier peuvent être un critère de choix.

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VIII. DEVIS ESTIMATIF ET PLANNING 1. Devis estimatif Pour compléter cette étude, une estimation financière des travaux a été réalisée. Nous utilisons la méthode UNTEC, qui est une méthode de recherche de coût de travaux élaborée par les métreurs, pour permettre le chiffrage des éléments de construction. Elle se compose en : -

Méthodes d’estimations prévisionnelles ;

-

Décomposition des estimations par section.

Ainsi, les quantités obtenues à l’issue du métré des ouvrages, affecter des prix unitaires pour chaque type d’ouvrage, décomposé des estimations par section pour enfin obtenir une estimation financière globale des coûts des travaux.

Le montant total de cette étude est arrêté à six cent trente six millions cinq cent quarante sept mille trois cent quarante un (636 547 341) FCFA HT ; (devis à l’annexe)

2. Planning Le logiciel MS Project MS Project, est un logiciel de gestion de projet édité par Microsoft. MS Project permet de planifier les projets et les ressources, et d’assurer le suivi des projets pendant leur réalisation. Project permet ainsi au chef de projet d’assurer une gestion de projet professionnelle, conforme à l’état de l’art, et ainsi garantir le respect des délais et du budget. Nous faisons une proposition de planning prévisionnel qui aurait permis de livrer l’immeuble dans une marge de temps impartie c'est-à-dire en fin Novembre de cette année. (Voir le planning à l’annexe).

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IX. CONCLUSION Dans cette étude, nous concevons, modélisons, aménageons et dimensionnons la structure et les fondations en béton armé d’un immeuble de six niveaux. La conception structurale du projet s’est basée sur le respect des règles d’art de la construction et des contraintes architecturales. Une structure poteaux-poutres associés à des voiles porteurs a été retenue en essayant de limiter les portées des poutres et éviter les flèches ainsi que les retombées non préférables de poutres dans les travées des locaux. Ces derniers assurent le contreventement de l’ouvrage avec l’escalier. Pour le choix du plancher, nous optons pour les dalles nervurées classiques en béton armé et à hourdis (corps creux). Ce choix est dicté pour des résistances, d’économie et de facilité et rapidité d’exécution. Au regard des caractéristiques mécaniques du sol d’assise σsol = 2 bars, nous avons opté pour la solution fondations superficielles consistant de radier général. La modélisation et le dimensionnement de la structure ont été menés principalement à l’aide du logiciel ARCHE module ossature. Nous chosions le logiciel ARCHE module ossature pour des multiples avantages comme (la précision, la capacité du calcul….). Nous avons également dimensionné manuellement quelques éléments de la structure tels qu’un poteau en compression simple, et une semelle isolé. En outre, nous dimensionnons et ferraillons un escalier en béton armé et un radier général manuellement. L’étude de ce projet a permis de comprendre la démarche à suivre lors de l’étude de ce type de projet. Cette étude a permis de nous familiariser avec des logiciels ; de calcul (ARCHE), de dessin (ArchiCAD) pour la reproduction du plan architectural du l’immeuble et de l’aménagement des bureaux en open space et de planification (MS Project). Lors de la conception de ce bâtiment, nous avons rencontré des vrais problèmes dont la résolution nécessite la prise en compte de plusieurs critères tels que le coût, la qualité, les délais, l’esthétique et les moyens d’exécution.

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X. BIBLIOGRAPHIE Mougin J-P. Béton armé, BAEL 91 modifié 99 et DTU associés, Eyrolles. [2000] H.THONIER. [1996] ; Conception et calcul des structures de bâtiment (Tome 4), édition Presse de l’école des ponts et chaussées. J-Perchat, J-Roux, [2002] ; Pratique du BAEL 91, éditions Eyrolles. H. Renaud et J-Lamirault [2006] ; Béton armé guide de calcul, Bâtiment et Génie civil, éditions Fouchier ; 142 p. Michel creusé, [1997] ; construction des bâtiments gros œuvre, Technique du bâtiment, éditions Delagrave 202 p. H. Renaud et J-Lamirault, [1989] ; précis de calcul de béton armé, Génie civil, éditions Dunod, 350 p. J-M. Destrac, D. Lefaivre, Y. Maldent, S.Vila. [2003] ; Mémotech génie civil, éditions Casteilla ,474 p. Dr GUEYE, I. [2009]; Polycopié de cours de Géotechnique, CCTP, fascicule n°62-Titre 1- Section ; Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé suivant la méthode des états limites-BAEL91 révisé 99. M.ESSONE J-P. [2009] ; cours de Préparation et Gestion de Chantier, 2iE. Pascal Legrand, cours de béton armé, Polycopier du cours de l’ETSHER, 140 p. Laboratoire National du Bâtiment et des travaux Publics du Burkina ; Rapport géotechnique.

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XI. ANNEXES

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1.LES COUPES ET LES FAÇADES

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2.PRE DIMENSIONNEMENT

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A. Plancher L’épaisseur du plancher est donnée par la formule suivante :

ht

L 22.5

On a : ht

610 22.5

ht =27,11cm On adopte un plancher de 20 cm d’épaisseur composé d’un hourdis de 16 cm et d’une dalle de compression de 4 cm d’épaisseur.

B. Poteau carré a=b L’élancement est donné par la formule suivante

λ≤

lf

Longueur de flambement lf = K x l0 avec K = 0,7 Lf = 0.7 x 3.5 = 2.45 m, Nous fixons λ=35,

lf = 0.7l0

a = 30 cm Nous prenons a = 30 cm, et comme notre poteau est de type carré nous déduisons que 2

a = b = 30 cm .

C. Poutre Considérons la longueur de la poutre la plus défavorable (la portée maximale). Selon les règles de BAEL 91, les critères de rigidités sont donnés : Pour la poutre principale de section rectangulaire b x h : -

Prise de la portée maximale L

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L/12 ≤ h ≤ L/8  610/12 ≤h≤ 610 /8  50.83 ≤ h≤ 76,25 Soit h = 45 cm La largeur peut être déduite de sa hauteur. 0,3h ≤ b ≤ 0,5h  0,3.45 ≤ b ≤ 0,5.45  13.5 ≤ b ≤ 22.5 Soit b = 20 cm On adopte une hauteur de 45 cm et une largeur de 20 cm. Pour la poutre secondaire de section rectangulaire : Pré dimensionnement avec condition de rigidité pour poutre secondaire L/15 ≤ h ≤ L/10  580/15 ≤h≤ 580 /10  38.67 ≤ h≤ 58 Soit h = 40 cm La largeur peut être déduite de sa hauteur. h /5 ≤ b ≤ h/2  40/5 ≤ b ≤ 40/2  8 ≤ b ≤ 20 Soit b = 20 cm 2

Nous approuvons une section de 20 x 40 cm pour la poutre secondaire.

Longrines Comme pour la poutre, le Prédimensionnement de la longrine est donnée par la formule : L/16 ≤ h ≤ L/10  610/16 ≤h≤ 610 /10  38,13 ≤ h≤ 61 Soit h = 40 cm, b = 20 cm

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3.PRE DIMENSIONNEMENT ET FERRAILLAGE DU RADIER

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Prédimensionnement du radier A. Pré dimensionnement de la table (dalle) Le pré dimensionnement nécessite les vérifications suivantes : 1. Condition forfaitaire : Lx/35 < h 2