Rapport de Stage

Université de Tunis El Manar

Stage ingénieur Etude et conception d'un immeuble R+1

ÉLABORÉ PAR : EMNA JARRAYA

ENCADRÉ PAR : M. ABDLAZIZ BEN KRAIM

Année universitaire 2014 – 2015

ENIT |Stage ingénieur

Remerciement

Au terme de ce travail, je tiens à adresser mes remerciements les plus sincères à Monsieur HAMRONI Ferid pour m'avoir accueilli au sein de son bureau d'étude.

Je tiens également à exprimer ma très grande reconnaissance à Monsieur Abdlaziz BEN KRAIM pour son encadrement, ses conseils et sa disponibilité.

Je souhaite enfin remercier Madame Hella LOUKIL qui a veillé à ce que ce stage se déroule dans les meilleures conditions qui soient.

ENIT |Stage ingénieur

i

SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE ................................................................................................................. 1 CHAPITRE 1. I.

PRESENTATION GENERALE DU PROJET ........................................................... 3

DESCRIPTION ARCHITECTURALE DU PROJET: ......................................................................................... 3

CHAPITRE 2.

CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX ET HYPOTHESES DE CALCUL ... 6

I. II.

LE REGLEMENT DE CALCUL ................................................................................................................... 6 CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX .................................................................................................... 6 1. Caractéristiques du Béton : ............................................................................................................. 6 2. Caractéristiques de l’acier : ............................................................................................................ 7 III. HYPOTHESES DE CALCUL : ................................................................................................................ 8 CHAPITRE 3. I. II.

CONCEPTION ET PRE-DIMENSIONNEMENT DE LA STRUCTURE ............ 10

INTRODUCTION: .................................................................................................................................. 10 LE PRE-DIMENSIONNEMENT: ............................................................................................................... 12 1. Les planchers: ................................................................................................................................ 12 2. Les poutres : ................................................................................................................................... 12 3. Les poteaux : .................................................................................................................................. 13

CHAPITRE 4. I. 1. 2. 3.

CALCUL MANUEL DE QUELQUES ELEMENTS DE LA STRUCTURE ......... 15

ETUDE D’UN POTEAU .......................................................................................................................... 15 Bilan des efforts : ........................................................................................................................... 15 Descente des charges :................................................................................................................... 16 Calcul des armatures : ................................................................................................................... 16 a. b. c. d. e.

Longueur de flambement ........................................................................................................................... 16 Rayon de giration ....................................................................................................................................... 16 Elancement ................................................................................................................................................ 16 Ferraillage longitudinal .............................................................................................................................. 16 Ferraillage transversal ................................................................................................................................ 17

4.

Plan de ferraillage ......................................................................................................................... 18 II. ETUDE D'UNE POUTRE ......................................................................................................................... 19 1. Pré dimensionnement : .................................................................................................................. 19 2. Détermination des charges: ........................................................................................................... 20 a. b.

3. 4.

Charges permanentes: ................................................................................................................................ 20 Charges d’exploitations : ........................................................................................................................... 20

Choix de la méthode de calcul ....................................................................................................... 20 Calcul des moments : ..................................................................................................................... 20 a. b. c. d. e. i. ii. f. i. ii. g. i. ii.

Calcul de M1.............................................................................................................................................. 22 Calcul de M4.............................................................................................................................................. 22 Calcul de M2.............................................................................................................................................. 23 Calcul de M3.............................................................................................................................................. 24 Calcul de Mt,1 ............................................................................................................................................. 24 A L’ELU ............................................................................................................................................... 25 A L’ELS ................................................................................................................................................ 25 Calcul de Mt,2 ............................................................................................................................................. 26 A L’ELU ............................................................................................................................................... 26 A L’ELS ................................................................................................................................................ 26 Calcul de Mt,3 ............................................................................................................................................. 27 A L’ELU ............................................................................................................................................... 27 A L’ELS ................................................................................................................................................ 28

ENIT |Stage ingénieur

ii

Calcul de l’effort tranchant dans chaque appui à l’ELU : ............................................................ 28

5. a. b. c. d.

Effort tranchant de l'appui 1: ...................................................................................................................... 29 Effort tranchant de l'appui 2: ...................................................................................................................... 29 Effort tranchant de l'appui 3: ...................................................................................................................... 29 Effort tranchant de l'appui 4: ...................................................................................................................... 29

Section d’acier au niveau de l’appui 2 : ........................................................................................ 30

6. a.

Les aciers longitudinaux: ........................................................................................................................... 30 Calcul à l’ELU : .................................................................................................................................... 30 Vérification des contraintes à l’ELS : ................................................................................................... 31 b. Sections des aciers transversaux : .............................................................................................................. 32 i. Justification de la section courante ........................................................................................................ 32 ii. Justification des sections d’appui : Appui de rive 2 .............................................................................. 33 i. ii.

Détermination de la section d’acier au niveau de la travée1: ....................................................... 34

7. a.

i. ii.

Les aciers longitudinaux: (Section rectangulaire) ...................................................................................... 34 Calcul à L’ELU : ................................................................................................................................... 34 Vérification des contraintes a l’ELS : ................................................................................................... 34

Détermination de la section d’acier au niveau de la travée3: ....................................................... 35

8. a. b.

Les aciers longitudinaux: Calcul à L’ELU (FPP)....................................................................................... 35 Vérification des contraintes a l’ELS : ........................................................................................................ 35

ETUDE D’UN ESCALIER ................................................................................................................... 37 Pré dimensionnement : .................................................................................................................. 37

III. 1. a. b. c.

2.

Forme de BLANDEL ................................................................................................................................. 37 Epaisseur du paillasse et du palier ............................................................................................................. 37 Nombre de marches ................................................................................................................................... 38

Détermination des charges : .......................................................................................................... 38 a. b.

