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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSITE MOHAMED KHIDER-BISKRA Faculté des Sciences et de Technologie Département de Génie Civil et d’Hydraulique MÉMOIRE DE MASTER EN GENIE CIVIL Spécialité : GÉNIE CIVIL Option : Conception et Calcul des Structures Etudiant : Encadreur : Ø TOUATI BRAHIM Imad Ø BOUALAG Yacine Promotion Juin 2012 Présentation du logiciel ETABS (à travers ses menus, ses documents et des exemples d’application) et analyse de sa compatibilité avec les DTR algériens Ø BITAM Mohamed Mehdi Ø ZATAR Abdallah Remerciements A titre personnel, je remercie dieu tout puissant Je remercie Mes Encadreurs de PFE BITAM Mohamed Mehdi & ZATAR Abdallah, pour m’avoir toujours très bien encadré tout au long de mon PFE et de m’avoir toujours donné de très bons conseils dans le déroulement de mes démarches. ET tous ceux qui nous tendu leurs bras d’aide pour réaliser ce modeste travail Tous les enseignants de l’institut de Génie Civil de l’université de BISKRA qui ont contribué à notre formation Je remercie tous ceux qui n’ont pas hésité à nous aider TOUATI BRAHIM IMAD BOUALAG YACINE DEDICACES Je dédié ce lapidaire travail à Mes très chers parents qui m’ont guidé durant les moments les plus pénibles de ce long chemin, ma mère qui a été à mes côtés et ma soutenu durant toute ma vie, et mon père qui a sacrifié toute sa vie afin de me voir devenir ce que je suis, merci mes parents que dieu les protèges contre tout mal. À mes très chers frères et sœurs MOHAMED, MANEL, MOUNA, HAMIDA, SAMAH et ANOUAR. À toute ma famille sans exception. À tous mes amis et mes collègues. En fin, je remercie mon ami et binôme YACINE qui a contribué à la réalisation de ce modeste travail. IMAD Dédicace A mes parents avec toute ma gratitude de toutes ces années de sacrifices et d’encouragement A mes frères et sœurs A mes amis RAMZI, ABDERRAZAK, NACER A ma chère tente Saïda et son fils Aux fils de mon oncle A mon binôme IMAD A tous mes amis et à tous ceux qui m’ont aidé de proche ou de loin je dédie ce modeste travail. YACINE Sommaire Introduction générale ................................................................................................................ 01 Chapitre I : Présentation du logiciel ETABS. 1. Introduction ........................................................................................................................ .03 2. Bref historique ................................................................................................................................ 03 3. Notes préliminaires pour l’utilisateur .......................................................................................... 04 3.1. Aspects informatiques .......................................................................................................... 04 3.2. Aspects liés aux méthodes d’analyses appliquées ....................................................... 05 3.3 Système de coordonnées ............................................................................................... 05 a / Le système global ................................................................................................ 05 b / Le système local .................................................................................................. 06 b.1 Cas des éléments verticaux (poteaux) .......................................................... 06 b.2 Cas des éléments horizontaux (poutres) ....................................................... 06 3.4 Unités ...................................................................................................................................... 06 4. MENUS D’ETABS ........................................................................................................................ 