Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Projet de Fin d’Etudes 2013 Spécialité Génie Civil Etude statique et dynamique

Projet de Fin d’Etudes 2013 Spécialité Génie Civil Etude statique et dynamique de l’Equinoxe - ZAC Etoile à Strasbourg Auteur : VILLEPINTE Jérémy Elève ingénieur de 5ème année, INSA de Strasbourg Tuteur Entreprise : GANGLOFF Antoine-Xavier Ingénieur Structures, HN Ingénierie Tuteur INSA Strasbourg : KOVAL Georg Maître de conférences, INSA de Strasbourg Année universitaire : Date de dépôt : 2012 / 2013 7 juin 2013 2 Remerciements Je tiens à remercier M. Minh-Tri NGUYEN, Président, et Mme Nadine HATTERER, Directrice Administratif, pour m’avoir intégré au sein du bureau d’études HN Ingénierie et proposé ce projet enrichissant. Mes remerciements s’adressent plus particulièrement à Antoine-Xavier GANGLOFF, Ingénieur Structures, pour ses précieux conseils et avoir pris le temps de répondre à mes questions. Je remercie également toute l’équipe d’ingénieurs et de projeteurs pour leur accueil chaleureux et avoir partagé leur expérience avec moi. Mes remerciements s’adressent à M. Georg KOVAL, Maître de conférences à l’INSA de Strasbourg, pour m’avoir conseillé et accompagné au cours de mon projet. 3 Résumé Ce Projet de Fin d’Etudes au sein du bureau d’études HN Ingénierie porte sur l’étude de l’Equinoxe, un immeuble en béton armé de dix étages se situant à Strasbourg. Cet immeuble d’habitation équipé d’un parking souterrain et accueillant des commerces au rez-de-chaussée est en zone sismique modérée. C’est pourquoi celui-ci fait l’objet d’une étude dynamique. Le projet a consisté à modéliser le bâtiment aux éléments finis avec des appuis élastiques pour prendre en compte l’interaction sol structure. Les résultats de l’analyse modale et du calcul sismique ont permis de vérifier les déplacements maximaux et les fondations ainsi que de dimensionner les voiles de contreventement des deux premiers étages. Mots clés : Béton armé, éléments finis, analyse modale sismique, fondations, contreventement Abstract : This final year project took place on the engineering office ‘‘HN Ingénierie’’ and dealt with the study of the Equinoxe, a reinforced concrete building located in Strasbourg. This residential building, composed by ten floors, an underground parking and commercial facilities at the ground floor is located in a moderate seismic area, which demands a dynamical analysis. Elastic springs were adopted to describe the soil-structure interaction in a finite element model of the building. The modal analysis and seismic calculation provided results that were used to verify the extreme displacements of the structure and to design foundations and the reinforced concrete walls according to French standards. Keywords : Reinforced concrete, finite element, modal and seismic analysis, foundations, wind bracing 4 Sommaire Remerciements .................................................................................................................... 2 Résumé ............................................................................................................................... 3 Sommaire ............................................................................................................................ 4 Liste des figures ................................................................................................................... 6 Liste des tableaux ................................................................................................................ 7 Introduction .......................................................................................................................... 8 1 Présentation de HN Ingénierie ...................................................................................... 9 1.1 Historique ............................................................................................................... 9 1.2 Principales données ............................................................................................... 9 2 Présentation du projet ................................................................................................. 11 2.1 Le projet ................................................................................................................ 11 2.2 Acteurs ................................................................................................................. 11 2.3 Planning du projet ‘‘Equinoxe’’ .............................................................................. 12 2.4 Etude géotechnique .............................................................................................. 13 2.5 Réglementation ..................................................................................................... 15 3 Contreventement : analyse et régularité ..................................................................... 16 3.1 Système de contreventement ............................................................................... 16 3.2 Critères de régularité ............................................................................................ 17 4 Modélisation ............................................................................................................... 22 4.1 Charges prises en compte .................................................................................... 22 4.2 Analyse de la structure ......................................................................................... 23 4.3 Modélisation du bâtiment et descente de charges ................................................ 