3.

Charges sur palier ...................................................................................................................................... 38 Charges sur paillasse .................................................................................................................................. 38

Calcul des sollicitations ................................................................................................................. 38 a. b.

A l’ELU : ................................................................................................................................................... 38 A l’ELS ...................................................................................................................................................... 38

Ferraillage de l’escalier à l'ELU ................................................................................................... 39

4. a. b. c.

Armatures longitudinales ........................................................................................................................... 39 Armatures de répartition ............................................................................................................................ 40 Armatures sur appui ................................................................................................................................... 40

Ferraillage de l’escalier à l'ELS .................................................................................................... 40

5. a. b. c.

Armatures longitudinales ........................................................................................................................... 41 Armatures de répartition ............................................................................................................................ 41 Armatures sur appui ................................................................................................................................... 42

CHAPITRE 5. I. II.

MODELISATION NUMERIQUE AVEC ARCHE EFFEL .................................... 44

PRESENTATION DU LOGICIEL UTILISE .................................................................................................. 44 ETAPES DE TRAVAIL ............................................................................................................................ 45 1. Importation des plans d’AUTOCAD .............................................................................................. 45 2. Introduction des diffèrent éléments de la structure ........................................................................ 45 3. Vérification et modélisation ........................................................................................................... 46 a. b. c.

4.

Vérification : .............................................................................................................................................. 46 Modélisation : ............................................................................................................................................ 46 Choix des hypothèses et des méthodes de calcul ....................................................................................... 47

Résultats du logiciel ....................................................................................................................... 47

CHAPITRE 6.

FONDATIONS ............................................................................................................. 50

I. INTRODUCTION ................................................................................................................................... 50 II. DIFFERENTS TYPES DE PIEUX............................................................................................................... 50 III. COMPAGNE GEOTECHNIQUE ........................................................................................................... 51 1. Introduction ................................................................................................................................... 51 2. Lithologie du sol ............................................................................................................................ 51

ENIT |Stage ingénieur

iii

3. Conclusions et recommandions du bureau d’études géotechniques .............................................. 52 IV. DIMENSIONNEMENT DES PIEUX ....................................................................................................... 52 1. Calcul du terme de pointe Qp ......................................................................................................... 52 2. Calcul du frottement latéral ........................................................................................................... 52 V. DIMENSIONNEMENT ET FERRAILLAGE DE LA SEMELLE TETE DES PIEUX: ............................................. 54 1. Choix des Dimensions de la semelle .............................................................................................. 55 2. Compression des billes .................................................................................................................. 55 3. Armatures....................................................................................................................................... 56 a. b.

Cas où la fissuration de la semelle est considérée comme peu préjudiciable ............................................. 56 Cas où la fissuration de la semelle est considérée comme préjudiciable ou très préjudiciable .................. 57

CONCLUSION GENERALE ............................................................................................................. 58 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ........................................................................................ 59 ANNEXE................................................................................................................................................... 60

ENIT |Stage ingénieur

iv

LISTE DES FIGURES

FIGURE 1 : PLAN DE SITUATION .......................................................................................................................... 3 FIGURE 2 : PLAN D'IMPLANTATION ..................................................................................................................... 4 FIGURE 3 : POTEAU ETUDIE .............................................................................................................................. 16 FIGURE 4 : SCHEMA DE FERRAILLAGE DU POTEAU............................................................................................ 18 FIGURE 5 : POUTRE ETUDIEE ............................................................................................................................ 19 FIGURE 6 : SCHEMA DE LA POUTRE................................................................................................................... 19 FIGURE 7 : SCHEMA DE CALCUL SUIVANT LA METHODE DE CAQUOT MINOREE ................................................ 21 FIGURE 8 : CAS DE CHARGE LE PLUS DEFAVORABLE POUR CALCULER M2 ....................................................... 23 FIGURE 9 : CAS DE CHARGE LE PLUS DEFAVORABLE POUR CALCULER M3 ....................................................... 24 FIGURE 10 : CAS DE CHARGE LE PLUS DEFAVORABLE POUR CALCULER M T,1................................................... 24 FIGURE 11 : CAS DE CHARGE LE PLUS DEFAVORABLE POUR CALCULER M T,2 .................................................. 26 FIGURE 12 : CAS DE CHARGE LE PLUS DEFAVORABLE POUR CALCULER MT,3 .................................................. 27 FIGURE 13 : FERRAILLAGE DE L'ESCALIER A L'ELU ......................................................................................... 40 FIGURE 14 : DETECTION DES JONCTIONS .......................................................................................................... 46 FIGURE 15 : MODELISATION D’UNE POUTRE CONTINUE .................................................................................... 46 FIGURE 16 : ORGANIGRAMME DE FONCTIONNEMENT GLOBAL ......................................................................... 47 FIGURE 17 : STRUCTURE DU BATIMENT EN 3D MODELISEE AVEC ARCHE ....................................................... 48 FIGURE 18 : PARAMETRES GEOMETRIQUES DE LA SEMELLE SUR DEUX PIEUX ................................................... 55 FIGURE 19 : FERRAILLAGE DE LA SEMELLE ...................................................................................................... 56

ENIT |Stage ingénieur

v

LISTE DES TABLEAUX

TABLEAU 1 : VALEURS INDICATIVES DES EPAISSEURS DES DALLES PLEINES .................................................... 12 TABLEAU 2 : TABLEAU RECAPITULATIF DES MOMENTS FLECHISSANT ET DES EFFORTS TRANCHANTS .............. 30 TABLEAU 3 : CHARGES SUR PALIER .................................................................................................................. 38 TABLEAU 4 : CHARGES SUR PAILLASSE ............................................................................................................ 38

