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Année Universitaire 2015/2016 Dimensionnement d’une structure en béton armé : A

Année Universitaire 2015/2016 Dimensionnement d’une structure en béton armé : Analyse sismique et Renforcement par fibre de Carbone Encadrant universitaire : Pr. KISSI Benaissa Pr. MRANI Ibrahim Encadrant industriel : M.NQAIRI Redouane Mémoire Présenté en vue d’obtenir Le Diplôme de Master En Mécanique,Génie Civil et Energétique Par : NADIRI Abdellah RIYAD Yahya UNIVERSITE CHOUAIB DOUKALI FACULTE DES SCIENCES EL JADIDA MAROC DEPARTEMENT DE PHY Période de stage : du 15 février au 15 juin. Lieu de stage :Bureau de control :RISK CONTROL Master MGCE Juillet 2015 Page 2 Rapport de Stage de Recherche Avant tout développement sur cette expérience professionnelle, Nous tenons à exprimer nos vifs et sincères remerciements à toute personne ayant contribué, de près ou de loin, à la concrétisation et au bon déroulement de ce stage. En premier lieu, nous tenons à remercier le bureau de contrôle RISK CONTROL qui est représenté par son directeur Monsieur NQAIRI Redouane, qui nous a accueilli durant toute la période du stage, et nous a beaucoup soutenu et accompagné durant la réalisation de notre projet de fin d’études. Nous tenons aussi à remercier Monsieur ANOUA Mohammed, Responsable du Master Mécanique, Génie Civil et Energétique, pour ses précieux conseils et directives durant ces années d’études. Nos profonds remerciements vont à nos encadrants KISSI Benaissa professeur à l’ENSAM Casablanca et Mr. MRANI Ibrahim chef département de physique à Faculté des sciences El Jadida, pour nous avoir suivis durant notre stage. Nos remerciements aussi s’adressent à nos enseignants pour leurs contributions à notre formation et pour la disponibilité dont ils ont fait preuve. Je tiens à remercier tout particulièrement et à témoigner toute ma reconnaissance à tous les employés, pour l’expérience enrichissante et pleine d’intérêt qu’elles nous ont fait vivre durant ce stage. Merci infiniment Remerciements Master MGCE Juillet 2015 Page 3 Rapport de Stage de Recherche Ce Rapport a pour objectif de mettre en évidence les différentes étapes de calculs et de vérification de toute la structure suivant les règles techniques de conception et de calcul présentés dans le BAEL 91 révisé en 99. La première partie traite la phase de conception où nous avons essayé de proposer une répartition efficace des différents éléments de béton armé de bâtiment ainsi que leurs dimensions respectives (section d'acier et de béton) pour assurer une bonne transmission au sol des différentes sollicitations que l'ouvrage aura à supporter durant son utilisation. En deuxième lieu nous traitons le calcul des éléments de la structure. C’est la phase de la validation de pré-dimensionnement des éléments en béton armé tels que les poteaux et les poutres. Un rappel de cours ainsi que la méthode utilisée dans le dimensionnement … sont prévus dans cette partie, en guise de bonne compréhension nous allons citer un cas pratique pour chaque élément de la structure pour éclaircir la méthode de calcul. Ensuite nous passerons à l’analyse sismique de la structure. Dans cette partie la modélisation réalisée à l’aide du code de calcul ROBOT, qui est un code de calcul industriel aux éléments finis intégrant un module d’analyse modale a permis l’évaluation du comportement de la structure vis- à-vis les charges accidentelles. Ce logiciel nous permettra la détermination des caractéristiques dynamiques de la structure et le calcul des efforts internes qui sollicitent chaque élément de la structure. Les efforts engendrés dans le bâtiment, sont ensuite utilisés pour ferrailler les éléments résistants suivant les combinaisons et les dispositions constructives exigées par la réglementation marocaine dans le domaine du bâtiment à savoir les Règles Parasismiques Marocaines (RPS200). Enfin il nous a été opportun d’établir une étude de renforcement de la structure, tout en citant la problématique, les différents travaux de renforcement, les types de fibre utilisés, le comportement du béton armé renforcé, ainsi qu’un modèle de calcul afin de déterminer la section de fibre de carbone nécessaire pour que notre élément étudié puisse supporter la charge considérée. Mots clés : Béton armé, dimensionnement, analyse sismique, fatigue, fibre de carbone, Robot. Résumé : Master MGCE Juillet 2015 Page 4 Rapport de Stage de Recherche TABLES DES MATIERES Remerciements .......................................................................................................................... 2 CHAPITRE 1 ............................................................................................................................... 12 1. Contexte de projet ..................................................................................................... 13 a. Le projet ............................................................................................. 13 b. Matériaux structuraux........................................................................ 13 c. Structures de bâtiment ...................................................................... 13 d. Notions de base .................................................................................. 15 e. Cas de charge ..................................................................................... 15 2. Caractéristique des matériaux ................................................................................... 16 a. Béton .................................................................................................. 16 b. Acier : .................................................................................................. 17 c. Le comportement au feu du béton .................................................... 