24 4.4 Modélisation du sol ............................................................................................... 27 5 Analyse modale .......................................................................................................... 32 5.1 Principe ................................................................................................................. 32 5.2 Modes propres ...................................................................................................... 33 5.3 Combinaison des réponses modales .................................................................... 37 6 Calcul sismique........................................................................................................... 38 6.4 Combinaison des actions sismiques ..................................................................... 43 6.5 Combinaison des actions ...................................................................................... 45 6.6 Vérifications .......................................................................................................... 45 5 7 Vérification des fondations superficielles .................................................................... 51 7.1 Capacité portante et contrainte au sol .................................................................. 51 7.2 Résultats et interprétation ..................................................................................... 52 8 Ferraillage des voiles de contreventement ................................................................. 53 8.1 Généralités ........................................................................................................... 53 8.2 Armatures de flexion ............................................................................................. 53 8.3 Vérification de cisaillement ................................................................................... 54 8.4 Vérification de non glissement .............................................................................. 55 8.5 Synthèse et résultats ............................................................................................ 55 9 Ferraillage du plancher reprenant l’attique ................................................................. 57 9.1 Principe ................................................................................................................. 57 9.2 Résultats et ratios d’armatures ............................................................................. 58 10 Prédimensionnement des poutres ........................................................................... 59 10.1 Principe ............................................................................................................. 59 10.2 Résultats ........................................................................................................... 60 Conclusion ......................................................................................................................... 61 Bibliographie et Webographie ............................................................................................ 62 Annexes séparées : Annexe 1 : Etude des critères de régularité Annexe 2 : Structures Annexe 3 : Descente de charges Annexe 4 : Comparaison des réactions d’appuis en fonction des raideurs Annexe 5 : Influence du séisme vertical Annexe 6 : Action sismique - méthode simplifiée Annexe 7 : Plan de fondations Annexe 8 : Ferraillage des voiles de contreventement Annexe 9 : Plans de ferraillage du plancher haut du R+5 Annexe 10 : Prédimensionnement des poutres 6 Liste des figures Figure 1 : Références du bureau d'études (2)...................................................................... 9 Figure 2 : Organigramme de HN Ingénierie ....................................................................... 10 Figure 3 : Plan de situation (4) ........................................................................................... 11 Figure 4 : Plan de masse des projets Nova/Equinoxe ....................................................... 12 Figure 5 : Coupe des trois sondages effectués .................................................................. 13 Figure 6 : Coupe type sur le bâtiment ................................................................................ 14 Figure 7 : Principe de la vibroflotation (5) .......................................................................... 14 Figure 8 : Principaux voiles de contreventement (R+1) et joint de dilatation (JD) .............. 16 Figure 9 : Contreventement des duplex (R+7) ................................................................... 17 Figure 10 : Critères de régularité en plan (b à d) (8) .......................................................... 18 Figure 11 : Critères de régularité verticale (c à d) (8) ........................................................ 18 Figure 12 : Excentrement des voiles de contreventement suivant y .................................. 20 Figure 13 : Couplage au sous-sol et schéma d’une transparence sismique (8) ................. 21 Figure 14 : Aperçu du plan structure du sous-sol .............................................................. 24 Figure 15 : Modélisation 3D (façade sud/ouest) et attique (façade nord/ouest) ................. 24 Figure 16 : Descente de charges traditionnelles et aux éléments finis .............................. 25 Figure 17 : Modélisations du sol possibles ........................................................................ 27 Figure 18 : Coefficient de forme β (12) ............................................................................... 