Remerciez-le!

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

Institut National des Sciences Appliquées SBE Ingénierie 24, boulevard de la Vi

Institut National des Sciences Appliquées SBE Ingénierie 24, boulevard de la Victoire 8, rue des Prés 67084 Strasbourg 67540 OSTWALD Mémoire de Projet de Fin d’Etudes Collège du Piémont HEILIGENSTEIN-BARR Du calcul sismique à la rédaction d’un Guide Méthodologique d’Utilisation du logiciel CBS Pro Auteur : Damien JEHL Elève ingénieur INSA Strasbourg, spécialité Génie Civil, option construction Tuteur entreprise : Alain KANNENGIESER Ingénieur ENSAIS, Président SBE Ingénierie Tuteur INSA Strasbourg : Jean-Michel HOTTIER Professeur agrégé de Génie Civil Octobre 2007 Mémoire – Projet de Fin d’Etudes Collège du Piémont – Octobre 2007 Damien JEHL GC5 Remerciements Je tiens tout d’abord à remercier Madame Michèle HEINRICH, Directeur Général et Monsieur Alain KANNENGIESER, Président de SBE Ingénierie, de m’avoir permis de réaliser mon Projet de Fin d’Etudes au sein de leur société. Je remercie également Messieurs Raoul DITSCHEID et Richard RUNTZ du Département Structure qui n’ont pas hésité à satisfaire ma curiosité. Je remercie aussi Monsieur Sadek KHETTAB pour son aide sur le logiciel Autocad et Madame Sabine HUCKEL pour ses précieux conseils pour la rédaction du mémoire. A toute l’équipe de SBE Ingénierie, un grand merci pour son accueil et son ambiance de travail agréable, qui m’ont permis de m’épanouir pendant ces six mois de Projet de Fin d’Etudes. Merci également à Monsieur Jean-Michel HOTTIER, l’enseignant-tuteur qui m’a encadré tout au long de mon Projet de Fin d’Etudes. Mémoire – Projet de Fin d’Etudes Collège du Piémont – Octobre 2007 Damien JEHL GC5 Résumé SBE Ingénierie, qui est un Bureau d’Etudes Techniques, s’est récemment doté du logiciel de calcul sismique CBS Pro. Cependant ce logiciel n’est pas encore utilisé de façon optimale au sein de son Département Structure. L’objectif du Projet de Fin d’Etudes est de développer son utilisation pour la mise en application du calcul sismique sur tous les projets suivis par SBE Ingénierie. La méthode retenue pour atteindre cet objectif est de s’appuyer sur l’étude sismique d’un projet réel, le Collège du Piémont à Heiligenstein-Barr. Il s’agit d’abord de définir les hypothèses de base ainsi que les paramètres sismiques du projet étudié. Ensuite, on se familiarise avec les Règles PS 92 et plus particulièrement avec les deux méthodes de calcul qui y sont abordées, à savoir la méthode simplifiée et la méthode générale par analyse modale. La vérification des conditions d’application de la méthode simplifiée dans le cadre du projet a permis de constater que cette méthode présente des limites. L’utilisation de l’outil informatique s’avère donc nécessaire pour procéder au calcul sismique par la méthode générale. L’utilisation du logiciel CBS Pro nécessite dans un premier temps de modéliser le bâtiment étudié à partir des hypothèses définies en amont. On procède dans un deuxième temps à l’analyse modale et à la détermination du nombre de modes propres à calculer. Puis on effectue différentes combinaisons permettant d’obtenir les résultats du calcul sismique. A l’issue de cette phase de calcul ayant permis l’assimilation du logiciel CBS Pro, on procède à l’exploitation des résultats. A partir des résultats du logiciel CBS Pro, on procède à la vérification sismique des éléments structuraux, soit en les « exportant » vers le logiciel ROBOT Millenium, soit par calcul manuel. Cependant, l’étude des résultats de certains éléments a permis de constater des difficultés d’exploitation liées à la méthode de calcul utilisée par le logiciel, à savoir la Méthode des Eléments Finis. Il résulte de l’assimilation du logiciel, de l’exploitation des résultats et des difficultés rencontrées que le manuel d’utilisation existant est incomplet. De plus, il ressort de l’analyse du besoin une demande de méthode d’utilisation du logiciel adaptée au Département Structure de SBE Ingénierie. Finalement, l’objectif du Projet de Fin d’Etudes a été atteint grâce à la rédaction d’un Guide Méthodologique d’Utilisation du logiciel CBS Pro. Ce guide est basé sur l’expérience acquise lors de la modélisation, du calcul sismique et de l’exploitation des résultats du Collège du Piémont. Mots-clés Calcul sismique, Règles PS 92, Modélisation informatique, Analyse modale, Guide méthodologique. Mémoire – Projet de Fin d’Etudes Collège du Piémont – Octobre 2007 Damien JEHL -2- GC5 Sommaire Introduction.....................................................................................................................5 1 Environnement de l’étude .......................................................................................6 1.1 SBE Ingénierie.........................................................................................................................6 1.1.1 Présentation...............................................................................................................................6 1.1.2 Organisation..............................................................................................................................7 1.2 Le Collège du Piémont............................................................................................................8 1.2.1 Situation géographique .............................................................................................................8 1.2.2 Description du projet.................................................................................................................9 1.2.3 Principaux intervenants...........................................................................................................10 1.2.4 Le projet en quelques chiffres.................................................................................................10 1.2.5 Entreprises adjudicatrices