18 CHAPITRE 2 ............................................................................................................................... 19 1. Pré-dimensionnement ............................................................................................... 20 a. Conception ......................................................................................... 20 b. Le système porteur ............................................................................ 20 c. Pré-dimensionnement ....................................................................... 20 2. Etablissement du plan de coffrage ............................................................................ 21 CHAPITRE 3 ............................................................................................................................... 23 1. Descente de charges : ................................................................................................ 24 a. Principe : ............................................................................................. 24 b. Transmission des charges verticales : ................................................ 26 c. Surfaces d’influence : ......................................................................... 26 2. Les éléments principaux : .......................................................................................... 27 a. Planchers ............................................................................................ 27 Master MGCE Juillet 2015 Page 5 Rapport de Stage de Recherche b. Poutres ............................................................................................... 29 c. Poteaux ............................................................................................... 35 d. Fondation ........................................................................................... 38 3. Les éléments secondaires : ........................................................................................ 42 a. Balcon ................................................................................................. 42 b. Escalier ............................................................................................... 43 CHAPITRE 4 ............................................................................................................................... 46 1. Présentation de règlement parasismique RPS2000 .................................................. 47 a. Objectif de règlement RPS2000 ......................................................... 47 b. Domaine d’application ....................................................................... 47 c. Comportement des bâtiments vis-à-vis de l’action sismique ............ 47 2. Les variantes de contreventement en génie parasismique ....................................... 48 a. Système de portiques ......................................................................... 48 b. Système de refends ............................................................................ 48 c. Système mixte refends-portiques ...................................................... 48 3. Méthodes de calcul sismique selon RPS2000 ............................................................ 49 a. Méthode statique équivalent............................................................. 49 b. Méthode dynamique .......................................................................... 51 4. Résultat d’Analyse sismique de notre villa ................................................................ 52 a. Données : Géométrie et charge verticale .......................................... 52 b. Paramètres et données sismiques [2] : .............................................. 52 c. Analyse sismique ................................................................................ 53 5. Vérification de la structure et de la fonctionnalité ................................................... 54 a. Principe ............................................................................................... 54 b. Comparaison avec les résultats du logiciel ROBOT ............................ 55 6. Méthode dynamique avec logiciel ROBOT ................................................................ 56 a. Modélisation de la structure .............................................................. 56 b. Hypothèses de calcul sismique .......................................................... 56 c. Modèle sur ROBOT ............................................................................. 57 Master MGCE Juillet 2015 Page 6 Rapport de Stage de Recherche d. Résultats de l’analyse modale ............................................................ 57 e. Vérification de la structure au séisme ............................................... 58 CHAPITRE 5 ............................................................................................................................... 60 1. Problématique ........................................................................................................... 61 2. Généralités sur le renforcement de structure en béton armé .................................. 61 a. Historique : ......................................................................................... 61 b. Utilisation dans le Génie Civil ............................................................. 62 3. Méthode de dimensionnement des renforts : .......................................................... 65 a. Eléments verticaux : ........................................................................... 65 b. Les éléments horizontaux : ................................................................ 68 4. Application : ............................................................................................................... 71 a. Exemple de renforcement des éléments verticaux (poteau P1) ....... 