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@ Entreprise d’accueil : Serue Ingénierie Tuteur entreprise : Bülent AYDIN (Ing

@ Entreprise d’accueil : Serue Ingénierie Tuteur entreprise : Bülent AYDIN (Ingénieur structure) Tuteur INSA Strasbourg : M. CHAZALLON (Professeur INSA Strasbourg) Projet de fin d'études Modélisation et dimensionnement aux Eurocodes du projet d'habitation Kellermann 27 Janvier - 13 Juin 2014 Muhammet SARI Elève ingénieur 5ème année Juin 2014 Muhammet SARI –Rapport de PFE – Etudiant en 5ème année de Génie Civil INSA Page 2 Remerciements Tout d’abord, j’aimerais remercier SERUE INGENIERIE de m’avoir accueilli en tant que stagiaire et de m’avoir confié la mission d'étudier le projet d'habitation "Kellermann" du Magasin Printemps au centre-ville de Strasbourg. Ensuite, je tiens à remercier personnellement : Monsieur Thierry SCHMITT, directeur des études pour m’avoir offert l’opportunité d’effectuer un stage au sein de SERUE INGENIERIE. Monsieur Bülent AYDIN, mon tuteur de stage en entreprise et chargé d'études, d’avoir pris le temps de répondre à mes questions et surtout de m'avoir sans cesse fourni les pistes qui m'ont permis d'avancer de manière efficace dans mon travail. Monsieur Cyrille CHAZALON, mon tuteur de stage de l'école et maître de conférence à l'INSA de Strasbourg, qui a su me conseiller tout au long du projet. Enfin, je remercie également tous les membres du bureau d'étude SERUE INGENIERIE pour leur sympathie et leur gentillesse, qui m'ont permis d'effectuer mon stage dans de bonnes conditions. Muhammet SARI –Rapport de PFE – Etudiant en 5ème année de Génie Civil INSA Page 3 Résumé et mots-clés Résumé : Ce projet de fin d'études effectué au sein de la société SERUE Ingénierie, a pour but l’analyse sismique d'un bâtiment de six étages à Strasbourg. Cet immeuble d'habitation, équipé d'un parking souterrain sur trois niveaux et accueillant des commerces au rez-de-chaussée, est en zone sismique modérée. Il fait donc l'objet d'une étude dynamique. Pour mener à bien cette étude, la modélisation de la structure du bâtiment est effectuée à l'aide d'un logiciel de calcul aux éléments finis : Robot Structural Analysis. En effet, celle-ci s'avère nécessaire car le bâtiment est classé comme irrégulier. Cette modélisation nous permet de faire une analyse modale ainsi qu'un calcul sismique de l'ouvrage. L'interaction sol-structure est prise en compte en modélisant un radier général dont la raideur est calculée à partir des données du rapport de sol. Les résultats de l'analyse modale et du calcul sismique, ont permis de vérifier les déplacements et de dimensionner le radier et les voiles de contreventement. Mots clés : Analyse modale - Eurocode - Radier - Mur de contreventement - Modèle aux éléments finis Abstract : This project lead in the SERUE Ingenierie company presents a seismic study of a six-storey building located in Strasbourg. This apartment block is composed of car parks on its first’s floors and shops on the ground floor. It is located in a moderate seismic area, which demands a dynamical analysis. The study has been carried out thanks to a model of the structure realized by fine elements software: Robot Structural Analysis. It is required since the building structure is non-regular. This type of modelling enables the modal analysis and the seismic calculation of the construction. The soil- structure interaction is modelled by introducing elastic supports. The soil report permits to estimate the stiffness of this support. The results of these calculations enable to control the deformation, to size the apron and shear walls. Keywords: Modal analysis - Eurocode - Apron - Shear wall - Fine elements model Muhammet SARI –Rapport de PFE – Etudiant en 5ème année de Génie Civil INSA Page 4 Sommaire REMERCIEMENTS ......................................................................................................................... 2 RESUME ET MOTS-CLES ................................................................................................................ 3 1. INTRODUCTION .................................................................................................................... 6 1.1. PRESENTATION DE L'ENTREPRISE ..................................................................................................... 7 1.1.1. Historique - Implantation - Réalisation ........................................................................... 7 1.1.2. Effectifs - Domaines d'activités ........................................................................................ 8 1.2. PRESENTATION DU PROJET ............................................................................................................. 9 1.2.1. Le projet ........................................................................................................................... 9 1.2.2. Les acteurs ..................................................................................................................... 10 1.2.3. Le planning .................................................................................................................... 