ENIT |Stage ingénieur

vi

Introduction générale ‫بسم هللا الرحمان الرحيم‬

Introduction générale Mon stage ingénieur s’est déroulé au sein du bureau d'études techniques de Génie Civil et Bâtiments de Monsieur HAMRONI Ferid. Le travail demandé consiste à concevoir, modéliser et dimensionner la structure en béton armé et les fondations d’un immeuble composé d’un sous sol, d’un rez de chaussée et d'un étage, situé aux berges du lac de Tunis. Les documents fournis sont les plans d’architecture et le rapport géotechnique. La conception et le dimensionnement de la structure porteuse de l’ouvrage doivent se faire selon les normes, les prescriptions et les règles de l’art de la construction. Notons aussi que le site du projet est connu par la médiocrité de ses caractéristiques mécaniques. Par conséquent, les données du site sont à prendre en compte également dans la conception de l’ouvrage. L'étape suivante est la modélisation, le calcul et le dimensionnement des différents éléments de la structure. Les calculs seront menés, à la fois, manuellement et numériquement moyennant le logiciel ARCHE_EFFEL. Ce rapport comporte six chapitres. Le premier chapitre est consacré à la présentation générale du projet. Le deuxième chapitre consiste en une présentation des données de base et des hypothèses de calcul. Le troisième chapitre, comporte les détails de la conception et du pré-dimensionnement de la structure porteuse de l’ouvrage. Le quatrième chapitre est dédié au calcul manuel de quelques éléments de la structure. Le cinquième chapitre est consacré à la modélisation et au dimensionnement du bâtiment moyennant le logiciel ARCHE_EFFEL. Dans le sixième chapitre est consacré aux fondations de l’ouvrage.

ENIT |Stage ingénieur

1

Chapitre 1 : presentation générale du projet

Chapitre 1 : Présentation générale du projet

Chapitre 1. Présentation générale du projet

I.

Description architecturale du projet:

Le projet en question est un ensemble immobilier sis à la zone nord des Berges du Lac lotissement el Khalij.

Figure 1 : Plan de situation

L’architecture est conçue par la Société d'Etudes Architecturales , et les études de structure et de béton armé sont réalisées par le bureau de l’ingénieur Mr HAMRONI Ferid. Cet immeuble, constitué d’un sous-sol, d’un rez de chaussée et d'un étage, est réservée à l’usage commercial et bureautique. Une brève description architecturale du projet peut nous donner une idée sur les différentes contraintes qu’on peut rencontrer lors de la phase de la conception structurale :  Sous-sol Il couvre une surface de 2570m2, dont la majeur partie est réservée à un parking et au stockage. L’accès des voitures au sous-sol est garanti par une rampe, alors que la communication avec les autres niveaux est effectuée grâce aux 3 escaliers et aux 3 ascenseurs.

ENIT |Stage ingénieur

3

Chapitre 1 : Présentation générale du projet  Rez de chaussée Ce niveau est composé d’une zone verte, d’un parking de 101 places et d’une partie couverte entièrement réservée au commerce ; 7 boutiques de diverses surfaces et formes. L’immeuble peut être divisé en deux blocs complètements indépendants et séparés par des joints de dilation.  1er étage Ce niveau est réservé à l’usage administratif, il comprend 18 bureaux chacun comportant une salle d'accueil, une salle d'eau et 2 à 4 salles.

Figure 2 : Plan d'implantation

ENIT |Stage ingénieur

4

Chapitre 2 : Caractéristiques des matériaux et Hypothéses de calcul

Chapitre 2 : Caractéristiques des matériaux et Hypothèses de calcul

Chapitre 2. Caractéristiques des matériaux et Hypothèses de calcul

I.

Le règlement de calcul Ce travail, a été réalisé conformément aux recommandations apportées par le règlement BAEL 91.

II.

Caractéristiques des matériaux

1. Caractéristiques du Béton : 

Résistance caractéristique à la compression du béton à 28jours : fc28 = 25 MPa

Ainsi on peut définir les paramètres suivants :

 Résistance à la traction du béton à 28 jours : ft28=0.6 + 0.06 fc28=2.1 MPa 

Le module de déformation longitudinale instantanée du béton à 28 jours, pour les charges dont la durée d'application est inférieure à 24h:



Le coefficient partiel de sécurité pour le béton:



Le coefficient prenant en compte la durée d'application des charges :

Ө= 1; si t > 24 h 

La résistance de calcul du béton à l'ELU:



La contrainte limite de compression du béton à l'ELS:

ENIT |Stage ingénieur

6

Chapitre 2 : Caractéristiques des matériaux et Hypothèses de calcul 

Le poids volumique du béton armée: ρ=25 KN/m2



Le moment réduit limite ultime: μlu=0.3



Le coefficient d'équivalence:

2. Caractéristiques de l’acier : Les armatures longitudinales utilisées sont des aciers à haute adhérence de nuance FeE400, dont les caractéristiques sont les suivantes : 

La limite d’élasticité garantie :

 Le module d’élasticité : 

Le coefficient partiel de sécurité des aciers :



Le coefficient de fissuration :

η 16

 Le coefficient de scellement : Les armatures transversales utilisées sont des aciers ronds lisses de nuance FeE235 qui ont les caractéristiques suivantes : 

La limite d’élasticité garantie :



Le coefficient partiel de sécurité des aciers :



Le coefficient de fissuration :



Le coefficient de scellement :

η 10

La contrainte ultime de compression de l'acier est prise égale à :

ENIT |Stage ingénieur

7

Chapitre 2 : Caractéristiques des matériaux et Hypothèses de calcul

III.

Hypothèses de calcul : 

La fissuration sera considérée peu préjudiciable.



L’enrobage des armatures sera égal à 2.5 cm



Avec reprise de bétonnage



Coupe feux de deus heures

ENIT |Stage ingénieur

8

Chapitre 3 : conception et predimensionnement de la structure

Chapitre 3 : Conception et pré-dimensionnement de la structure

Chapitre 3. Conception et pré-dimensionnement de la structure

I.