07 4.1 MENU « File» .............................................................................................................. 07 4.1.1 L’option New Model de définition d’un nouveau modèle ...................................... 07 4.1.2 Importation et exportation des fichiers .................................................................... 08 4.2 MENU « Edit » .................................................................................................................. 09 4.2.1 L’option « Replicate » de génération d’éléments ...................................................... 09 4.2.2L’option Edit Story Data>Insert Story pour l’insertion automatique d’un Etage ..... 09 4.2.3 L’option « Move Points/Lines/Areas » de déplacement ............................................... 10 4.2.4 L’option « Mesh Area » de subdiviser des éléments Shell) ...................................... 10 4.2.5 L’option « Devide Line » de subdivision des éléments Frame ................................. 10 4.3 MENU « Define » de saisie des données ........................................................................ 11 4.3.1 L’option Material Properties de définition des propriétés des matériaux ................ 11 4.3.2 l’option « Frames Sections » Définition des Sections des éléments structuraux ..... 12 4.3.3 L’option “Wall/Slab/Deck Sections” ...................................................................... 14 4.3.4 L’option « Static Load Cases » pour la définition des cas de charges ..................... 14 4.3.5 L’option « Response Spectrum Function » pour l’usage de spectre deRéponse ...... 15 4.3.6 L’option « Load Combinations » des combinaison de charges ............................... 16 4.3.7 Mass Source .............................................................................................................. 16 4.4 MENU « Assign » ........................................................................................................... 17 4.4.1 Joint/Point (Nœuds) .................................................................................................. 17 4.4.1.1 Restraints (Conditions aux appuis) ................................................................... 17 4.4.1.2 Appuis élastiques « Point Springs » ....................................................................... 18 4.4.2 L’option « Frame/Line » .................................................................................................... 18 4.4.2.1 Frame Sections .................................................................................................. 18 4.4.2.2 Libération des extrémités des éléments « Frame Release/Partial Fixity » ........ 18 4.4.3 Elément coque/aire « Shell/Area » ............................................................................ 19 4.4.4 L’option « Joint/Point loads » Forces ou déplacements appliquées aux nœud ........ 19 4.4.5 Charges appliquées sur les éléments Frame « Frame/Line Loads » .......................... 20 4.4.6 Charges surfaciques (Shell/Area Loads) .................................................................... 21 4.5 MENU d’analyse « Analyze » ........................................................................................ 21 4.5.1 Ensemble des Options d’Analyse (Set Analysis Options) ......................................... 21 4.5.2 Contrôle du modèle (Check Model) ........................................................................... 22 4.5.3 L’Exécution de l’analyse (Run Analysis) ................................................................... 23 5. DOMAINE D’APPLICATION ET FONCTIONNALITES ..................................................... 24 5.1 Domaine d’application ........................................................................................................... 24 5.2 FONCTIONNALITES ................................................................................................. 