11 1.2.4. Contreventement + Irrégularité du bâtiment ................................................................ 11 2. MODELISATION ................................................................................................................... 14 2.1. REGLEMENTATION UTILISE ........................................................................................................... 14 2.2. MATERIAUX .............................................................................................................................. 15 2.2.1. Béton ............................................................................................................................. 15 2.2.2. Acier ............................................................................................................................... 15 2.2.3. Caractéristiques mécanique .......................................................................................... 15 2.3. CHARGES .................................................................................................................................. 16 2.3.1. Charges permanentes : EN 1991-1-1 Partie1-1 ............................................................. 16 2.3.2. Charges d'exploitation : EN 1991-1-1 Partie 1-1 ........................................................... 16 2.3.3. Charges de neige : EN 1991-1-3 .................................................................................... 18 2.3.4. Charges de vent : EN 1991-1-4 ...................................................................................... 18 2.3.5. Charges apportées par la structure en bois ................................................................... 19 2.4. RESISTANCE AU FEU DES STRUCTURES ............................................................................................ 21 2.5. PRINCIPE DE MODELISATION ........................................................................................................ 22 2.5.1. Modèle REVIT ................................................................................................................ 22 2.5.2. Modèle Robot ................................................................................................................ 23 2.6. INTERACTION SOL-STRUCTURE ...................................................................................................... 23 2.6.1. Etude géotechnique ....................................................................................................... 23 2.6.2. Modélisation des appuis ................................................................................................ 24 3. ETUDE PARASISMIQUE ........................................................................................................ 29 3.1. ANALYSE MODALE SPECTRALE....................................................................................................... 29 3.1.1. Principe .......................................................................................................................... 29 3.1.2. Recherche et sélection des modes propres .................................................................... 29 3.1.3. Prise en compte des modes négligés ............................................................................. 31 3.1.4. Analyse modale sur Robot ............................................................................................. 32 3.1.5. Combinaison des réponses modales .............................................................................. 37 3.2. ETUDE SISMIQUE ........................................................................................................................ 38 Muhammet SARI –Rapport de PFE – Etudiant en 5ème année de Génie Civil INSA Page 5 3.2.1. Hypothèse de calculs selon les règles de l'Eurocode ..................................................... 38 3.2.2. Coefficient de comportement ........................................................................................ 39 3.2.3. Analyse spectrale ........................................................................................................... 39 3.2.4. Combinaisons d'actions ................................................................................................. 40 3.3. RESULTATS ................................................................................................................................ 42 3.3.1. Cohérence du modèle .................................................................................................... 42 3.3.2. Vérification des déplacements ...................................................................................... 45 3.3.3. Soulèvement .................................................................................................................. 48 3.3.4. Dimensionnement du radier .......................................................................................... 49 3.3.5. Dimensionnement des voiles sous sollicitations sismiques ........................................... 53 4. PAROI MOULEE ................................................................................................................... 