Introduction:

La conception est la phase la plus importante lors de l’élaboration d’un projet de bâtiment, son but principal est de définir la structure en adéquation avec l’architecture et les contraintes du site. Cette phase est d’importance non négligeable vu que les décisions prises lors de cette tache influenceront tout le processus qui suit (calcul, coût du projet, délai d’exécution...). Une bonne lecture des plans d’architecture : plans des différents étages ainsi que les coupes et les détails permet une meilleure compréhension du projet afin de déceler les différents problèmes et contraintes qu’il faut prendre en compte. Pour pouvoir définir un système porteur, il faut d’abord analyser le fonctionnement mécanique global de l’ossature, vis-à-vis des actions verticales et des actions horizontales. Ce système porteur correspond au squelette de l’ouvrage, il est destiné à permettre le cheminement des actions mécaniques vers les appuis et les fondations tout en assurant la stabilité de la construction et en limitant les déformations de l’ossature. La démarche de conception, de modélisation, de projet d’exécution et enfin de la réalisation d’une construction est un processus continu. Dans cette démarche, il convient à chaque instant de croiser les exigences fonctionnelles et structurelles pour réaliser des bâtiments adaptés qui façonnent les espaces à construire. Les exigences fonctionnelles dépendent de la vocation du bâtiment : logements, écoles, bureaux, hôpitaux, salles de réunions, halls industriels, etc. Les exigences structurelles doivent prendre en compte bien entendu la nature des actions : charges permanentes, charges d’exploitation, interaction sol-structure (fondations, poussées de sol statiques et dynamique, instabilité de pente, etc.), vent normal, vent extrême (site exposé, cyclonique, etc.), charges dynamiques (nuisances vibratoires), séismes, etc. La conception d'une structure de bâtiment en béton armé suit une séquence de tâches conduites selon les instructions d'une norme, recommandation technique, ou D.T.U.

ENIT |Stage ingénieur

10

Chapitre 3 : Conception et pré-dimensionnement de la structure En effet, l’ingénieur concepteur doit vérifier que le système porteur ou l’ossature conçue satisfait aux exigences suivantes : 

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 en toute sécurité.





On doit vérifier au maximum les contraintes architecturales : -

Eviter la retombée des poutres au milieu des locaux.

-

Eviter d’implanter des poteaux dans des espaces utilisables de l’ouvrage.

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 définis.

On commence par prévoir l’emplacement des poteaux en essayant de les incorporer dans les murs tout en imaginant l’acheminement des charges d’un élément à un autre afin d’assurer la continuité de la descente de charge et d’éviter les points fragiles. Pour le présent projet la structure porteuse choisie est une structure classique de poteaux et poutres avec un mur de soutènement pour le sous-sol. Tous les planchers de l’immeuble sont des dalles pleines qui satisfont certaines critères d'isolation acoustique et thermique et présentent une certaine la résistance au feu. Les cages d’ascenseur sont réalisées par des voiles en béton armé qui jouent d’une part le rôle d’élément porteur et d’autre part, d’un système de contreventement. L’augmentation de l’effort normal dans les voiles permet de diminuer l’effet de la flexion due au vent. Un joint de dilatation coupe le bâtiment en deux parties, permettant à chaque partie de se déplacer librement, sans que les sollicitations auxquelles elle est soumise aient une influence sur l’autre partie. En effet les variations de température, le retrait dû au durcissement du béton, le fluage et le gonflement initial du béton entraînent une déstabilisation entre les éléments d’une construction en béton armé ce qui rend nécessaire la prévision des solutions de continuité sous forme de joints dans les ouvrages. Le choix du type de fondation est fait en se basant sur les données géotechniques fournies au bureau d’études. Un système de fondation profonde sur des pieux et un niveau d'assise situé au-delà de -15m de profondeur par rapport au terrain naturel sont les recommandations qui résultent des investigations géotechniques.

ENIT |Stage ingénieur

11

Chapitre 3 : Conception et pré-dimensionnement de la structure

II.

Le pré-dimensionnement:

Une fois la conception est faite, c’est à dire la disposition des éléments porteurs verticaux horizontaux étant choisie, il faut fixer leurs dimensions. Chaque élément doit être dimensionné, vis à vis des conditions de résistance et de déformation. Ce pré-dimensionnement influe largement d’une part sur le comportement de notre structure et d’autre part sur les quantités des matériaux utilisés. Le but du pré-dimensionnement est donc d’optimiser les sections afin de réduire les coûts. 1. Les planchers: Pour : h : l’épaisseur de la dalle. lx : la plus petite portée de la dalle. ly : la plus grande portée de la dalle. Soit : Tableau 1 : Valeurs indicatives des épaisseurs des dalles pleines [3] Dalle sur appuis

Dalle continue

simple a lx /20

h> lx /25

h> lx /30

h> lx /40

a > 0.4

2. Les poutres : En ce qui concerne les poutres, il est préférable d’assurer au maximum de possible la continuité des poutres. Soit : L : portée entre appuis. h : hauteur de la poutre. On utilise le rapport de pré-dimensionnement L/10 pour déterminer h

ENIT |Stage ingénieur

12

Chapitre 3 : Conception et pré-dimensionnement de la structure

3. Les poteaux : Le poteau est un élément essentiel de la structure, généralement vertical, rarement incliné dont une dimension, la longueur est grande par rapport aux autres. On suppose que tous les poteaux sont de section carrée (32 32 cm).

Toutes les recommandations et les règles précédentes ont mené à l’élaboration des plans de coffrage qui figurent dans l’annexe.