29 1. Analyse statique .......................................................................................................... 29 2. Analyse dynamique ..................................................................................................... 29 3. Dimensionnement des éléments porteurs principaux ..................................................... 30 6. Conclusion ........................................................................................................................... 30 Chapitre II : Exemple de modélisation par ETABS Introduction ...................................................................................................................... 31 EXEMPLE N°1 : PORTIQUE AUTOSTABLE EN B.A EN R+2 ...................................... 32 1.Initialisation du modèle ........................................................................................................ 34 2.Définition des paramètres du modèle ................................................................................... 35 3.Assigner les conditions aux appuis et les diaphragmes ........................................................ 40 4.Dessin du modèle .............................................................................................................. 41 5. Analyser la structure .......................................................................................................... 42 6.Visualisation et Exploitation des Résultats .......................................................................... 43 6.1 Visualisation des fichiers texte de résultats .......................................................... 43 6.2 Résultats sur Fichiers texte………………………………………………………...44 6.3 Visualisation des résultats graphique à l'écran ....................................................... 45 7 Démarrage d'une Autre Analyse .......................................................................................... 48 Exemple 2 : Etude statique d’un portique métallique A .................................................... 49 Exemple 3 : Etude statique d’un portique en béton armé ................................................. 53 Exemple 4 : Etude statique d’un portique métallique B ..................................................... 53 Commentaire .......................................................................................................................... 54 Chapitre III : Méthodes d’analyse statique et dynamique d’ETABS 1. INTRODUCTION ................................................................................................................ 55 2. METHODES D’ANALYSE STATIQUE D’ETABS ......................................................... 56 2.1. Analyse Statique Linéaire (Linear Static Analysis) ...................................................... 56 2.1.1 Texte traduit du manuel d’ETABS .................................................................... 56 2.1.2 Définition de la Technique ................................................................................ 56 2.2 Analyse P-Delta initiale (Initial P-Delta Analysis) ....................................................... 57 2.2.1 Texte du manuel d’ETAB .......................................................................................... 57 2.2.2 Définition de la Technique ................................................................................. 58 2. 3 Analyse Statique non Linéaire (Nonlinear Static Analysis) .......................................... 59 2.3.1 Texte traduit du manuel d’ETABS ..................................................................... 59 2.3.2 Définition de la Technique ................................................................................. 59 3. METHODES D’ANALYSE DYNAMIQUE D’ETABS ..................................................... 