71 b. Exemple de renforcement des éléments horizontaux (poutre N4) ... 72 Conclusion générale ................................................................................................................. 76 Références Bibliographiques ................................................................................................... 77 Les Annexes : ............................................................................................................................ 78 Master MGCE Juillet 2015 Page 7 Rapport de Stage de Recherche Liste des tableaux Tableau 1 : Les différents types d’acier [1] ......................................................................................... 17 Tableau 2: Charge permanentes des matériaux de construction ...................................................... 24 Tableau 3 : Charges permanentes des plancher creux ....................................................................... 25 Tableau 4 : Charges d’exploitations .................................................................................................... 26 Tableau 5: formules de calcul des poteaux ........................................................................................ 36 Tableau 6 : Chargements des fondations ........................................................................................... 40 Tableau 7 : Les dimensions de la structure ......................................................................................... 51 Tableau 8 : Vérification de la stabilité au déplacement [2]. .............................................................. 54 Tableau 9 : Déformation en fonction des niveaux .............................................................................. 55 Tableau 10 : Déplacement des étages calculés par ROBOT ................................................................ 56 Tableau 11 : Déplacements des étages calculés manuellement ......................................................... 56 Tableau 12 : Coefficient de comportement ........................................................................................ 56 Tableau 13 : Résultats de l’analyse modale ........................................................................................ 57 Tableau 14 : Déplacements latéral au sommet .................................................................................. 58 Tableau 15 : Présentation des sollicitations dans les 3 types de dalles étudiées (Source : COURBON) ............................................................................................................................................................. 69 Master MGCE Juillet 2015 Page 8 Rapport de Stage de Recherche Liste des figures Figure 1 : Vue en 3D du projet ............................................................................................................ 13 Figure 2 : Plan de situation.................................................................................................................. 13 Figure 3 : Les cloisons .......................................................................................................................... 13 Figure 4 : Dalle pleine .......................................................................................................................... 14 Figure 5 : Les escaliers ......................................................................................................................... 14 Figure 6 : Les longrines ........................................................................................................................ 14 Figure 7 : Les planchers ....................................................................................................................... 14 Figure 8 : Poutrelle .............................................................................................................................. 14 Figure 9 : Radier .................................................................................................................................. 14 Figure 10 : Voiles ................................................................................................................................. 14 Figure 11 : Le diagramme contrainte –déformation BAEL 91 [1] ....................................................... 18 Figure 12 : Diminution de la résistance à la compression du béton [4] ............................................. 18 Figure 13 : Plan d’architecture ............................................................................................................ 22 Figure 14 : Plan de coffrage ................................................................................................................ 22 Figure 15 : Composantes d’un plancher à corps creux ....................................................................... 25 Figure 16 : Surface d’influence sur une poutre .................................................................................. 27 Figure 17 : Un réseau porteur horizontal constitué de poutre, poutrelles et chevêtre ..................... 28 Figure 18: Plancher à corps creux ....................................................................................................... 28 Figure 19 : Abaque de flexion simple ELS ........................................................................................... 32 Figure 20: Poutre avec appui simple ................................................................................................... 33 Figure 21 : Poutre N1 .......................................................................................................................... 33 Figure 22:Schéma de ferraillage de la poutre N1 ............................................................................... 34 uploads/Ingenierie_Lourd/ exemple-rapport-dimensionnement-pdf.pdf