ENIT |Stage ingénieur

13

Chapitre4: Calcul manuel de quelques éléments de la structure

Chapitre 4 : calcul manuel de quelques éléments de la structure

ENIT |Stage ingénieur

14

Chapitre4: Calcul manuel de quelques éléments de la structure

Chapitre 4. Calcul manuel de quelques éléments de la structure

I.

Etude d’un poteau

Un poteau est une poutre droite verticale dont le rôle principal, dans une ossature en béton, est la transmission des charges verticales aux fondations. Les poteaux peuvent participer aussi au contreventement des bâtiments soumis à des forces horizontales. Les encastrements rencontrés en pratique étant rarement parfaits, les longueurs de flambement effectives sont plus grandes que les longueurs théoriques. Il convient de noter à ce sujet que, dans les circonstances les plus courantes, la liaison des poteaux à leur fondation est plus proche d’une articulation que d’un encastrement. Ainsi, la longueur de flambement d’un poteau doit être estimée prudemment, en évitant de faire des hypothèses trop optimistes en ce qui concerne la rigidité des éléments auxquels ils sont liés. Les charges verticales transmises aux poteaux ne sont jamais parfaitement centrées à cause des imperfections d’exécution. Par ailleurs, les poteaux de bâtiments courants sont soumis à des moments de flexion qui lui sont transmis par les poutres qu’ils supportent. Les poteaux des constructions courantes sont calculés en négligeant les effets de solidarité avec les poutres et en admettant par conséquent la discontinuité des éléments de plancher au droit des poteaux. [1] Ainsi, les Règles BAEL admettent de considérer conventionnellement comme soumis à une compression centrée tout poteau qui, en plus de l’effort normal de compression N, n’est sollicités que par des moments conduisant à des petites excentricités (de l’ordre de grandeur de la moitié de la dimension du noyau central).

1. Bilan des efforts : Le poteau étudié est un poteau situé au sous sol et de longueur l0 = 3m et de section 32 32 cm, il est soumis aux charges suivantes : 

son poids propre.



charges transmises par le plancher dans sa surface d’influence.



charges transmises par les poutres pour lesquelles il sert d’appui.

ENIT |Stage ingénieur

15

Chapitre4: Calcul manuel de quelques éléments de la structure 

charges acheminées par le poteau supérieur.

2. Descente des charges :

Figure 3 : Poteau étudié D'après les valeurs des charges en tête des poteaux données par ARCHE OSSATURE: 

Charge permanente G = 49.7 T



Charge d'exploitation Q = 8.4 T  Nu= 1.35 G + 1.5Q = 79.198 T = 791.98 kN = 0.8 MN

3. Calcul des armatures : a. Longueur de flambement Lf = 0.7

l0 = 0.7

3 = 2.1 m

b. Rayon de giration i

a



12

32

 9.24cm  0.0924m

12

c. Elancement 

lf i



2.1  22.727  50 0.0924

d. Ferraillage longitudinal On a : l < 50

ENIT |Stage ingénieur



0.85   1  0.2     35 

2

 0.784

16

Chapitre4: Calcul manuel de quelques éléments de la structure BR  0.32  0.02  0.09m 2 2

 B  f c 28 f  N u ,lim    R  A e  s   0.9 b Il faut respecter la condition suivante : Nuμ1u=0.3

10 1 01

0

il faut renforcer le béton par de l'acier comprimé donc A'ǂ0

1

1

1

0 6 6 0

1

0

11

10 

1

10

1

0 10

1

1 0

10

1

Condition de non fragilité

16

ENIT |Stage ingénieur

39

Chapitre4: Calcul manuel de quelques éléments de la structure

b. Armatures de répartition 1

10

Soit 7HA14= 10.78

c. Armatures sur appui On prévoit forfaitairement des armatures de chapeau supérieur à 15 % de la section des armatures longitudinales Aa > 0.15A= 0.15 21.98= 3.3 Soit 7HA8 = 3.5

Figure 13 : Ferraillage de l'escalier à l'ELU

5. Ferraillage de l’escalier à l'ELS Le ferraillage se fait par bande d’un mètre b=1m h=15 cm d=0.9*h=13.5 cm

ENIT |Stage ingénieur

40

Chapitre4: Calcul manuel de quelques éléments de la structure

a. Armatures longitudinales 10 1 01

1 16 μ 0.15A= 0.15 15.4= 2.31 Soit 10HA6 = 2.8

ENIT |Stage ingénieur

42

Chapitre4: Calcul manuel de quelques éléments de la structure

Chapitre 5 : modélisation numérique avec arche effel

ENIT |Stage ingénieur

43

Chapirte5: Modélisation numérique avec ARCHE EFFEL

Chapitre 5. Modélisation numérique avec ARCHE EFFEL

I.

Présentation du logiciel utilisé [5]

Depuis sa sortie commerciale en 1993, ARCHE s’est imposé comme le logiciel de référence pour la conception et le dessin des bâtiments en béton armé. A partir d’un modèle 3D de bâtiment composé de dalles, poutres, poteaux, voiles et fondations, ARCHE analyse la stabilité globale de l’ouvrage et produit automatiquement tous les plans de ferraillage. Les modules de ferraillage de ARCHE sont des logiciels dédiés à la conception, l’analyse et au calcul des armatures d’acier. ARCHE Ossature permet de mener rapidement et en toute rigueur des études de descente de charges, de contreventement et de séisme. Il offre en plus une possibilité de choix d’approche d’analyse : -

L’approche traditionnelle : calcul des reports de charges des éléments les uns sur les autres, étage par étage, jusqu’aux fondations. Cette méthode permet de pré dimensionner les éléments de structure.

-

L’approche éléments finis : les éléments de structure sont modélisés automatiquement en éléments filaires et surfaciques. Le calcul statique et dynamique par la méthode des éléments finis, permet d’étudier précisément les effets du vent et du séisme.