des différents lots..........................................................................11 2 Bases de l’étude ......................................................................................................12 2.1 Hypothèses.............................................................................................................................12 2.1.1 Documents de référence..........................................................................................................12 2.1.2 Sol ...........................................................................................................................................12 2.1.3 Matériaux ................................................................................................................................13 2.1.4 Charges d’exploitation............................................................................................................13 2.2 Règles PS 92...........................................................................................................................14 2.2.1 Paramètres sismiques..............................................................................................................14 2.2.2 Accélération spectrale et spectre de dimensionnement normalisé..........................................17 2.2.3 Méthode générale....................................................................................................................18 2.2.4 Méthode simplifiée .................................................................................................................18 2.2.5 Limites d’application de la méthode simplifiée......................................................................19 3 Utilisation de l’outil informatique ........................................................................21 3.1 Modélisation ..........................................................................................................................21 3.1.1 Hypothèses supplémentaires...................................................................................................21 3.1.2 Coefficient de comportement..................................................................................................22 3.2 Calcul sismique......................................................................................................................24 3.2.1 Sélection des modes................................................................................................................24 3.2.2 Combinaisons des réponses modales......................................................................................25 3.2.3 Combinaisons des réponses sismiques....................................................................................26 3.2.4 Combinaisons d’actions..........................................................................................................26 3.3 Constats sur les résultats......................................................................................................27 3.3.1 Semelle isolée .........................................................................................................................27 3.3.2 Semelle filante ........................................................................................................................28 3.3.3 Voile........................................................................................................................................29 3.3.4 Poteau......................................................................................................................................30 3.3.5 Poutre......................................................................................................................................30 3.3.6 Dalle........................................................................................................................................31 3.4 Exploitation des résultats .....................................................................................................32 3.4.1 Semelle isolée .........................................................................................................................32 3.4.2 Semelle filante sous mur continu............................................................................................32 3.4.3 Voile........................................................................................................................................33 3.4.4 Poteau......................................................................................................................................33 3.4.5 Poutre......................................................................................................................................34 3.4.6 Dalle........................................................................................................................................36 Mémoire – Projet de Fin d’Etudes Collège du Piémont – Octobre 2007 Damien JEHL -3- GC5 4 Guide Méthodologique pour SBE Ingénierie ......................................................37 4.1 Etat des lieux .........................................................................................................................37 4.2 Analyse du besoin..................................................................................................................37 4.3 Elaboration d’un Guide Méthodologique...........................................................................38 Conclusion......................................................................................................................39 Bibliographie .................................................................................................................40 Liste des figures Fig. 1.1 Implantations de SBE Ingénierie..............................................................................................6 