28 Figure 19 : Modèle brochette (12) ...................................................................................... 32 Figure 20 : Procédure de recherche des modes propres ................................................... 33 Figure 21 : Mode principal, translation suivant y ................................................................ 35 Figure 22 : Deuxième mode, translation suivant x ............................................................. 35 Figure 23 : Troisième mode, mode de torsion ................................................................... 35 Figure 24 : Coefficients de corrélation des fréquences en fonction de l'amortissement ..... 37 Figure 25 : Zonage sismique (13) ...................................................................................... 38 Figure 26 : Influence de l'amortissement sur les oscillations (x) et sur la réponse Re d'un bâtiment (12) ...................................................................................................................... 39 Figure 27 : Energie élastique (a) et énergie absorbée dans le domaine plastique (b) (12) 40 Figure 28 : Diagramme force / déformation (12) ................................................................ 41 Figure 29 : Déplacements de la partie A et B de l'Equinoxe, détail sur le joint de dilatation ........................................................................................................................................... 46 Figure 30 : Notations et déplacements maximaux de la partie A ....................................... 46 Figure 31 : Eléments soumis au soulèvement sous l'effet d'un séisme (en gras et rouge) 48 Figure 32 : Mobilisation de la terre contre le soulèvement ................................................. 48 Figure 33 : Actions sismiques ............................................................................................ 49 Figure 34 : Réponse de la structure ................................................................................... 50 Figure 35 : Sollicitations prises en compte et diagramme de contraintes .......................... 51 Figure 36 : Sollicitations prises en compte et armatures de flexion ................................... 53 Figure 37 : Principales armatures d’un voile de contreventement ..................................... 56 Figure 38 : Diagramme rectangulaire simplifié et cartographie du moment Myy ............... 57 Figure 39 : Aperçu du ferraillage ........................................................................................ 58 7 Liste des tableaux Tableau 1 : Principales caractéristiques du sol .................................................................. 13 Tableau 2 : Critères de régularité en plan .......................................................................... 19 Tableau 3 : Critères de régularité verticale ........................................................................ 20 Tableau 4 : Surcharges permanentes ................................................................................ 22 Tableau 5 : Surcharges d’exploitation ................................................................................ 23 Tableau 6 : Réactions d'appuis des principales semelles filantes...................................... 26 Tableau 7 : Réactions d'appuis des semelles isolées ........................................................ 26 Tableau 8 : Somme des réactions d'appuis ....................................................................... 26 Tableau 9 : Raideur verticale Kv et horizontale Kh ............................................................. 28 Tableau 10 : Bornes du module de cisaillement effectif G ................................................. 29 Tableau 11 : Réactions d'appuis des semelles filantes ...................................................... 30 Tableau 12 : Réactions d'appuis des semelles isolées1 .................................................... 30 Tableau 13 : Analyse modale ............................................................................................ 34 Tableau 14 : Inerties des voiles par étage (maximum en rouge) ....................................... 36 Tableau 15 : Comparaison des différents types de combinaisons des réponses modales 37 Tableau 16 : Choix du coefficient de comportement (12)................................................... 42 Tableau 17 : Coefficient de comportement ........................................................................ 43 Tableau 18 : Combinaisons accidentelles .......................................................................... 45 Tableau 19 : Déplacements des parties A et B .................................................................. 47 Tableau 20 : Actions sismiques et moments renversants .................................................. 50 Tableau 21 : Contraintes admissibles σadm en fonction des coefficients de sécurité γ ........ 51 Tableau 22 : Vérification de la compression ...................................................................... 52 Tableau 23 : Coefficients de sécurité (8) ........................................................................... 53 Tableau 24 : Synthèses des principaux voiles de contreventement du sous-sol ............... 56 Tableau 25 : Synthèse des armatures et ratio d’aciers ...................................................... 58 Tableau 26 : Synthèse des volumes de poutres pour les deux premiers étages ............... 60 8 Introduction Ce Projet de Fin d’Etudes (PFE) de 20 semaines s’est déroulé au sein du bureau d’études HN Ingénierie. Le sujet uploads/Ingenierie_Lourd/ gc5-2013-villepinte-memoire-pdf.pdf