L’étude complète d’un bâtiment sous Ossature comprend trois étapes : 

Création du modèle par saisie graphique



Modélisation et interprétation du modèle



Pré dimensionnement et Descente de charges, calcul du ferraillage.

Ces trois étapes s’apparentent aux trois phases par lesquelles passes le fichier Ossature : 

Phase de saisie



Phase d’analyse



Phase d’exploitation

Le modèle généré par la saisie graphique de Ossature est un modèle 3D. Cependant, la saisie s'apparente à une saisie 2D, puisque la troisième dimension est déterminée automatiquement par la hauteur d'étage.

ENIT |Stage ingénieur

44

Chapirte5: Modélisation numérique avec ARCHE EFFEL

II.

Etapes de travail

1. Importation des plans d’AUTOCAD La première étape consiste à importer les axes des plans de coffrage étage par étage avant d’y insérer les éléments de l’ossature. Cette commande permet d’importer, à un niveau donné, un fichier DXF généré à l’aide de n’importe quelle CAO.

2. Introduction des diffèrent éléments de la structure [5] Une fois les plans, ou les files de construction, exportés vers ARCHE, on commence à modéliser notre ossature éléments par éléments tout en fixant leurs dimensions et les charges aux quelles elles soumises. (Sans introduire le poids propre). L’ossature ainsi conçue est un ensemble de barres et de plaques joints par des liaisons qu’on peut fixer le degré de liberté. Le concepteur est guidé par un mode de saisie très sophistiqué grâce à une palette d’icônes permettant l’introduction de plusieurs éléments. Cette étape est d’une très grande importance car les sources d’erreurs sont multiples et les fautes d’inattention sont parfois fatales. Donc il faut être particulièrement vigilant sur ce point lors de la récupération de fichier DXF. La meilleure méthodologie est de toujours construire les entités relativement les unes par rapport aux autres. Dans ce cadre, le module Ossature intègre une notion de tolérance de saisie paramétrable par l'utilisateur. Lors de l'interprétation du modèle, il détecte la jonction entre deux éléments si la distance entre les deux points représentant leur intersection est inférieure à la tolérance. (Cette tolérance est par défaut égal à 1 cm.).

ENIT |Stage ingénieur

45

Chapirte5: Modélisation numérique avec ARCHE EFFEL

Figure 14 : Détection des jonctions [5]

3. Vérification et modélisation a. Vérification : Pour éviter de commettre ce type d’erreurs ARCHE offre une possibilité de vérification permanente et durant toutes les étapes de travail. En effet, il est toujours conseillé de vérifier graduellement la validité du modèle : Notre modèle ne doit pas comporter d'erreur et vérifier l'équilibre des charges. Cette opération indispensable s'effectue avant la "modélisation". Elle permet de cerner rapidement les erreurs liées à la saisie. Cette vérification génère des avertissements et des erreurs.

b. Modélisation : Cette opération est une des étapes clé dans la résolution de la descente de charges. Elle consiste à "digérer" le modèle : retrouver les poutres continues, retrouver les porteurs de chaque élément, définir les liaisons des éléments entre eux. C'est la descente de charges "qualitative".

Figure 15 : Modélisation d’une poutre continue [5]

ENIT |Stage ingénieur

46

Chapirte5: Modélisation numérique avec ARCHE EFFEL Exemple : Reconnaissance et découpe en travées hyperstatiques d’une poutre continue : Le respect de ces instructions nous permettra de détecter d'éventuels problèmes progressivement.

c. Choix des hypothèses et des méthodes de calcul Avant de lancer les calculs il faut prédéfinir les différentes hypothèses concernant les matériaux de construction et les méthodes de calcul de descente de charge. Cette tache est assurée à travers des boites de dialogues très claires et faciles à manipuler. L’organigramme suivant peut résumer le fonctionnement global du logiciel :

Figure 16 : Organigramme de fonctionnement global [5]

4. Résultats du logiciel Outre les plans de ferraillage, indispensables pour l’exécution de l’ouvrage, ARCHE nous fournit toutes les notes de calcul de descente de charge, les diagrammes des moments fléchissant et des efforts tranchants, les contraintes de béton, des vues en 3D pour les éléments de structures munies de leur ferraillage. Le logiciel peut même nous établir une étude de prix à base des coûts unitaires préalablement introduits par l’utilisateur.

ENIT |Stage ingénieur

47

Chapirte5: Modélisation numérique avec ARCHE EFFEL

Figure 17 : Structure du bâtiment en 3D modélisée avec ARCHE

ENIT |Stage ingénieur

48

Chapirte6: Fondations

Chapitre 6 : fondations

ENIT |Stage ingénieur

49

Chapirte6: Fondations

Chapitre 6. Fondations

Introduction

I.

La construction d’un ouvrage nécessite une assise dans le sol capable de la maintenir. Les fondations profondes sont celles qui permettent de reporter les charges dues à l’ouvrage qu’elles supportent sur des couches situées depuis la surface jusqu’à une profondeur variant de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres, lorsque le sol en surface n’a pas une résistance suffisante pour supporter ces charges par l’intermédiaire de fondations superficielles. Pour le calcul, les deux types de fondations (profondes et superficielles) se différencient essentiellement par la prise en compte d’un frottement sur les parois latérales de la fondation. Pour les fondations profondes, le mode de travail et l’interaction avec le sol environnant conduisent à introduire la notion de profondeur critique .mais qu’on peut définir, en première approximation, comme le niveau au-dessous duquel, en sol homogène, la résistance sous la base n’augmente plus. Entre les deux extrêmes, fondations superficielles et fondations profondes, on trouve les fondations semi profondes, dont la base se situe au-dessus de la profondeur critique, mais pour lesquelles le frottement latéral ne peut être négligé : il s’agit des pieux ou parois de faible longueur et de tous les types de caissons. Il n’y a pas de méthode de calcul propre à cette catégorie de fondations qui ne constituent que des cas particuliers ; il faudra adapter, suivant les cas, les méthodes retenues pour les fondations superficielles ou pour les fondations profondes. [5]

II.