60 3.1 Analyse Modale (Modal Analysis) ........................................................................................ 60 3.1.1 Texte traduit du manuel d’ETABS ............................................................................ 60 3.1.2 Définition de la méthode d’analyse modale…………………………………………61 3.1.3 Définition de la technique d’analyse par vecteurs propres (Eigenvector Analysis) ...... 61 3.1.4 Définition de la technique d’analyse par vecteurs de Ritz (Ritz-Vector Analysis)....61 3.2 Analyse par Spectre de Réponse (Response Spectrum Analysis)……………………...62 3.2.1 Texte traduit du Manuel d’ETABS…………………………………………………62 Temps de l’analyse biographique…………………………………………………………….63 Définition de la méthode d’analyse spectrale………………………………………………...64 4. COMMENTAIRES SUR L’APPLICATION DE CES METHODES AVEC ETABS……65 Chapitre IV : ETABS et DTR Algériens 1. INTRODUCTION…………………………………………………………………………...66 2. Normes et Règlements de Conception et calcul……………………………..............68 2.1 Principes de la réglementation algérienne…………………………………68 2.1. Les réglementations techniques……………………………………………………….....68 3. Les DTU et DTR……………………………………………………………..70 3.1. Les documents techniques unifiés DTU………………………………………………70 3.2. Les documents techniques réglementaires DTR………………………………………70 4. Les Documents normatifs pour la conception des structures des bâtiments……………….71 4.1 Introduction…………………………………………………………………………….71 4.2 Les normes relatives aux matériaux et produits …………………………………………………………71 4.3 Les normes relatives aux actions ……………………………………………………....71 4.3.1Les charges permanentes…………………………………………………………...72 4.3.2 Les charges d'exploitation ………………………………………………………………………………………………72 4.3.3 Les charges climatiques - la neige et le vent ……………………………………....72 4.4 Aperçu sur les règles RPA99 version 2003…………………………………………………….73 Commentaire et recommandations………………………………………………………...75 Conclusion générale………………………………………………………………………………………………………………………77 BIBLIOGRAPHIE ﻣﻠﺨﺺ ﻋﺮف اﻟﺘﻤﺜﯿﻞ اﻟﺮﻗﻤﻲ ﻓﻲ ﺣﺴﺎب اﻟﮭﯿﺎﻛﻞ ﻋﺪة ﺗﻄﻮرات ﻓﻲ اﻟﺴﻨﻮات اﻷﺧﯿﺮة و ھﺬا راﺟﻊ إﻟﻰ اﻟﺘﻘﺪم اﻟﻜﺒﯿﺮ ﻓﻲ ﻃﺮق اﻟﺤﺴﺎب اﻟﻌﻠﻤﯿﺔ ، ﺑﺎﻹﺿﺎﻓﺔ إﻟﻰ ﺗﻄﻮر أﺟﮭﺰة اﻟﺤﺎﺳﻮب ﻓﻲ ﻣﺎ ﯾﺨﺺ ﺳﺮﻋﺔ ﻣﻌﺎﻟﺠﺔ اﻟﻤﻌﻄﯿﺎت و أﯾﻀﺎ ﺟﻮدة اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ اﻟﻤﺘﺤﺼﻞ ﻋﻠﯿﮭﺎ. ﻧﺘﻮﻓﺮ ﺣﺎﻟﯿﺎ ﻋﻠﻰ ﻣﺠﻤﻮﻋﺔ ﻣﻦ اﻟﺒﺮا ﻣﺞ اﻟﻤﻌﻠﻮﻣﺎﺗﯿﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﺸﻜﻞ ﺣﻠﯿﻒ ﻓﻲ ﻣﺎ ﯾﺘﻌﻠﻖ ﺑﺎﻟﺤﺴﺎب و اﻟﺘﺼﻤﯿﻢ اﻟﻤﺜﺎﻟﻲ ﻟﻠﻤﻨﺸﺌﺎت اﻟﺨﺎﺿﻌﺔ ﻟﻤﺠﻤﻮﻋﺔ ﻣﻦ اﻟﻘﻮاﻋﺪ و اﻟﻤﻌﺎﯾﯿﺮ ، ﻣﻦ ﺑﯿﻦ ھﺬه اﻟﺒﺮاﻣﺞ ، ﻧﺠﺪ اﯾﺘﺎﺑﺲ ﻛﻮاﺣﺪ ﻣﻦ اﻟﺒﺮاﻣﺞ اﻟﻤﻘﺘﺮﺣﺔ. ﻣﻦ ﺧﻼل ھﺎﺗﮫ اﻟﻤﺬﻛﺮة ﺣﺎوﻟﻨﺎ ﺗﻘﺪﯾﻢ ﻗﺮاءة ﻓﻲ ﻃﺮق اﻟﺘﺤﻠﯿﻞ و ﺣﺴﺎب أﺑﻌﺎد اﻟﻤﻘﺎﻃﻊ اﻟﺒﻨﺎﯾﺎت اﻟﻤﻘﺘﺮﺣﺔ .ﻣﻦ ﻗﺒﻞ ھﺬا اﻟﺒﺮﻧﺎﻣﺞ. ﺑﺎﻹﺿﺎﻓﺔ إﻟﻰ دراﺳﺔ ﺗﻮاﻓﻘﮫ ﻣﻊ اﻟﻮﺛﺎﺋﻖ اﻟﺘﻘﻨﯿﺔ اﻟﻨﻈﺎﻣﯿﺔ اﻟﻤﻌﻤﻮل ﺑﮭﺎ ﻓﻲ اﻟﺠﺰاﺋﺮ : اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﯿﺔ اﯾﺘﺎﺑﺲ ، اﻟﺘﺼﻤﯿﻢ ﺑﻮاﺳﻄﺔ اﻟﺤﺎﺳﻮب ، ﺑﻨﺎﯾﺔ ، ﻣﻨﺸﺎة ، اﻟﺘﺤﻠﯿﻞ اﻟﺴﺘﺎﺗﯿﻜﻲ ، اﻟﺘﺤﻠﯿﻞ اﻟﺪﯾﻨﺎﻣﯿﻜﻲ ، ﺣﺴﺎب أﺑﻌﺎد اﻟﻤﻘﺎﻃﻊ Résumé La simulation numérique dans le domaine du calcul des structures a connu de nombreuses évolutions durant ces dernières années grâce au progrès du calcul scientifique, au développement des ordinateurs et à leur croissance tant dans leur vitesse de traitement que dans la qualité d'informations gérées. On dispose actuellement d’une large gamme de logiciels supportés par des outils informatiques, qui constituent des alliés précieux pour le calcul et la conception optimale des structures dans le respect des règlementations techniques et normes de la construction, parmi ces logiciels le code de calcul ETABS est utilisé pour l’aide à la conception des structures de bâtiments. Dans ce présent mémoire, nous avons essayé de faire une lecture dans les méthodes d’analyse et de Dimensionnement des Structures de bâtiments traitées par le logiciel ETABS. En outre, l’étude de la compatibilité de cet outil informatique avec les documents techniques réglementaires algériens, connus sous le terme « DTR », uploads/Geographie/ memoire-de-master-en-genie-civil.pdf