Fig. 1.2 Organigramme de SBE Ingénierie............................................................................................7 Fig. 1.3 Plan de situation........................................................................................................................8 Fig. 1.4 Perspective de l’entrée du collège ............................................................................................9 Fig. 1.5 Perspective aérienne du site......................................................................................................9 Fig. 2.1 Tableau des pourcentages d’amortissement critique..............................................................15 Fig. 2.2 Tableau des coefficients de masse partielle............................................................................16 Fig. 2.3 Spectres de dimensionnement normalisés ..............................................................................17 Fig. 2.4 Schéma de répartition des masses ..........................................................................................19 Fig. 3.1 Coefficient de comportement .................................................................................................22 Fig. 3.2 Organigramme de sélection du nombre de modes propres.....................................................24 Fig. 3.3 Résultats d’une semelle isolée................................................................................................27 Fig. 3.4 Résultats d’une semelle filante...............................................................................................28 Fig. 3.5 Résultats d’une semelle filante avec le logiciel CBS Pro version 20.....................................28 Fig. 3.6 Résultats d’un voile ................................................................................................................29 Fig. 3.7 Résultats d’un poteau..............................................................................................................30 Fig. 3.8 Résultats d’une poutre ............................................................................................................30 Fig. 3.9 Résultats d’une dalle...............................................................................................................31 Fig. 3.10 Notations des efforts dans une dalle.......................................................................................31 Fig. 3.11 Maillage en éléments finis d’une structure dalle-poutre-poteaux ..........................................34 Fig. 3.12 Répartition des efforts entre une dalle et une poutre..............................................................35 Fig. 3.13 Principe de vérification d’une dalle........................................................................................36 Mémoire – Projet de Fin d’Etudes Collège du Piémont – Octobre 2007 Damien JEHL -4- GC5 Nomenclature BAEL Béton Armé aux Etats Limites BET Bureau d’Etudes Techniques CQC Combinaison Quadratique Complète DTU Documents Techniques Unifiés ELA Etat Limite Accidentel de séisme ELS Etat Limite de Service ELU Etat Limite Ultime ENSAIS Ecole Nationale Supérieure des Arts et Industrie de Strasbourg EXE Phase Exécution MEF Méthode Eléments Finis MOE Maîtrise d’œuvre OPC Ordonnancement, Pilotage et Coordination PFE Projet de Fin d’Etudes PRO Phase Projet PS 92 Règles Parasismiques 92 SEGPA Section d’Enseignement Général et Professionnel Adapté SRSS Square Root of Sum of the Squares (racine carrée de la somme des carrés) Mémoire – Projet de Fin d’Etudes Collège du Piémont – Octobre 2007 Damien JEHL -5- GC5 Introduction Le fossé rhénan est, avec les Pyrénées et les Alpes, l’une des principales régions sismiques de France. Le Bureau d’Etudes Techniques (BET) Structure et Fluides SBE Ingénierie y exerce son activité dans des secteurs dont les bâtiments ont généralement certaines exigences parasismiques. Aussi, pour répondre à cette réalité, SBE Ingénierie, qui doit régulièrement réaliser des études sismiques, a fait l’acquisition du logiciel CBS Pro dans le but d’avoir un outil informatique de calcul sismique. Cependant, le manque de temps, de procédures de modélisation informatique et d’explications pour l’exploitation des résultats ne permettent pas, à ce jour, une utilisation optimale du logiciel. L’objectif de ce Projet de Fin d’Etudes (PFE) est de permettre à SBE Ingénierie de développer l’utilisation du logiciel CBS Pro pour le calcul sismique au sein de son Département Structure. La méthode retenue en concertation avec la direction pour atteindre cet objectif est celle de s’appuyer sur l’étude sismique d’un projet réel, le Collège du Piémont à Heiligenstein-Barr. Ainsi, pour mener cette étude, on commence par se familiariser avec les Règles PS 92, puis on assimile le fonctionnement du logiciel CBS Pro. Il faut ensuite étudier les résultats fournis par le logiciel pour déterminer un moyen de les exploiter. Finalement, après avoir acquis les connaissances nécessaires à l’utilisation du logiciel, il résulte de l’analyse du besoin que la solution adaptée au Département Structure consiste à rédiger un Guide Méthodologique d’Utilisation du logiciel CBS Pro. Après avoir étudié dans un premier chapitre l’environnement de l’étude dans lequel se déroule le PFE, on posera dans un deuxième chapitre les bases de l’étude du Collège du Piémont. Puis l’utilisation de l’outil informatique permettra dans un troisième chapitre de développer le calcul sismique et l’exploitation des résultats pour finalement aboutir dans un quatrième chapitre à la rédaction d’un Guide Méthodologique. Mémoire – Projet de Fin d’Etudes Collège du Piémont – Octobre 2007 Damien JEHL -6- GC5 1 Environnement de l’étude 1.1 SBE Ingénierie 1.1.1 Présentation SBE Ingénierie est une SAS (Société uploads/Ingenierie_Lourd/ pfe-utilisation-de-cbs-pro 1 .pdf