Différents types de pieux

Traditionnellement, on classe les pieux 

soit suivant la nature du matériau constitutif : bois, métal, béton.



soit suivant le mode d’introduction dans le sol : -

Pieux battus, façonnés à l’avance et mis en place, le plus souvent, par battage.

ENIT |Stage ingénieur

50

Chapirte6: Fondations -

Pieux forés, exécutés en place par bétonnage dans un forage, à l’abri ou non d’un tube métallique. [5]

III.

Compagne géotechnique

1. Introduction Dans le cadre du projet, une compagne de reconnaissance et d’études géotechniques à été confiée à GEOCONSEIL. La compagne de reconnaissance géotechnique a consisté en la réalisation de : -deux sondages pressiométriques de 20 m de profondeur, effectués et dépouillés conformément à la norme NF P 94-110. -deux sondage carottés de 20 m de profondeur [7]

2. Lithologie du sol La compagne effectuée a reconnue sous une couche de remblai de 2m d’épaisseur la lithologie suivante: 

une couche de sable fin à moyen de couleur beige à grisâtre avec présence d'horizons centimétriques de sable consolidé. Cette couche a été recoupée entre 2m et 5.5m de profondeur.



une couche constituée d’argile sableuse vaseuse à débris de coquillages et à nodules carbonatées de couleur grisâtre. Cette couche a été recoupée entre 5.5m et 12m de profondeur.



une couche de sable fin à moyen de couleur beige. Cette couche a été recoupée entre 12m et 18m de profondeur.



une couche de sable fin à moyen de couleur grisâtre. Cette couche a été recoupée entre 18m et 20m de profondeur.

les caractéristiques mécaniques sont, moyennes à correctes aux niveaux de toutes les couches à l’exception de celle constituée d’argile plastique grisâtre ou les caractéristiques sont médiocres à faibles et de la couche de sable fin jaunâtre avec présence de quelques débris de coquilles ou elles sont correctes. Lors de l’exécution de la compagne le niveau de la nappe s’est stabilisé à une profondeur de -1.5 m [7]

ENIT |Stage ingénieur

51

Chapirte6: Fondations

3. Conclusions et recommandions du bureau d’études géotechniques Compte tenu de la nature du projet et celle du terrain rencontré, caractérisé par la présence de couches présentant de faibles caractéristiques mécaniques, il est recommandé d’adopter un système de fondation profonde sur des pieux. [7]

IV.

Dimensionnement des pieux [7]

Le calcul suivant sera entrepris sur la base des règles du fascicule N°62 et du DTU.

1. Calcul du terme de pointe Qp L’effort limite mobilisable sous la pointe du pieu est calculé par la relation suivante : Qp = A . qu Avec : A : section de la pointe, qu : contrainte de rupture relative au terme de pointe. La contrainte de rupture qu est donnée par : qu = kp. Ple* Avec : kp désigne le facteur de portance, fonction du terrain et du mode de mise en œuvre (déterminé à partir d'un tableau du fascicule N°62) Ple* est la pression limite nette équivalente qui est une pression moyenne autour de la base de la fondation.

2. Calcul du frottement latéral L’effort limite mobilisable par frottement latéral QSL est calculé par la formule suivante : h

QSL  P. qs ( z ).dz 0

Avec : P : périmètre du pieu. ENIT |Stage ingénieur

52

Chapirte6: Fondations qs : frottement latéral unitaire limite à la cote z, déterminé en fonction de la valeur de la pression limite Pl(z), de la nature des terrains rencontrés, du type et des conditions d’exécution du pieu. Justifications : Les justifications requises consistent à vérifier que la charge axiale calculée en tête du pieu reste comprise entre les deux limites notées Qmin et Qmax. Etat limite ultime (ELU) : Combinaisons fondamentales : Qmax 

Ql 1.4

Qmin  

Qt 1.4

Combinaisons accidentelles : Ql 1.2

Qmax 

Qmin  

Qt 1.2

Etat limite de service (ELS) : Combinaisons quasi permanentes : Qmax 

Qc 1.4

Qmin = 0

Combinaisons rares : Qmax 

ENIT |Stage ingénieur

Qc 1.1

53

Chapirte6: Fondations Qmin  

Qtc 1.4

Avec : Ql : charge limite en compression. Qtl : charge limite en traction. Qc : charge de fluage en compression. Qtc : charge de fluage en traction. La charge limite en compression est déterminée par la formule suivante : Ql = Qp + Qs Avec : Qp : charge de pointe. Qs : charge de frottement latéral. La charge limite en traction est : Qtl = Qs La charge de fluage en compression peut être donnée par : 

Pour les fondations sans refoulement de sol : Qc = 0.5Qp + 0.7Qs



Pour les fondations avec refoulement de sol : Qc = 0.7Qp + 0.7Qs

La charge de fluage en traction est donnée par la formule suivante : C = 0.7Qs

V.

Dimensionnement et ferraillage de la semelle tête des pieux:

Chaque groupe de pieu sera joint par une semelle de liaison dont le rôle principal est la distribution des charges d’une façon équivalente entre les pieux. Pour une semelle qui

ENIT |Stage ingénieur

54

Chapirte6: Fondations repose sur deux pieux, on va utiliser à la méthode des bielles. On aura alors deux bielles symétriques dont l'angle d'inclinaison est θ. [4] les autres paramètres géométriques de la semelle sont définis par la figure suivante :

Figure 18 : Paramètres géométriques de la semelle sur deux pieux [4]

1. Choix des dimensions de la semelle 

Distance b' entre axes des pieux : b' ≥ 2,5 ∅ à 3 ∅ (∅ diamètre d'un pieu) (la semelle doit déborder largement du nu extérieur des pieux).