59 4.1. BOUCHON INJECTE ..................................................................................................................... 59 4.2. STABILITE DE LA PAROI MOULEE .................................................................................................... 60 4.3. TIRANTS D'ANCRAGE ................................................................................................................... 61 4.4. SOLLICITATIONS ......................................................................................................................... 61 4.5. FERRAILLAGE ............................................................................................................................. 61 5. CONCLUSION ...................................................................................................................... 62 LISTE DES FIGURES ...................................................................................................................... 63 LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................................. 64 BIBLIOGRAPHIE .......................................................................................................................... 65 TABLE DES ANNEXES ................................................................................................................... 66 Muhammet SARI –Rapport de PFE – Etudiant en 5ème année de Génie Civil INSA Page 6 1. Introduction Ce Projet de Fin d'Etudes (PFE) s'est déroulé au sein du service structure de la société SERUE Ingénierie basée à l'espace Européen à Schiltigheim. Il s'intéresse à l'étude parasismique du projet de l'îlot Kellermann à Strasbourg. Celui-ci est décomposé en cinq blocs. Il est constitué de logements, de commerces et d’un parking souterrain. Ces différentes fonctions entraînent des irrégularités de structure entre les étages. Une étude sismique détaillée de ce bâtiment s'avère donc nécessaire. Les niveaux de parking enterrés sont sous le niveau de la nappe phréatique. Il faut donc réaliser un cuvelage. L'étude de ce dernier, composé de paroi moulée ainsi que du bouchon, est dans la dernière partie du présent rapport. En première partie la société SERUE et le projet mené seront présentés. Ensuite nous poursuivrons avec l'analyse du système de contreventement du bâtiment, qui nous permettra de conclure et de définir le bâtiment comme irrégulier. En l'espèce, une modélisation tridimensionnelle du bâtiment est donc nécessaire. Dans un second temps, les paramètres de modélisation seront détaillés et effectuées avec le logiciel Revit. Dans cette partie, l'étude de l'interaction sol-structure sera développée en tenant compte des caractéristiques du sol. Présenter tous les blocs dans le rapport serait lourd, c’est pourquoi seule la modélisation du bloc B sera exposé. Pour finir, l'analyse dynamique sera développée. Celle-ci est composée de l'analyse modale spectrale, l'étude sismique proprement dite et les résultats du calcul sismique. Ces résultats permettront de vérifier les déplacements maximum et de réaliser le dimensionnement du radier et du ferraillage des voiles de contreventement. Ce travail d'analyse sera effectué avec le logiciel de calcul Robot Structural Analysis conformément aux Eurocodes. Muhammet SARI –Rapport de PFE – Etudiant en 5ème année de Génie Civil INSA Page 7 1.1. Présentation de l'entreprise 1.1.1. Historique - Implantation - Réalisation La Société d'Etudes Régionale d'Urbanisation et d'Equipement (SERUE) a été créée en 1965 par M. Francis BURCKLE. Cette création a été réalisée sous l'impulsion d'industriels et d'une banque afin de promouvoir des équipements industrialisés. L'entreprise se développe progressivement par l'aménagement et la réalisation de bâtiments pour des industriels de la région. Au cours de la décennie suivante, à la suite de plusieurs mouvements et mutations du capital, l'entreprise devient SERUE Ingénierie, dirigée par Pierre Muller, PDG et Henri Gonnot, DG. En 2004, la dernière transformation de l'entreprise est accompagnée d'un changement de statut qui passe de société anonyme (SA) à celui de société par actions simplifiée (SAS). Le capital s'ouvre aux collaborateurs. Depuis, Henri Gonnot en assure la présidence du comité de direction. L'entreprise est aujourd'hui une SAS au capital de 88 000 euros dont le siège social se trouve à l'Espace Européen de l'Entreprise à Schiltigheim. Parmi ses réalisations, la plus marquante est la ligne B de tramway de l'agglomération strasbourgeoise comprenant 12,5 km de ligne et 24 stations pour un montant total de 140 millions d'euros. Le bureau d'études a aussi participé à d'autres projets de grande envergure, comme l'immeuble du parlement européen "Louise Weiss" mis en service en 1998 pour un budget de 274 millions d'euros. Figure 1 : Chantier de l'immeuble du Parlement Européen "Louise Weiss" Muhammet SARI –Rapport de PFE – Etudiant en 5ème année de Génie Civil INSA Page 8 1.1.2. Effectifs - Domaines d'activités SERUE Ingénierie participe depuis plus uploads/Ingenierie_Lourd/ gc5-2014-sari-memoire-de-pfe.pdf