Hauteur:



Largeur

0 H=d+5cm

0

2. Compression des billes 

Vérification au niveau de la tête des pieux (section Bp) 1

1

0

avec 

Vérification au niveau de la base du poteau (section B) 0

ENIT |Stage ingénieur

55

Chapirte6: Fondations

3. Armatures a. Cas où la fissuration de la semelle est considérée comme peu préjudiciable Dans ce cas, on pose :

6

L'armature est constituée par un treillis soudé plié dans le sens de sa longueur de manière à constituer une succession de cadres fermés avec recouvrement des extrémités dans la partie inférieure de la semelle, tel que :  les fils horizontaux, reliant les cadres, espacés de e, représentent une section par face : 00

16

00

 les fils constituants les cadres, espacés de E, représentent une section par face : 01 16

Figure 19 : Ferraillage de la semelle

ENIT |Stage ingénieur

56

Chapirte6: Fondations A la partie inférieure, on complète la section Ats de tous les fils horizontaux du treillis adopté correspondant à la largeur de la semelle par un deuxième treillis (ou par des barres HA B500) représentant sur cette même largeur une section :

Les fils de ce deuxième treillis (ou les barres HA B500) doivent être totalement ancrés à partir du nu intérieur des pieux et, à la partie supérieure, on complète la section Ats' des fils horizontaux du treillis adopté correspondant à la largeur de la semelle par un deuxième treillis (ou par des barres HA B500) représentant sur cette même largeur une section :

10 Il est bon de prévoir quelques épingles reliant les nappes des deux faces opposées.

b. Cas où la fissuration de la semelle est considérée comme préjudiciable ou très préjudiciable Dans ce cas, les formules ci-dessus sont applicables, après avoir majoré Ao de :  10% pour une fissuration préjudiciable;  50% pour une fissuration très préjudiciable.

ENIT |Stage ingénieur

57

Conclusion générale

Conclusion Générale

Lors de ce stage, j'ai pu modélisé et dimensionné un immeuble R+1 (un sous-sol, un rez de chaussé et un étage) situé aux berges du lac de Tunis. Dans un premier lieu, j’ai réalisé les plans de coffrage des différents étages de l’immeuble à l’aide du logiciel AUTOCAD, tout en respectant les contraintes architecturales et les règles d'art de la construction. C'est ainsi que j’ai constaté que la conception est une étape de travail importante qui nécessite un choix judicieux des éléments de structure et la prise en compte non seulement des contraintes précédemment mentionnées mais aussi des difficultés de réalisation sur chantier, sans oublier une certaine réflexion à propos de l'économie que présente la structure conçue. Ensuite j’ai entamé la partie de calcul en commençant par la modélisation et le dimensionnement de la structure qui ont été menés principalement à l’aide du logiciel ARCHE. J’ai également vérifié par un calcul manuel quelques éléments de la structure tels qu’une poutre continue, un poteau...

ENIT |Stage ingénieur

58

Références bibliographiques

[1] EAN PERCHAT, JEAN ROUX : 2002, pratique du B.A.E.L, édition Eyrolles. [2] H. THONIER : conception et calcul des structures bâtiments (tome 4),edition Presse de l’école national des ponts et chaussés. [3] JEAN PERCHAT : techniques de l’Ingénieur, traité Construction, Béton armé. Règles BAEL, Établissement des projets. [4] Manai WAEL : 2015, projet de fin d’études : Etude de structure et fondations profondes d’un bâtiment (2SS+ RDC+6 étages) à usage de bureaux sis au jardin de Carthage de Tunis, ENIT. [5] Mohamed Yecin SANAI : 2007, projet de fin d’études : étude de la structure en béton armé d'un immeuble, ENIT. [6] Racem DAMMAK : 2015, stage ingénieur : Dimensionnement et conception d'un bâtiment R+4 à usages commerciales et d'habitation, ENIT. [7] Rapport d'interprétation : 2013, Campagne géotechnique, GEOCONSEIL.

ENIT |Stage ingénieur

59

Annexe

ENIT |Stage ingénieur

60

Partie A. : Les plans d'architecture et les plans de coffrage

ENIT |Stage ingénieur

61

Partie B. : Résultats de la compagne géotechnique

ENIT |Stage ingénieur

62

Partie C. : Les différents étages sur ARCHE 1er étage

RDC

ENIT |Stage ingénieur

63

Sous sol

Fondation

ENIT |Stage ingénieur

64

Partie D. : Ferraillage de quelques poutres du 1er étage C1.1

ENIT |Stage ingénieur

65

C1.2

C1.3

ENIT |Stage ingénieur

66

C1.4

C1.5

ENIT |Stage ingénieur

67

C1.6

C2.1

ENIT |Stage ingénieur

68

C2.2

C2.3

ENIT |Stage ingénieur

69

C3

C4

ENIT |Stage ingénieur

70

C5

C6.1

ENIT |Stage ingénieur

71

C6.2

C7.1

ENIT |Stage ingénieur

72

C7.2

C8.1

ENIT |Stage ingénieur

73

C8.2

C8.3

ENIT |Stage ingénieur

74

C9.1

C9.2

ENIT |Stage ingénieur

75

C9.3

C9.4

ENIT |Stage ingénieur

76

C9.5

C9.6

ENIT |Stage ingénieur

77

C9.7

C11

ENIT |Stage ingénieur

78

C12

ENIT |Stage ingénieur

79

C34.1

C34.2

ENIT |Stage ingénieur

80

C34.3

ENIT |Stage ingénieur

81

Partie E. : Ferraillage des poteaux

ENIT |Stage ingénieur

82